Электропривод постоянного тока по системе генератор-двигатель с упругим звеном и способ для его управления Советский патент 1992 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нагрузочных стендах.

Целью изобретения является увеличение эффективности демпфирования крутильных колебаний нагрузочного момента в упругом звене.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Электропривод постоянного тока по системе генератор-двигатель с упругим звеном содержит систему 1 регулирования скорости, выход которой подключен к входу управляемого источника 2 напряжения, выход которого подключен к параллельно соединенным якорным обмоткам электродвигателя 3 постоянного тока и генератора 4, датчик 5 тока якорной цепи электродвигателя постоянного тока, датчик 6 скорости электродвигателя, выходы которых подключены к входам соответствующих регуляторов системы 1 регулирования скорости, обмотка 7 возбуждения электродвигателя подключена к выходу системы 8 стабилизации тока возбуждения, датчик 9 тока возбуждения электродвигателя, выход которого подключен к. входу указанной системы стабилизации.

Валы электрических машин соединены через механическую передачу 10 и датчик 11 упругого момента, выход которого подключен к входу блока 12 вычисления производных и первому входу первого сумматора 13,

VJ ГО СА О

О

второй вход которого подключен к блоку 14 задания момента, а выход первого сумматора 13 соединен с входом регулятора 15 момента. Датчик 16 тока якоря генератора соединен с первым входом второго сумма- тора 17, выход которого подключен к входу регулятора 18 тока якоря генератора. Выход третьего сумматора 19 через регулятор 20 тока возбуждения генератора подключен к входу тиристорного преобра- зователя 21, выход которого подключен к обмотке 22 возбуждения генератора. Выход датчика 23 тока возбуждения генератора подключен к первому входу третьего сумматора 19.

Кроме того, электропривод дополнительно снабжен блоком 24 задания тока якоря генератора, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 17, блоком 25 выбора структуры, датчиком 26 ско- рости генератора, выход которого подключен к входу блока 25 выбора структуры.

Выход блока 25 выбора структуры соединен с входами управляемых ключевых элементов 27 и 28, шунтирующих регулятор 18 тока якоря генератора и регулятор 15 момента, выходы которых соединены с вторым входом третьего сумматора 19. Выход блока 12 вычисления производных подклю- чен к третьему входу третьего сумматора 19. Обмотка 22 возбуждения генератора выполнена в виде двух параллельно включенных обмоток, траверсу щеточного аппарата генератора сдвигают с геометрической нейт- рали на угол а в сторону вращения.

Электропривод работает следующим образом.

В исходном состоянии, т.е. при нулевых оборотах электромеханической системы электродвигатель - испытуемая механическая передача - датчик упругого момента - генератор, включают систему стабилизаци тока возбуждения 8 электродвигателя, обеспечивая при этом номинальное возбуждение и с помощью блока 25 выбора структуры подготавливают электропривод постоянного тока к запуску, а именно для обеспечения отсутствия тока в контуре нагружения при увеличении скорости двигателя 3 (при раз- гоне) путем задания напряжения якоря генератора равным напряжению якоря двигателя 3. Контактом 28 закорачивают регулятор 15 момента и подключают регулятор тока 18 к входу сумматора 19, выход которого связан с входом регулятора тока возбуждения 20 генератора 4. Режим разгона подготовлен.

Затем включают систему регулирования скорости 2 двигателя 3 и разгоняют

электромеханическую систему: электродвигатель - механическая передача 10 - датчик упругого момента 11 - генератор 4 до номинальных оборотов.

При достижении номинальных оборотов блок 25 изменяет структуру, закорачивая регулятор тока 18 нормально открытым контактом 23 и подключая регулятор момента 15 к входу сумматора 19, чем исключают отрицательное влияние контура тока на процесс нагрузки механической передачи. Эти действия обеспечивают окончание измерения тока якоря генератора и начало измерения момента нагружения в упругом звене. В переходном режиме задания момента выделяют из сигнала нагрузочного момента сигналы, пропорциональные производным первого и второго порядка, задавая их величины с заданным усилением, суммируют полученные сигналы с выбранными коэффициентами запаздывания на сигнал отрицательной обратной связи по току возбуждения генератора.

Передаточные функции блока вычисления производных имеют вид:

f

(P

- р2 п +

Р4Т2

(Р2-Р3Г2+)

где Кч и TI - коэффициенты усиления производной первого порядка и запаздывания соответственно, зависящие от параметров электропривода и выбранные из условия минимального демпфирования;

К2 и Т2 - коэффициенты усиления производной второго порядка и запаздывания соответственно, зависящие от параметров электропривода и выбранные из условия максимального демпфирования;

Ti и Т2 - постоянные времени фильтров;

Р - символ дифференцирования.

