Задающее устройство для электропривода

 

ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащее интегратор , усилит ель с двумя блокаки регулируемого ограничения в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задакхцего напряжения, выходной интегратор, выход которого подключен к блоку управления электр оприводом и к первому инвертирующему усилителю, выход которого соединен с вторым Bxqдом усилителя, отличают еёс я тем, что, с целью повышения КПД электропривода, в него введены датчик статического тока двигателя, датчик магнитного потока, блок модуля з адания предельно допустимого ускорения, блок модуля згдания начальной скорости, блок модуля задания максимальной скорости, подключенные к входам функционального преобразователя, последовательно соединенного с вторым инвертирующим усилителем и первым управляеАслм ключом, шунтированными вторым управляемым ключом, блок однополярного нерегулируемого ограничения, третий инвертируюьшй усилитель, последовательно соединенные датчик скорости и блок логики, второй вход которого соединен с блоком модуля задания начальной скорости третий вход .с выходом источника задающего напряжения , а выходов блока логики сое (Л динены с управляющими входами первого и второго управляеАихклк1чей, с выходы которых объединены и подключены через; интегратор и третий инвертирующий усилитель к шестому входу функционального преобразователя, и к управляющему входу первого блока регулируемого ограничения, упра:влякяций вход второго блоке рагулируемого ограничения подключен к выхоо ду интегратора, в цепи обратной связи которого включен блок однсполяр ел ного нерегулируемого ограничения, а выход усилителя соединен с входом iвыходного интегратора. со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ}(РЕСПУБЛИК (19} (И}

3(5п Н 0 2 Р 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3492570/24-07 (22) 24.09 ° 82. (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72 ) и.и. Бурляев, М.Г. Бычков и С.К. Козырев (71) Иосковский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621 ° 313.2 (088. 8) (56) 1. Лебедев E.Ä. и др. Управление вентильными электроприводамк постоянного тока. И., "Энергия", 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 606195, кл. Н 02 Р 5/00, 1978. (54 ) (5 7 ) ЗАДМй ЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЭЛККТРОПРИВОДА, содержащее интегратор, усилитель с двумя блока}ц(регулируемого ограничения в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник зацакицего .напряжения, выходной интегратор, выход которого подключен к блоку управления электроприводом и к первому инвертирующему усилителю, выход которого соединен с вторым входом усилителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения

КПД электропривода, в него введены датчик статического тока двигателя, датчик магнитного потока, блок модуля эаданкя предельно допустимого ускорения, блок модуля з цания начальной скорости, блок модуля задания максимальной скорости, подключенные к входам функционального преобразователя, последовательно .соединенного с вторым инвертирукицим усилителем и первым управляемам ключом, шунтированными вторым управляем}м ключом, блок однополярного нерегулируемого ограничения, третий кнвертирующий усилктель, последовательно соединенные датчик скорости и блок логики, второй вход которого соединен с блоком модуля задания начальной скорости, третий входс выходом источнккал задающего напря- я жения, а выходы блока логики соединены с управля}ицими входами первого и второго управляеьых. кл}((чей, выходы которых объединены и подключены через интегратор и третий инвертирующкй усилитель к шестому вхо- Я .ду функционального преобразователя и к управлякицему входу первого блока регулируемого ограничению, управляющий вход второго блока peЪулируемого ограничения подключен к выходу интегратора, в цепи обратной свя-; зи которого включен блок однрполярного нерегулируемого ограничения, а выход усилителя соединен с входом ,выходного интегратора.

1067579

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для Формирования оптимальных тахограмм двигателя постоянного тока независимого возбуждения на участке ослабления поля.

Известно устройство для задания скорости двигателя, содержащее операционный усилитель с двухполярным ограничением в цепи обратной связи и интегратор с парафазным выходом, соединенные последовательно и охваченные общей отрицательной обратной связью С13.

