Вентильный электропривод постоянного тока

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель , последовательно соединенные задающий блок, усилитель, зентильный преобразователь, один выход которого соединен с злектродвигателем , а другой - с датчиком состояния вентилей, ключ прерьгеистого режима, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей, отличающийся тем, что, с целью повьшения КПД и качества регулирования, в него введены генератор эталонной частоты, счетчик, регистр, цифроаналоговый преобразователь и формирователь уп- : равляющих импульсов, причем генератор эталонной частоты через ключ прерывистого режима подключен к входу счетчика, выходы которого соединены с входами регистра, информационные входы цифроаналогового преобразователя подключены к выходам регистра, а выход - к второму входу усялителя, вход формирователя управляющих импульсов соединен с выходом датчика состояния вентилей, а выходы - с управляющими входами счетчика и регистра. О СХ) О СО 05

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) ЗШ Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

liwL

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3560471/24-07 (22) 05.03.83 (46) 15.06.84. Бюл. Ф 22 (72) С.П. Ковалев и В.М. Водовозов (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 621 316.718.5(088.8) (56) 1. Патент США В 3944901, кл. Н 02 P 5/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 7262116, кл. Н 02 Р 5/00, 1980. (54) (57) BEHTHJIbHblA ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задаюший блок, усилитель, вентильный преобразователь, один выход которого соединен с электродвигателем, а другой — с датчиком состояния вентилей, ключ прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и качества регулирования, в него введены генератор эталонной частоты, счетчик, регистр, цифроаналоговый преобразователь и формирователь управляющих импульсов, причем генератор эталонной частоты через ключ прерывистого режима подключен к входу счетчика, выходы которого соединены с входами регистра, информационные входы цифроаналогового преобразователя подключены к выходам регистра, а выход — к второму входу 3 усилителя, вход формирователя управляющих импульсов соединен с выходом датчика состояния вентилей, а выходы — с управляющими входами счетчика и регистра. а

1 10

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильном электроприводе постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости.

Известен вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные регулятор скорости, преобразователь, выход которого соединен с электродвигателем Г13.

Недостаток известного устройства заключается в том, что при регулировании скорости в зоне прерывистых токов с уменьшением длительности протекания тока, результирующий коэффициент передачи, равный отношению приращения среднего значения тока к приращению управляющего напряжения, уменьшается. Это приводит. к снижению быстродействия и ухудшению качества процессов регулирования, а в ряде случаев — к потере устойчивости и возникновению низкочастотных колебаний.

Наиболее близким по технической

"ущнасти к изобретению является венгильный электропривод постоянного гака, содержащий электродвигатель, последовательна соединенные задающий блок, усилитель, вентильный преобразователь, один выход которого соединен с электродвигателем, а другой — c. датчикам состояний вентилей, ключ прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с выходам датчика состояния вентилей (2 ).

Однако данный электропривод харакгеризуется недостаточной линеаризацией внешней характеристики электро". привода из-за линейной аппроксимации нелинейной характеристики и несоответствием выбранного коэффициI ента линейной аппроксимации (коэффициента усиления дополнительного усилителя) всему диапазону углов управ" ления, чта ухудшает качество регулирования. Кроме того, в связи с тем, что для коррекции внешней характеристики электрапривода даже при нулевом сигнале управления нужен якорный ток, то вентильный преобразователь в этом случае работает в режиме прерывистых токов с периодическим переключением комплектов силовых вентилей преобразователя. При этом по якорной цепи протекает переменный прерывистый так, создавая дапалнительные потери, разогревая якорь электродвигателя.

Целью изобретения является понышение КГЩ и качества регулиранания вентильного электропривода постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электропривад постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задающий блок, усилитель, вентильный преобразователь, один выход которого соединен с электродвигателем, а другой — с датчиком состояния вентилей, ключ прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с выходом датчика состояния вентилей, введены генератор эталонной частоты, счетчик, регистр, цифроаналоговый преобразователь и формирователь управляющих импульсов, причем генератор эталонной час,тоты через ключ прерывистого режима подключен к входу счетчика, выходы которого соединены с входами регистра, информационные входы цифроаналогового преобразователя подключены к выходам регистра, а выходк второму входу усипителя, вход формирователя управляющих импульсов соединен с выходом датчика состояния вентилей, а выходы — с управляющими входами счетчика и регистра.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временная диаграмма работы устройства; на фиг, 3 — график, представляющий внешние характеристики электропривода, на фиг, 4 — схема формирователя управляющих импульсов.

Вентильный электропривод постоянного тока (фиг. 1) содержит электродвигатель I, последовательно соединенные задающий блок 2, усилитель

3, вентильный преобразователь 4, один выход которого соединен с электродвигателем 1, а другой — с датчикам состояния вентилей 5, ключ превывистого режима 6, управляющий вход которога соединен с вьгходом датчика состояния вентилей 5, генератор эталонной частоты 7, счетчик Я, регистр

9, цифроаналоговый преобразователь

1О и формирователь управляющих импульсов 11, причем генератор эталонной частоты 7 через ключ прерывистого режима 6 подключен к входу счетчика 8, выходы которого соедн1098096 поддерживая скорость электродвигателя 1 на заданном уровне. Для этого определяют, на какую величину Ь надо изменить угол управления g, чтобы ЭДС сохранила значение (1) Ефш у 1в2СО5 2 + (+Ь/=E =Sin —" coSo(. (З }

Ф ) фш/7 щ

Решение (3) дает

7 — sirr — соз (, Я И

Л

2 rn (. + =, (ф) Й-" с ГСС05

2

Приняв в первом приближении

rn . /»

5in—

Ji

2 . д — 51П—

Я 2 получают

Л МЬ= — — — = — <

2 2 причем максимальная погрешность приближения (5) при Л - О и re = 3 пе превышает 0,173, а при rn = --6 равна

0,045. Так как момент, когда,иФО, сразу же фиксируется датчиком состояния вентилей 5, есть все. основания для формирования корректирующего воздействия.

g = 2.