Режим нагружения испытуемой механической передачи 10 подготовлен.

При работе в режиме нагружения система регулирования скорости 2 поддерживает обороты электродвигателя 3 на заданном уровне, снижая влияние величины нагрузки испытуемой механической передачи 10 на обороты электромеханической системы: электродвигатель - испытуемая передача - датчик упругого момента - генератор, при этом уровень нагружения задают с помощью задатчика момента 14.

Формула изобретения 1. Электропривод постоянного тока по системе генератор-двигатель с упругим звеном, содержащий систему регулирования скорости электродвигателя, выход которой подключен к входу управляемого источника напряжения, выход которого подключен к параллельно соединенным якорным обмоткам электродвигателя постоянного тока и генератора, датчик тока якорной цепи электродвигателя постоянного тока и датчик скорости электродвигателя, выходы которых подключены к входам соответствующих регуляторов системы регулирования скорости электродвигателя, обмотка возбуждения электродвигателя подключена к выходу системы стабилизации тока, возбуждения, датчик тока возбуждения электродвигателя, выход которого подключен к входу указанной системы стабилизации, валы электрических машин соединены через механическую передачу и датчик упругого момента, выход которого подключен к входу блока вычисления производных и первому входу первого сумматора, второй вход которого подключен к блоку задания момента, а выход первого сумматора соединен с входом регулятора момента, датчик тока якоря генератора соединен с. первым входом второго сумматора, выход которого подключен к входу регулятора тока якоря генератора, выход третьего сумматора через регулятор тока возбуждения генератора подключен к входу тиристорно- го преобразователя, выход которого подключен к обмотке возбуждения генератора, датчик тока возбуждения генератора, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности демпфирования крутильных колебаний, в него введены блок задания тока якоря генератора, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, блок выбора структуры, датчик скорости генератора, выход которого подключен к входу блока выбора структуры, выход блока выбора структуры соединен с входами введенных управляемых ключевых элементов, шунтирующих регулятор тока якоря генератора и регулятор момента, выходы которых

соединены с вторым входом третьего сумматора, выход блока вычисления производных подключен к третьему входу третьего сумматора, обмотка возбуждения генератора выполнена в виде двух параллельно включенных обмоток, траверса щеточного аппарата генератора сдвинута с геометрической нейтрали на угол а в сторону вращения для создания размагничивающей

реакции якоря,

2. Способ управления электроприводом постоянного тока по системе генератор- двигатель с упругим звеном, согласно которому измеряют ток возбуждения, скорость

двигателя, ток в якорной цепи электродвигателя постоянного тока, результаты измерения сравнивают с заданным значением, поддерживают заданные значения указанных параметров электропривода, измеряют момент нагружения и поддерживают его равным заданному, при этом в переходном режиме задания момента напряжение, пропорциональное нагрузочному моменту, дифференцируют и выделяют

производные первого и второго порядка, измеряют ток якоря генератора и сравнивают результаты измерения с заданными значениями, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности демпфирования крутильных колебаний, измеряют скорость генератора, при разгоне электродвигателя генератора в диапазоне от нулевой скорости до 0,9 номинальной скорости генератора и при торможении в

диапазоне от 0,9 номинальной скорости генератора до нуля задают ЭДС якоря генера- тора равным напряжению на якоре электродвигателя и поддерживают заданное значение тока якоря генератора, по

окончании разгона генератора электродвигателем в диапазоне от 0,9 номинальной скорости до номинальной скорости генератора измерение тока якоря генератора заканчивают и измеряют момент нагружения

в упругом звене, напряжение, пропорциональное указанным производным, подают на вход регулятора возбуждения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в нагрузочных стендах. Целью изобретения является увеличение эффективности демпфирования крутильных колебаний погрузочного момента в упругом звене. Устройство содержит блок 25 выбора структуры, регулятор 18 тока якоря генератора, регулятор 15 момента, блок 24 задания тока якоря генератора, причем выход блока 25 выбора структуры соединен с управляемыми нормально разомкнутым 27 и нормально замкнутым 28 контактами шунтирующими регуляторы тока и момента. В данном устройстве разщепляют обмотку возбуждения генератора на две части и включают- их в параллель, чем добиваются повышенного быстродействия и при достижении скорости 0,9 значения номинала изменяют структуру системы управления. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. СО