Электропривод постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02P5/06 H02P13/16 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с двигателем постоянного тока, питающимся от широтно-импульсного полупроводникового усилителя мощности, применяе мых, например, в металлорежущих станках.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, тахогенератор, усилитель мощности, формирователь управляющих импульсов и генератор тактовых импульсов 1.

Однако в процессе работы известного электропривода частота генератора тактовых импульсов остается неизменной, что приводит к запаздыванию системы токоограничения и снижению ее эффективности из-за повышения уровня пульсаций тока электродвигателя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с тахогенератором, подключенный к усилителю мощности, вход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, формирователь сигнала рассогласования между заданным и действительным значением скорости, выход которого сое

динен с первым входом формирователя управляющих импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а третий - с выходом устройства токоограничения, вход которого соединен со вторым выходом усилителя мощиости, а второй выход - со входом генератора тактовых импульсов 2.

Недостатками электропривода является низкое быстродействие при пуске из-за умень шения периода коммутации и недостаточная помехоустойчивость из-за восприимчивости к пульсациям сигнала рассогласования.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и повышение помехоустойчивости электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электроприводе постоянного тока между выходом тахогенератора и вторым входом генератора тактовых импульсов включена дополнительная цепь из последовательно сое диненных ограничителя сигнала по минимуму и датчика режима торможения, второй вход которого соединен с дополнителвньш выходом формирователя сигнала рассогласования.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 - пример электрической схемы датчика торможения для нереверсивного электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1 с тахогенератором 2, подключенный к усилителю 3 мощности, вход которого соединен с выходом формирователя 4 управляющих импульсов, формирователь 5 сигнала рассогласования между заданным и действительным значениями скорости, выход которого соединен с первым входом формирователя 4 управляющих импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора 6 тактовых импульсов, а третий - с выходом блока 7 токоограничения, вход которого соединен со вторым выходом усилителя 3 мощности, а второй выход - со входом генератора 6 тактовых импульсов. Между вторым входом последнего и выходом тахогенератора 2 включена цепь из последовательно соединенных ограничителя 8 по минимуму и датчика 9 режима торможения, второй вход которого соединен с дополнительным выходом формирователя 5 сигнала рассогласования.

В нереверсивном варианте электропривода датчик 9 режима торможения выполнен на двух усилителях 10 и 11 (фиг. 2), выходы которых соединены со входами логического элемента 12 И.

Электропривод работает следующим образом.

На якорь электродвигателя I, соединенного механической связью с тахогенерзтором 2, поступают широтно-модулированные импульсы от импульсного усилителя 3 мощности, который управляется импульсами фор мирователя 4 управляющих импульсов. В формирователе 4 осуществляется щиротноимпульсная модуляция - на один его вход поступает сигнал рассогласования с выхода формирователя 5 сигнала рассогласования, на другой вход - эталонное линейно изменяющееся напряжение генератора 6 тактовых импульсов. Датчик 9 режима торможения является устройством с релейной характеристикой. При переходе от двигательного к генераторному (тормозному) режиму электропривода выходной сигнал датчика изменяется скачком. Его усилители 10 и 11 работают в режиме насыщения при входном сигнале одной полярности, при входном сигнале другой полярности (либо при отсутствии его) выходной сигнал усилителей равен нулю.

Выходной сигнал на выходе датчика 9 имеет место только в том случае, если полярность сигналов на его входах совпадает и соответствует рабочей. В случае отсутствия хотя бы одного сигнала или несовпадения полярности входных сигналов на одном из входов логического элемента 12 И появляется сигнал запрета «О, и сигнал на выходе датчика 9 отсутствует.

В установивщемся двигательном режиме электропривод работает следующим образом.

В случае, сигнал задания имеет положительную полярность, напряжение на тахогенераторе по модулю меньше напряжения задания на величину ощибки и имеет отрицательную полярность, поэтому сигнал рассогласования тоже положителен. При подаче разнополярных сигналов тахогенератора и рассогласования на входы датчика 9 на его выходе сигнал отсутствует.

При отсутствии сигнала на входе регулятора длительности генератора 6 тактовых импульсов последний генерирует импульсы номинальной частоты. Режим разгона двигателя характерен тем, что вначале сигнал тахогенератора отсутствует, а затем, оставаясь меньщим по модулю сигнала задания, противоположен сигналу . рассогласования по полярности. Поэтому на входы датчика 9 поступает вначале лищь один сигнал, а затем - разнополярнЫе сигналы также, как в установивщемся двигательном режиме. При этом частота тактовых импульсов неизменна. В случае торможения напряжение задания уменьшается, сигнал рассогласования (Uj -UTT ) изменяет знак и полярность сигналов тахогенератора и рассогласования совпадает.

Если при этом уровень напряжения тахогенератора превосходит уровень срабатывания ограничителя 8 по минимуму, то на входы датчика 9 режима торможения поступают совпадающие по знаку сигналы и последний срабатывает. Появление управляющего сигнала на входе регулятора длительности генератора 6 приводит к повыщению его частоты. При низких частотах вращения двигателя режим повышения частоты при торможении включается, чтобы предотвратить ограничение якорного тока ниже уровня токоограничения. Это достигается тем, что сигнал тахогенератора в этом случае не преQ восходит уровень срабатывания ограничителя 8, по минимуму, и на входах датчика 9 режима торможения присутствует лищь один сигнал. В качестве ограничителя по минимуму могут быть использованы диоды, стабилитроны, пороговые устройства типа триггеров Шмидта и т.д.

Тот же эффект ограничения по минимуму может быть достигнут при применении в датчике режима торможения усилителей 10 и 11 с зоной нечувствительности.

Повышение частоты тактовых импульсов имеет место и в случае превыщения якорным током уровня токоограничения независимо от режима работы электропривода. В этом случае управляющий сигнал на регулятор длительности генератора 6 тактовых импульсов поступает с блока 7 токоограничения.

Таким образом, введение в электропривод дополнительных узлов - датчика режима торможения и ограничителя по минимуму - достигается повышение быстродействия электропривода при пуске и торможении до низших частот враш,ения, что особенно важно для электроприводов, в которых режимы пуска и торможения в процессе работы осушествляются многократно, и, кроме того, повышается помехозаш,ищенность электропривода. Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с тахогенератором, подключенный к усилителю мощности, вход которого соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, формирователь сигнала рассогласования между заданным и действительным значением скорости, выход которого соединен с первым входом формирователя управляющих импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а третий -

изад с выходом устройства токоограничения, вход которого соединен со вторым выходом усилител я мощности, а второй выход - со входом генератора тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения помехоустойчивости электропривода, между выходом тахогенератора и вторым входом генератора тактовых импульсов включена дополнительная цепь из последовательно соединенных ограничителя сигнала по минимуму и датчика режима торможения, второй вход которого соединен с дополнительным выходом формирователя сигнала рассогласования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гольц М. Е. и др. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. М., «Энергия, 1972, с. 96. 2.Авторское свидетельство СССР № 515240, кл. Н 02 Р 13/16, 1976.