Однако данное устройство не позволяет формировать сигнал задания на скорость, отличный от прямолинейного.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является задаюцее устройство для электропривода, содержащее интегратор, усилитель с двумя блоками регулируемОго оГраНи чения в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задаюцего напряжения, выходной, интегратор, выход которого подклю чен, к блоку управления электроприводом и к первому инвертирующему усилителю, выход которого соединен с вторым входом усилителя Г21.

Однако известное устройство не позволяет формировать оптимальное,с точки зрения электрических потерь в якорной цепи, задание на скорость двигателя при ослаблении поля двига- теля, поскольку изменение скорости по закону квадратичной параболы не является оптимальным в данном случае

Оптимальное задание скорости это то, которое позволяет сформировать тахограмму работы электропривода, обеспечивающую при перегреве двигателя снижение электрических потерь в якор ной цепи при увеличении времени цикла работы на минимальную величину.

Целью изобретения является повышение .КПД электропривода путем фор. мирования оптимального задания скорости.

Поставленная цель достигается тем, что в задающее устройство для электропривода, содержащее интегра- тор, усилитель с двумя блоками регулируемого .ограничения в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задающего напряжения, выходной интегратор, выход которого подключен к блоку управления электроприводом и к первому инвертирукицему усилителю, вйход кото« рого соединен с вторым входом усилителя, введены датчик статического тока двигателя, датчик магнитного потока, блок модуля задания предельно допустимого ускорения, блок. модуля задания начальной скорости, блок

30 модуля задания максимальной скорости, подключенные к входам функционального преобразавателя, последовательно соединенного с вторым инвертирующим усилителем и первым управляемым ключом, шунтированными вторым управляеыям ключом, блок однополярного нерегулируемого ограничения, третий инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик скорости и блок логики, второй вход которого соединен с блоком модуля задания начальной скорости, третий вход — с выходом источника задающего напряжения, а выходы блока логики соединены с управляющими входами первого и второго управляеьых ключей, выходы которЫх объеди- Э иены и подключены через интегратор и третйй инвертирующий усилитель к

20 шестому входу функционального преобразователя и к управлякицему входу первого блока регулируемого ограничения, управляющий вход второго блока регулируемого ограничения подклю35 чен к выходу интегратора, в цепи обратной связи которого включен блок однополярного нерегулируемого ограничения, а выход усилителя соединен с входом выходного интеграто ЗО

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - вреМенные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 — один из возможных варианtoB реализации блока логики.

Задаюцее устройство для электропривода (Фиг. 1 ) содержит интегратор 1, усилитель 2 с двумя блокамн регулируемого ограничения 3:и 4 в

40 цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задающего напряжения 5, выходной ин тегратор 6, выход которого подключен к блоку управления 7 электро45 приводом и к иивертирующему усили телю 8, выход которого соединен с вторым входом усилителя 2, датчик статического тока 9 двигателя, датчик магнитного потока 10, блок модуля задания предельно допустимого ускорения 11, блок модуля задания начальной скорости 12, блок модуля задания максимальной скорости 13, подключенные к входам функционального преобразователя 14, последовательно соединенного с инвертирующим усилителем 15 и управляеьим ключом 16, шунтированными управляемям ключом 17, блок однополярного нерегулируемого ограничения 18, инверти60 рующий усилитель 19, последовательно соединенные датчик скорости 20 и блок логики 21, второй вход которого соединен с блоком модуля задания начальной скорости 12, третий входс выходом-источника задающего напря-, 106 7579 жения 5, а выходы блока логики 21 соединены с управляющими входами управляемых ключей 16 и 17, выходы которых объединены и подключены через. интегратор 1 и инвертирующий усилитель 19 к шестому входу функ. ционального преобразователя 14 и к управлякщему входу блока регулируеьюго ограничения 3, управляющий вход блока регулируемого ограничения 4 подключен к выходу интег-ратора 1, в цепи обратной связи которого включен блок однополярного нерегулируемого ограничения 18, а выход усилителя 2 соединен с входом выходного интегратора 6. 35

В качестве блока однополярного нерегулируемого ограничения 18 может быть применен стабилитрон. . Блок логики 21 включает в себя однополярные релейные элементы 22 - 20

25 (фиг. 3), причем первые два подключены к выходу источника задакщего напряжения 5 (фиг. .1 ), а вторые два соответственно к блоку модуля задания начальной скорости 12 перехода к криволинейному участку тахограмьы и датчику скорости 20, к которому также подключен блок выделения модуля скорости,36, последовательно сое-диненный с релейным элементом 24.

