Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к устройствам для управления электродвигателем постоянного тока.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, в котором с целью устранения ударов якорного тока и повышения быстродействия предельно-допустимый по величине якорного тока угол зажигания вентилей регулируется в функции ЭДС двигателя. В случае если управляющий сигнал превьииает сигнал заданной функции по ЭДС (8()), то система регулирования по входному сигнсьлу размыкается, на вход вентильного преобразователя подается сигнал, выработанный в нелинейном узле токоограничения (т.е. функция S().

Однако в связи с инерционностью якорной цепи выход на дoпycти вIй ток приходит с запаздыванием Топределяемый параметрами якорной цепи в. процессе нарастания тока), кроме того уставка токоограничения (функция 8(Ед)) не зависит от колебаний питёиощего напряжения вентильного преобразователя, что приводит в случае понижения питающего-напряжения к

неоправданному снижению допуСГИмого тока (снижению предельных динамических показателей привода), а в случае повьииения питающего напряжения (относительно расчетного) к превышению допустикилх для двигателя то ков,использование одного канала управления для задания тока и ЭДС двигателя приводит к загрублению

10 регулирования скорости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содер15жащее последовательно соединенные задающий генератор, блок ограничения, сумматор, линеаризованный вентильный преобразователь, выходом подключенный к цепи якоря двигателя,

20 и датчик ЭДС. В устройстве предполагается форсировка для случая нарастания тока якоря за значительное количество интервалов вентильности (когда допустимо переключение устав25ки сигнала допустимого падения напряжения :якорной цепи с большей на меньшую с точностью до одного интервала вентильности). В настоящее время в связи с игароким использова30нием мгшоинерционных двигателей с малой постоянной времени якорной цепи и возросшими требованиями к быстрюдействию, стремятся получить заданный ток за один, два интервала вентильности,причем не только на нарастание его, но и на снижение 2. -- Однако известное устройство не может быть использовано, так как превьшение допустимого тока может наступить раньше., придет коман-да на изменение уставки падения напряжения якорной цепи, т.е. упреж дение по якорному току в этом случае недопустимо. Кроме того в извес ном устройстве обеспечивается форси ровка только на нарастание якорного тока, что не дает в полной мере реа лизовать быстродействие. Цель изобретения - обеспечение токоограничения при сохранении высо кого быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено датчик токового режима якорной цепи, блоко сравнения, блоком памяти, ключом непрерывного режима, общей шиной управляющих импульсов вентильного преобразователя, причем выход блока ограничения через блок памяти непос редственно подключен к &поку сравнения, выходом подключенного к сумматору через ключ непрерывного режима, цепь управления которого подключена к датчику токового режима якорной цепи, а управляющий вход блока памяти подключен к общей шине управляющих импульсов. На чертеже схематически представ лено устройство для управления электродвигателем постоянного тока. Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, блок 2 ограничения, сумматор 3, линеаризованный вентильный преобразователь 4,выходом подключенный к цепи якоря 5 двигателя,.датчик ЭД 6, датчик 7 токового режима якорной цепи, блок 8 сравнения, блок 9 памя ти, ключ 10 непрерывного режима, об щую lUHHy 11 управлякядих импульсов вентильного преобразователя, причем выход блока ограничения через блок памяти непосредственно подключен к блоку сравнения, выходом подключенного к сумматору через ключ непреjftjBHoro режима, цепь управления которого подключена к датчику токовог режима якорной цепи, а управляющий вход блока памяти подключен к общей шине управляющих импульсов. Устройство работает следукщим образом. Сигнал задания тока Uj-, от задаю щего генератора 1 поступает на блок 2 токоограничения. Ограниченный сиг нал задания тока выхода блока 2 поступает на сумматор 3 вместе с сигналом положительной обратной связи по ЭДС ЦКЕ, полученным с выхода датчика ЭДС 6 и сигналом U, пропорциональным среднему значению падения напряжения на индуктивности якорной цепи за один интервал проводимости вентилей при режиме непрерывного тока в якорной цепи. При вычислении и 1 сигнал U3JO подают на вход блока 8 сравнения и блока 9 памяти. При этом В блоке 9 памяти фиксируются только Значения (t-) в момент прихода очередного i-ro управляющего импуль са с общей шины 11 управляющих имульсов вентильного преобразоват«аля, В блоке 8 сравнения происходит вьаитание из текущего значения t) сигнала, зафиксированного в блоке 9 памяти Ua-joft) AU3:3o(t +At) U3Do() UsDotti), затем эту разность сигналов ма лиабируют. Выходной сигнал блока сравнения и K&U3Do(t i + At) где At ciT В момент формирования, очередного управляющего импульса; временный интервал между импульсами управления. В первом приближе2J7НИИ Т- циклическая частота сети;пульсность (фазность) преобразователя Ji- . Т„ - индуктивность якорной цепи, двигателя. Использование предварительно вычисленной дополнительной составляющей ограниченного сигнала задания тока в режиме непрерывного тока,компенсирующей среднее значение падения напряжения на индуктивности цепи U на следующем интервале проводимости вентилей преобразователя, фактически ликвидирует влияние инерционности якорной цепи на динамику электропривода при малых возмущающих воздействиях (когда все звенья рассматриваемой структуры линейны), Ликвидация инерции якорной двигателя позволяет в зоне малых возмущающих воздействий (преобрс1зователь не насьацается и работает только на линейном участке статической характеристики) при Формировании тока якдря реалиговат1 предельное быстродействие, т.е. отработку управляющих синусоидальных сигналов впло-гь до граничной частоты f mf с - -Т Для МОСТОВОЙ трехфазной силовой схемы преобразователя fр 150 Гц.

