Электропривод постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/16 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, в частности в реверсивным электроприводам постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости с импульсными преобразователями, имеющими зону нечувствительности в статической характеристике. Изобретение может быть применено в реверсивных Электроприводах постоянного тока с вентильными преобразователями с несимметричным или поочередным законом коммутации..; ; Известные электроприводы с широким диапазоном регулирования имеют в своей структуре обратную отрицательную связь по скЬрости, осуществляемую, как правило, с помощью тахогенератора. Сигнал ошибки, равный разности напряжения задания и обратной связи по; скорости, подается на вход промежуточного усилителя постоянного тока, охваченного корректирующей обратной связью и придающей усилителю постоянного тока свойства пропорционально- интегрального регулятора скорости, имеющего передаточную функцию. (1 К(р,. . где Ку-- коэффициент усиления усилит&тя, Т|,,Тг - постоянные времени с соотношением . Тг Т, . Датчик скорости М0(«ет подключаться с задающим сигналом последовательно или параллельно, последнее включение лучше из-за уменьшения влияния помех на качество регулирования. Выход усилителя подключен к формирователю импульсов управления, которым в приводах с широтно-импульсными преобразователями является широтно-импульсный модулятор или фазосдвигающее устройство в системах привода с преобразователями типа управляемый выпрямитель. Зона нечувствительности выходной характеристики обусловлена,в основном, зоной нечувствительности формирователя импульсов управления. В сочетании с пропорционально-интегральным регулятором скорости наличие зоны нечувствительности у формирователя импульсов приводит при малых выходных сигналах к уменьшению быстродействия привода, что проявляется в запаздывании сигнала на выходе системы привода при подаче сигнала управле ния на вход привода. Это объясняется тем, что при малых входных сигналах выходное напряжение пропорционально-интегрального регулятора скорости при Т TI достигает уровня, соответствующего зоне нечувствительности за относительно большое время. Известен электропривод постоянного тока, который характеризуется наличием усилителя с насыщением в цепи, шунтирующей регулятор скорости I. Конкретное соединение этого усилителя с остальными элементами схемы не обеспечивает компенсации зоны нечувствительности во всем диапазоне входнйх сигналов привода, а идеальная компенсация возможна при одном значении входного сигнала привода, при значении большем имеет место перекомпенсация, а при меньшем - недокомпенсация. Наиболее близки у1 по технической сущности к изобретению является реверсивный электропривод постоянного тока с импульсным преобразователем, содержащий узел сравнения задающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости, усилитель постОянного тока с корректирующими связями (регулятор скорости), формирователь импульсов управления, силовой импульсный преобразователь, двигатель с тахогенератором, дополнительный усвлитель .постоянного тока с изменяющи.мся коэффициентом усиления, индикатор импульсов управления 2. Передаточной функции регулятора скорости при соблюдении условия Те. Ti соответствует переходная функция напряжения на выходе регулятора скорости при подаче на его вход функции единичного скачка UA ШгКу-iV 1 + (- 1) еЧ Характерным для данных переходных функций является наличие первоначального выГодного напряжения регулятора скорости, которыи при последовательно включенном дополнительном усилителе может быть определен как ч. U Ш.-Кго.-Ку, где Ugx - сигнал на выходе дополнительного усилителя, К до- - коэффициент дополнительного усилителя.. Зависимость величины первоначального скачка на выходе регулятора скорости от величины Uft( приводит к тому, что точная компенсация влияния зоны нечувствительности возможна только при единственном