Выходы релейных элементов подключены к логической схеме 27. устройство работает следукщим образом.

В исходном состоянии, когда сигнал U c выхода источника задакщего напряжения 5 равен нулю, функциональный преобразователь 14 по сигналам от блока модуля задания максимальной скорости 13, блока модуля задания предельно допустимого ускоре-40 ния 11, блока модуля задания начальной скорости 12 перехода к криволинейному участку тахограмма, датчика магнитного потока 10 и датчика статического тока 9 формирует отрица-. 45 тельный по знаку сигнал вида

К, ya a g

50 где з — задание на рывок двигателя; коэффициенту — магнитный поток двигателя;

p, — статический момент на валу двигателя; с — ускорение двигателя.

Все величины.в уравнении (1) записаны в относительных единицах, где за базовые приняты номинальные значения величин.

КоэФфициент в уравнении (1) определяется как р)

65 где V> — максимальная скорость двигателя для данного режима работы;

Ч ц - начальная скорость перехода.от прямолинейного изменения скорости к криволннейч ному;

Ецр - предельно допустимое для двигателя ускорение.

Блок логики 21 по сигналам от блока модуля задания начальной скорости 12 перехода к криволинейному участку, датчика скорости 20 и источника задакщего напряжения 5 формирует функции управления

2-, и через инвертирукщий усилитель

19 на блок регулируемого ограничения 3. Кроме того, с выхода инвертирукщего усилителя 19 сигнал подается на вход функционапьного преобразователя 14, осуществляя тем самым

-положительную связь, за счет которой в исходном положении системы .обеспечинается .стабильное поддержание величины

Если в момент времени (фиг. 2) от источника задающего напряжения 5 подать положительное напряжение 0, J величина которого пропорциональна величине (V ), на вход усилителя 2, то на его выходе появляется сигнал задания на ускорение .", ограниченный величиной уставки, подаваемой с выхода интертирукщего усилителя 19 на блок регулируемого ограничения 3.

Напряжение Е" поступает на вход выходного интегратора 6, на выходе которого сигнал задания на скорость меняется линейно с предельно допустимям ускорением.

В момент времени + значение скорости достигает величины У ь,при этом происходит переключение в блоке логики 21, управляемый ключ 16 размыкается, а управляемый ключ 17 заьнкается. Это приводит к тому, что

5, 1067579

6 выход функционального преобразователя 14 прямо подключается на вход интегратора 1, что приводит к началу формирования на его выходе и соответственно на выходе инвертирующего усилителя 19 оптимального закона изменения ускорения, описанного уравнением,(11 .

Таким образом, изменяя уровень ограничения на блоке регулируемого ограничения 3, на выходе усилителя

2 получают оптимальный закон изменения задания на ускорение a.», что приводит к формированию на выходе выходного интегратора 6 оптимального закона изменения задания на око- 15 рость Ч", В момент врежни 4g, сигнал иа выходе инвертирующего усилителя 19 достигает нулевого значения, а сигнал задания на скорость достигает 20 максимальной величины. При этом величина рывка о не достигает нулевого значения, однако за счет действия блока однополярного нерегули« руемого ограничения 18 сигнал на вы; 25 ходе интегратора 1 и инвертирующего усилителя 19 поддерживается равным нулю, обеспечивая режим работы с установившимся заданием на скорость на интервале % †. +3 30

В момент времени от источника задающего напряжения 5 поступает команда на реверс. Блок логики 21 производит переключение управляемых ключей 16 и 17 (16 - замакается, а

17 — размыкается) и на выходе интегратора 1 происходит нарастание сигнала ускорения по оптимальному за-. кону. Поскольку при этом на выходе усилителя 2 сигнал задания на ускорение меняет свой знак, то вступает в действие блок регулируемого ограничения 4.. Начинается процесс торможения по оптимальной кривой.