Повышение быстродействия привода примерно на порядок существенно снижает динамические сшибки в процессе регулирования, сокращает время ке1Ждого рабочего цикла механизма и время позиционирования (для станочного привода). Кроме того при совместной работе ряда п|жводов уменьшение их динамических ошибок позволяет решить проблему идентификации приводов (повысить класс точности обработки детали на станке).

Разделение каналов задания тока и ЭДС позволяет при том же типе входного усилителя (одинаковом дрейфе) в 4-5 раз расширить диапазон регулирования скорости, что также повышает функциональные возможности привода (отработку более сложных законов движения с той же точностью).

Характерная особенность предлагаемого устройства - однозначность линейной характеристики преобразователя независимо от-колебаний сетевого напряжения. Однозначность характеристики преобразователя обеспечивает надежное токоограничение якорной цепи двигателя при колеба- « ниях сетевого напряжения без операции деления. Кроме того, однозначность статической характеристики повышает точность привода, так как возмущения со стороны питающего напряжения не проходят на нагрузку.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает надежную работу привода за счет токоограничения при сохранении высокого быстродействия и может найти широкое применение в быстродействующих электроприводах в области металлургии,станкостроения и спецтехники, повькаая их производительность и качество работы.Причем для приводов с преоб1ладанием времени переходного процесса в полном рабочем цикле, например, привод сверления печатных плат, производительность сверлильного станка возрастет в несколько раз. В случае снижения доли времени переходных процессов в общем рабочем цикле (длительные переезды на максимальной скорости с разомкнутым контуром регулирования при обработке больших детсшей, ч&стой смене инструмента и т.д.) этот положительный эффект снижается.

Формула изобретения

15

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, блок ограничения, сумматор, линеаризованный вентильный преобразователь,выходом подключенный к цепи якоря двигателя, и датчик ЭДС, ртличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено датчиком токового режима якорной цепи, блоком сравнения, блоком памяти, ключом непрерывного режима, общей шиной управляющих импульсов вентильного преобразователя, причем выход блока ограничения через блок памяти непосредственно подключен к блоку сравнения, выходом подключенного к сумматору через ключ непрерывного режима, цепь управления которого подключена к датчику токового режима якорной цепи, а управляющий вход .блока памяти подключен к общей шине управляющих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 167565, кл. Н 02 Р 5/12, 1962.

2.Авторское свидетельство СССР 269266, кл. Н 02 Р , 1967.