Электропривод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С МИНИМИЗАЦИЕЙ ПОТЕРЬ В ДВИГАТЕЛЕ по авт. св. № 758447, отличающийся тем, что, с целью снижения полных потерь в электроприводе за счет управления с более точным определением минимума функции потерь с учетомограничений, в него введены диckpeтный вычислитель, два ключа, датчик потока возбуждения двигателя и датчик момента сопротивления двигателя, причем выходы датчиков скорости, тока якоря, тока возбуждения , напряжения на якоре двигателя , потока возбуждения и момента сопротивления соединены с входами дискретного вычислителя, два первых выхода которого связаны с двумя -входами первого ключа, соединенного третьим входом с выходом двувходового блока интегрирования и выходом с входом задатчика регулируемой интенсивности изменения скорости привода, а два вторых выхода дисгретного вы числителя подключены к двум входам второго ключа, соединенного третьим входом с выходом трехвходового блока интегрирования и выходом с входом регулятора возбуждения.

SU„, 11 7239

СОНИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц Н 02 P 5/06

Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 758447 (21) 3502395/24-07 (22) 21.10.82 (46) 07.08.84. Бюл. N 29 (72) В.Л.Анхимюк, В.И.Панасюк, В.С»Юденков и А.И.Панасюк (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институ г (53) 621. 316. 718. 5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 758447, кл. Н 02 P 5/06, 1977. (54).(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯИНОГО

ТОКА С МИНИМИЗАЦИЕЙ ПОТЕРЬ В ДВИГАТЕЛЕ по авт. св. У 758447, о т л и— чающий с я тем, что, с целью снижения полных, потерь в электроприводе за счет управления с более точным определением минимума функции потерь с учетом-ограничений, в него введены дискретный вычислитель, два ключа, датчик потока возбуждения двигателя и датчик момента сопротивления двигателя, причем выходы датчиков скорости, тока якоря, тока возбуждения, напряжения на якоре двигателя, потока возбуждения и момента сопротивления соединены с входами дискретного вычислителя, два первых выхода которого связаны с двумя -входами первого ключа, соединенного третьим входом с выходом двувходового блока интегрирования и вйходом с входом задатчика регулируемой интенсивности изменения скорости привода, а два вторых выхода дискретного вы- I числителя подключены к двум входам второго ключа, соединенного третьим входом с выходом трехвходового блока интегрирования и выходом с входом регулятора возбуждения. O

ДР ЦШВ7Ф2

kNN р 2 я

1 11072

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области регулируемого электропривода постоянного тока, управляемого по цепи якоря и возбуждения двигателя постоянного тока, По основному авт. св. М 758447 известен электропривод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе, содержащий датчик тока возбужде- 1О ния и напряжения на якоре, последова- тельно соединенные датчик скорости, функциональный преобразователь и блок перемножения с подключенным к его второму входу датчиком тока якоря, регулятор возбуждения, к выходу регулятора возбуждения подключен блок интергирования с тремя входами, которые соединены соответственно с выходом блока перемножения, выходом датчика

20 напряжения на якоре и выходом датчика тока возбуждения, а также задатчик регулируемой интенсивности изменения скорости привода и последовательно соединенные нелинейный блок

25 и блок интегрирования с двумя входами с ограничением выходного сигнала,,причем вход нелинейного блока соединен с датчиком скорости, второй вход блока интегрирования — с. датчиком тока якоря, а выход двувходового

30 блока интегрирования включен на регулирующий вход задатчика интенсивности (1 ).

В этом электроприводе за счет поддержания оптимального соотношения между током в якорной цепи и потоком возбуждения обеспечивается минимизация потерь энергии в установившихся режимах в переходных процессах, т.е. приближенно выполняются условия минимума потерь в двигателе: я с о)к Ф .й — (э, )=О (9 А

M лР>

Кф 2 2 я где ь> — угловая скорость;

I — ток в якорной цепи двига9 .теля;

К вЂ” внутреннее сопротивление

А якорной цепи;

К вЂ” конструктивный коэффициент двигателя;

Ф вЂ” поток возбуждения двигате55

С(и>) — переменный коэффициент, характеризующий зависимость потерь в стали от скорости; потери в стали двигателя; ток возбуждения двигателя; сопротивление обмотки возбуждения; .

+аР +32й +йР (ы)Д ог В 6 мЕХ полные потери в двигателе;

ЬР, (ы) — механические потери;

Мс — момент статического сопротивления на валу двигателя.

Выполнение условий (1) и (2) обеспечивает достижение минимума функционала качества:

М 2

З Р

Q = Ыи- Г(э„Ф,ы)аш (3l

Я с

Ш

М1 при совместном регулировани. тока якоря и потока возбуждения двигателя и тем самым обеспечивает минимум энергии потерь, выделяющихся в двигателе за время процесса, без учета ограничений, накладываемых на координаты электропривода. При использовании формул (1) и (2) получают абсолютный минимум функции F(4, Ф,1о), Как правило, точка абсолютного .минимума лежит вне допустимой области фазовых координат. Выбор в качестве точки минимума точки пересечения какого-либо ограничения (например, но току якоря) с кривой, соответствующей уравнению (1), приводит к погрешностям и тем большим, чем дальше отстоит точка абсолютного минимума от ограничения °

Целью изобретения является сниже ние полных потерь в электроприводе за счет управления с более точным определением минимума функции потерь с учетом ограничений. Поставленная цель достигается тем, в электропривод введены дискретный вычислитель, два ключа, датчик потока возбуждения двигателя и датчик момента сопротивления двигателя, причем выходы датчиков скорости, тока якоря, тока возбужцения, напряжения иа якоре двигателя, потока возбуждения и момента сопротивления соединены с входами дискретного вычислителя, два первых выхода которого связаны с двумя входами первого ключа, соединенного третьим входом с выходом двуходового блока интегрирования и выходом с входом задатчика регулируемой интенсивности изменения скорости аз, .б дф в

P„q -в,1 з 11072 привода, а два вторых выхода дискретного вычислителя подключены к двум входам второго ключа, соединенного третьим входом с выходом трехвходового блока интегрирования и выходом с входом регулятора возбуждения.