Когда значение скоростй достигает величины V a -(момент времени -Ь ),45 величина ускорения достигает значения р и устройство переходит в режим, аналогичный описанному для исходного состояния., отличающийся тем, что при этом происходит умень- 50 шение сигнала задания на скорость с предельно допустимам замедлением до момента времени з. В дальнейшем работа происходит аналогично описанному выше. На интер-55 вале 1з — Ь> показана работа устрой" ства без участка с установившимся заданием на скорость, а на ийтервале .Ь - Ь, - исходное,еостояние устройства. 60

Устройство позволяет также производить аварийное торможение с сохранением симметричного характера кривой задания на скорость на участке торможения. Диаграмма работы в . 65

I этом режиме покаэаны на интервале

te - л °

Аналогичный режим аварийного отключения, но для скоростей меньших

Чар, показан на интервале 6,ц

- Йл&

Таким образом, устройство позволяет формировать сигнал задания на оптимальное изменение скорости двигателя прн ослаблении поля..

Применение блока однополярного нерегулируемого ограничения 18 в цепи обратной связи интегратора 1 обеспечивает .постоянство знаков на выходе интегратора 1 и инвертирую-- щего усилителя 19, что позволяет поддерживать неизменные по знаку установки на блоках регулируемого ограничения 3 и 4. При этом обеспечивается правильная работа устройства при переходе от режима. задания на разгон к режиму задания на торможение, поскольку изменение знака ускорения не оказывает влияния на работу устройства.

Для пояснения работы блока 21 логики на фиг. 3 приведена схема возможного выполнения этого узла.

В исходном состоянии с выхода релейного элемента 24 на вход логической схемы 27 поступает сигнал, нулевого уровня "0", «что формирует на ее выходе сигнал Х, равный

"1", а на другом выхоДе логической схемы 27 сигнал Х, равный "0". Это состояние сохраняется независимо от знаков сигналов Ug„ H,V до тех пор; пока (V) Меньше Чщ

При разгоне в положительном направлении н работе. на установившейся скорости (интервал времени

- ) на выходах. релейных элементов

22 и 25 сигнал "1". В момент времени - V больше V gw на выходе релейного элемента 24 появляется сигнал "1". В результате На трех входах логической схемы 47 имеем сигналы "1", что изменяет состояние выходных сигналов логической схемы

27, при этом Тч равно "1", а равно "0" °

В момент времени + изменяется знак Оьк, что вызывает появление на выходе релейного элемента 22 сигнала "0". Это вызывает переключение сигналов на выходах логической схемы 27 (У - равен "0", а 1Ч ра" вен "1") . В момент времени -4„ сигнал на выходе релейного элемента

24 становится равным "0", что, не изменяет состояния сигналов и

При работе в противополсвкиоМ направлении (интервал +з - +g) работа логической схемы 27 аналогична.

Таким образом, за счет формирования оптимального закона изменения

1067579 сигнала задания на скорость двигателя пру ослаблении поля обеспечивается снижение электрических потерь в якорной цепи двигателя, т. е. повышение КПД электроприво дав

106 7579. Составитель Ю.Воробьев

Редактор И.Дылын. Техред А.Бабинец Корректор И. Муска

«««««ю««««««««««ь»ю« «%» ЮЬ юю»

Заказ 11225/56 Тирщк, 671 . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаи изобретений и открытий

113035, Месива, В-35, Рауюская наб., д. 4/5

«««В ««й» ««ю ю» « « ««««««ю у«м ю ««« ю ю ю ю »»

Филиал ПЙП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4