Поэтому в начале прерывистого режима датчик состояния вентилей 5

Я

2л

Еф sinmtdmt= E casd., (1) 3(я

2 rn где Е

+о( максимальная выпрямленная

ЭДС вентильного преобразователя при угле aL= О, Е =E =sin— ш, Й

Дщ ф1г1

Еф — амплитудное значение фазного напряжения питания, 35

rn — число фаэ преобразователя; м — круговая частота питающего напряжения.

При этом ключ прерывистого режима б закрыт, счетчик 8 обнулен и угол 1 включения вентилей определяется только заданным значением угла уп равления о .

В режиме прерывистого тока(фиг.2) угловая длительность гока я меньще

27/в на величину . ЭДС на выходе вентильного преобразователя, выраженная в функции угловой длительноЬ" ти тока Л, определяется выражением

50 открывает ключ прерывистого режима

6 и тактовая последовательность ге-. нератора эталонной частоты 7 начинает заполнять счетчик 8. В конце интервала - датчик состояния вентилей

5 закрывает ключ прерывистого режима б, прекращая заполнение счетчика 8, по заднему фронту сигнала ключа прерывистого режима 6 формирователь импульсов 11 формирует импульс записи в регистр 9, по которому происходит запись в регистр 9 числа, находящегося в счетчике 8, и импульс сброса счетчика 8 (фиг. 2).

Частота импульсов генератора эталонной частоты 7 выбирается такой, чтобы за периодр.на выходе счетчика 8 сформировался код, пропорциональный величине Л

Е =Š— Sin — r.os — +2- — ) . (2) 2 ° 4 1Л Т

2 2 rn) -=-(2 -1)

rnEU h

t где И вЂ” разрядность счетчика 8.

Параллельный код Ь преобразуется в цифроаналоговом преобразователе 10 .ra аналоговый сигнал, пропорциональНеобходимо, чтобы в результате управления ЭДС на выходе преобраэо- 55 вателя в режиме прерывистого тока сохраняла величину, которую она имела при непрерывном токе, тем самым пены со входами регистра 9, информационные входы цифроаналогового преобразователя 10 подключены к выходам регистра 9, а выход — к второму входу усилителя 3, вход формирователя управляющих импульсов 11 соединен с выходом датчика состояния вентилей 5, а выходы — с управляющими входами 12 и 13 счетчика 8 и регистра 9. Вал электродвигателя 1 10 сочленен с валом нагрузки 14.

Вентильный электропривод постоянного тока работает следующим образом.

Сигнал, соответствующий заданному 15 углу управления о(., поступает с выхода усилителя 3 на вход вентильного преобразователя 4. При непрерывном токе выражение для величины ЭДС на выходе вентильного преобразователя 4, 20 определяющей скорость вращения электродвигателя 1, имеет вид л 7r —,, + — Мо

2 в

Ф 109809 ный и./2, который суммируется в усилителе 3 с сигналом угла управления задания о1. В результате ЭДС преобразователя уменьшается на величину Л Р (фиг. 3), компенсируя нелинейность внешней характеристики электропривода, поддерживая тем самым на заданном уровне скорость вращения электродвигателя 1, На следующем интервале вентильности устройство работа- IQ ет аналогично описанному.

При использовании цифровой системы импульсно-фазового управления отпадает необходимость использования цифроаналогового преобразователя !5

10, так как возможно непосредственное суммирование цифровых кодов.

На фиг. 4 представлена схема возможной реализации формирователя управляющих импульсов 11, где сиг- 20 пал с датчика состояния вентилей 5 после инвертора 15 поступает на два элемента задержки, собранных на вен6 б тиле 16, конденсаторе 17, элементе

И-НЕ 18 и вентиле 19, конденсаторе

20, элементе И-НЕ 21, где величина задержки определяется величиной конденсаторов 17 и 20. Величина емкости конденсатора 20 выбирается больше емкости конденсатора 17. На элементе И-НЕ 22 и инверторе 23 формируется выходной управляющий сигнал, а на элементе И-НЕ 24 и инверторе

25 — выходной сигнал.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение качества регулирования за счет линеаризации статической характеристики вентильного преобразователя независимо от параметров нагрузки и их изменения во времени, от уровня ЭДС, токового режима якорной цепи электродвигателя.

Кроме того, устройство обеспечивает повышение КПД эа счет ликвидации потерь в электродвигателе при нулевом сигнале управления.

1098096

Ey т СОЯ 0(.

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва. Ж-35. Раушская наб.. a. 4/5

Заказ 4221/45

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород. ул. Проектная. 4

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Л. Повхан Техред М.Надь- Корректор О. Тигор