661704 зьгачении величины выходного сигнала, соответствующем величине скачка U, величина скачка U равна зоне нечувствительности Uu, т.е. U U. При ..имеет место, запаздывание сигнала на выходе привода, время запаздывания 1з и tss. при L Un имеет место перекомпенсация, которая может быть причиной перёре улирования колебательного установления напряжения на выходе усилителя с корректируюни1ми связями. Для некоторого диапазона входных сигналов возможен случай возникновения колебаний на выходе регулятора скорости, например, при входном сигнале, соответствующем величине скачка U. После подачи входного сигнала на выходе усилителя с корректирующими связями появляется скачокнапряжения U, происходит изменение коэффициента усиления дополнительного усилителя, и напряжение на выходе усилителя с корректирующими связями уменьшается скачкообразно до значения, которое меньше значения зоны нечувствительности, и, следовательно, импульсы на выходе формирователя исчезают. Коэффициент усиления дополнительного усилителя снова увеличивается, и напряжение усилителя с корректирующими связя.ми увеличивается скачком до значения, большего и,). Так будет продолжаться до тех пор, пока при уменьп1ении коэффициента усиления дополнительного усилителя величина выхода усилителя с корректируюнхими связями не будет больще Un. Ширина импульсов колебаний зависит от быстродействия устройства пе,реключения и коэффициентов усиления Ку и . При дальнейщем увеличении величины EXO Iного сигнала, например, соответствующем величине скачка на выходе усилителя U, будет наблюдаться перерегулирование величины выходного напряжения регулятора скорости, а следовательно, и скорости двигателя. Такое качество переходных характеристик скорости электропривода при применении, например, в станочных и других механизмах обусловливает колебание рабочего органа, следствием чего является снижение точности исполнительного механизма, снижение качества обработки детали и преждевременный износ передаточного механизма. Целью устройства является повыщение ка гества регулирования Ттривода при вЙ1соком быстродействии на низких скоростях и увеличение степени помехозащищенности привода. Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий узел сравнения сигналов задания и датчика обратной связи по скорости, усилитель с корректирующими связями (регулятор скорости) формирователь импульсов управления, силовой импульсный преобразователь, двигатель с тахогенератором, индикатор импульсов управления введены ключ, ,элемент И, релейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом, делитель напряжения, усилитель с насыщением, вход Которого подключен к источнику сигнала задания, а выход через делитель напряжения и ключ соединен со входом усилителя с корректируюп 1,ими связями и через релейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом со входом элемента И, второй вход которого подключен к индикатору импульсов управления, а выход - к управляющей цеПи ключа. На фиг. 1 показана схема электропривода постоянного тока; на фиг. 2 - электроузел сравнения. . Электропривод постоянного тока содержит основной (промежуточный) усилитель 1 с корректирующими связями (регулятор скорости), формирователь 2 импульсов управления, силовой импульсный преобразователь 3, двигатель 4, тахогенератор 5, дополнительный усилитель 6 с насыщением, делитель напряжения 7, релейный элемент 8 с зоной нечувствительности и однополярным выходом, ключ 9, элемент И 10, индикатор II импульсов управления, узел сравнения 12. На фиг. 2 узел сравнения 12 выполнен как устройство параллельного сложения сигналов напряжения U з« и напряжения, тахогенератора Urr. Электропривод работает следующим образом. В исходном состоянии ключ 9 разомкнут, на выходе 8 при отсутствии сигнала - «О, на выходе 11 при отсутствии сигнала - «1, на выходе элемента 10 сигнал - «О, соответствующий .разомкнутому состоянию ключа 9. Напряжение задания подают на вход привода,одновременно оно поступает на вход дополнительного усилителя 6 и на вход регулятора скорости через резисторы R), R«. если во .входных цепях привода отсутствуют инерционные звенья. Коэффициент усиления дополнительного усилителя 6 таков, что при минимальной величине сигнала на входе привода на выходе его сигнал больще зоны нечувствительности элемента 8, после срабатывания которого на выходе элемента 10 появляется сигнал «1, соответствующий замкнутому состоянию ключа 9. Замкнутое состояние ключа переводит вспомогательный усилитель 6 в релейный режим, поскольку он оказывается охвачен положительной обратной связью через резисторы RI, Ra, ключ 9, делитель напряжения 7. На выходе усилителя 6 устанавливается постоянная величина напряжения, равная напряжению насыщения, часть этого напряжения с делителя 7 подается на вход усилителя 1. . . , Величина напряжения, подаваемая на вход усилителя 1, с делителя 7 определяет характер протекания переходного процесса на выходе усилителя 1 - величину скачка напряжения U и темп нарастания напряжения после скачка. После достижения напряжением на выходе усилителя 1 напряжения, равного зоне нечувствительности формирователя импульсов управления 2, на его выходе появляются импульсы управлеПоявление импульсов на выходе индикатора 11 приводит кпоявлению на его выходе сигнала «О и сигнала «О на выходе элемента И и, следовательно, к размыканию ключа 9. После размыкания, ключа 9 состояние системы привода определяют параметры регулятора скорости 1. Данный электропривод постоянного тока выгодно отличается от известного, так как позволяет получать на малых скоростях характер протекания переходного процесса усилителя с корректирующими связями и -привода в целом независимо от величины сигнала на входе привода. Нужный характер переходной характеристики усилителя. с корректирующими связями может быть легко получен изменени ем соотнощения делителя 7. Наприм.ер, величина скачка напряжения на выходе усилителя 1 с помощью делителя 7 может быть пбдобрана равной зоне нечувствительности формирователя импульсов. При этом во всем диапазоне скоростей время запаздываниясигнала будет равно нулю. Делителем 7 можно осуществить также нерекомпенсацию зоны нечувствительности. При отсутствии нагрузки на валу двигателя будет наблюдаться перерегулирование скорости/двигателя, а при наличии нагрузки уменьшение времени запаздывания обусловлено нарастанием тока до значения тока трогания. Привод имеет более высокую степень помехозащищенности при нулево.м сигнале задания, которая обеспечивается отсутствием дополнительного усилителя в основном контуре регулирования. В настоящее время изобретение внедряется в разрабатываемой повой гамме электроприводов типа ЭТШУ с тиристорным щиротно-импульсным преобразователем с диапазоном регулирования скорости 1:10000. Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий последовательно включенные узел сравнения сигналов задания и обратной связи по скорости, усилитель с корректирующими связями, формирователь импульсов управления, силовой импульсный преобразователь и двигатель, а также индикатор импульсов управления, подключенный входом к выходу формирователя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повыщения качестна переходных характеристик привода при высоком быстродействии на низких скоростях, и повышения степени помехозащищенности, в него введены ключ, элементы И, ре лейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом, делитель напряжения, усилитель с насыщением, вход которого подключен к источнику сигнала задания, а выход через делитель напряжения и ключ соединен со входом усилителя с корректирующими связями и через релейный элемент с зоной нечувствительности и однополярным выходом со входом элемента И, второй вход которого подключен к индикатору импульсов управления, а выход к управляющей цепи ключа.

Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе

И