На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 — соотношения между якорным током и потоком возбуждения, где А — fp точка абсолютного минимума.

Электропривод содержит датчик 1 тока возбужцения и датчик 2 напряжения на якоре, последовательно соединенные датчик 3 скорости, функциональный преобразователь 4 и блок 5 перемножения с подключенным к его второму входу датчиком 6 тока якоря.

К выходу регулятора 7 возбуждения подключен блок 8 интегрирования с тремя входами, которые соединены соответственно с выходом блока 5 перемножения, выходом датчика 2 напряжения на якоре и выходом датчика 1 тока возбуждения. Задатчик 9 регулируемой р интенсивности изменения скорости привода связан с последовательно соециненными нелинейным блоком 10 и двувходовым блоком 11 интегрирования с ограничением выходного сигнала.

Вход нелинейного блока 10 соединен с датчиком 3 скорости, второй вход блока 11 интегрирования — с датчиком 6 тока якоря, а выход блока 11 интегрирования связан с регулирующим входом задатчика 9. Электропривод содержит также дискретный вычислитель 12, ключи 13 и 14, датчик 15 потока возбуждения и датчик 16 момента сопротивления двигателя.

Выходы датчика 3 скорости, датчика 6 тока якоря, датчика 1 тока возбуждения, датчика 2 напряжения на якоре, датчика 15 потока возбуждения и датчика 16 момента сопротивления соединены с входами дискретного вычислителя 12, два первых выхода которого связаны с двумя входами ключа

13, соединенного третьим входом с выходом блока 11 интегрирования, выходом — e входом задатчика 9, а два вторых выхода дискретного вычислителя 12 подключены к двум входам ключа 14, соединенного третьим входом с выходом блока 8 интегрирования и выходом с входом регулятора 7 возбуж->5 дения.

В данном электроприводе при достижении током якоря величины Э, являю39 4 щейся предельна допустимой по условиям коммутации двигателя, управление формируется при токе якоря J = 3 я nil а поток возбуждения рассчитывается из условия обеспечения минимума функции йР

"Р» )=Э Фrn c

+Уг (Ф)К +6()ф +йР в ф

Учитывая,что гри разгоне IP-И >О,получаем закон управления потоком двигате ля привыходе тока якоря на ограничение.

ЬР =3 R +.7 Р +6()Ф АР „(iu), Электрапривад работает следующим образом.

Значения координат электропривада вводятся в дискретный вычислитель 12 с датчика 13 скорости, датчика 6 тока якоря, датчика 2 напряжения на якоре, датчика 1 тока вазбуждения,датчика f5 потока возбуждения и датчика 16 момента сопротивления. Далее дискретный вычислитель 12 вычисляет оптимальные значения тока якоря ; и патока возбуждения ф+ двигателя йа формуле (1) . Затем дискретный вычислитель 12 сравнивает Э с предельно допустимым током J . Если 3 Ъ3 и напряжение на якоре 0(0, то полагаю ется 3+ =.7 и оптимальное значение

М потока возбуждения Ф+ рассчитывается па формуле (4), куда подставляется уравнение кривой намагничивания

3в =Х(ф)

По сигналу с выхода дискретного вычислителя 12 производится переклю,чение ключей 13 и 14 таким образом, что аналоговая часть системы отключа, ется и управление в этом режиме производится по формуле (4).

Если напряжение на якоре двигателя 0 больше или равно максимально допустимомуО и, 1„то ключи 13 и 14 остаются в этом же состоянии, а араметры управления рассчитываются дискрет- ным вычислителем 12 по формулам:

U-ЗR

Bl Я Я yP ) (. )

3 я= 4Ч мр F (3», 2(эя));

1107239

Если 3 СЭ иОСЦ, то по сигналу

rn дискретного вычислителя 12 переключаются ключи 13 и 14 таким образом, что к задатчику 9 и регулятору 7 воз- буждения подключается аналоговая часть системы управления, содержащая нелинейный блок 10, функциональный преобразователь 4, блок 5 перемножения и блоки 8 и 11 интегрирования.

В этом случае управление формируется согласно закону (1), обеспечивающему оптимальность процесса по минимуму потерь энергии в двигателе.

Таким образом, обеспечивается оптимальное по потерям энергии функционирования электропривода с учетом ограничений, накладываемых на координаты электропривода,что способствует еще большему снижению потерь электроэнергии

1107239

0,5

0,9 аб о,в

Фиг.2

Составитель Н. Корева

Редактор И.Николайчук Техред Y,äóáèí÷àê

Корректор Н.Яцола

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

Заказ 5773/40 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p,. 4/5