Электропривод постоянного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (1И

g g H 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3587421/24-07 (22) 06.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) М.Л. Прудков (71) Государственный проектный институт "Электротяжхимпроект" (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 617798, кл. Н 02 P 5/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

11 - 944035, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3461916/07,кл.Н 02 P 5/06, 1982. (54) (57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

Т0КА содержащий электродвигатель, подключенный к управляемому преобразователю, в цепь управления которого последовательно включены задатчик частоты вращения, регулятор ЭДС и регулятор тока, подключенный к входу регулятора тока датчик тока, а также датчик напряжения и два сумматора, входы одного из которых соединены с задатчиком частоты вращения и источником опорного напряжения, а выход подключен к входу управления ограничением выходного сигнала второго сумматора, один из входов которого соединен с датчиком тока, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и улучшения динамических характеристик электропривода, в него введены блок ограничения и последовательно соединенные интегратор и суммирующий усилитель, при этом входы блока ограничения и интегратора, а также второй вход второго сумматора соединены с датчиком напряжения, вторые входы интегратора и суммирующего усилителя подключены к выходу второго сумматора, выход блока ограничения свя.:ан с третьим входом суммирующего усилителя, выход которого подключен к входу регулятора ЭДС и к третьему входу интегратора.

1108592

Изобретение относится к электро- технике и может найти применение для управления электроприводами большой мощности с низкой частотой вращения (приводы обжимных реверсивных 5 клетей), когда невозможно применить, ввиду их отсутствия, качественные ниэкьоборотные тахогенераторы, Кроме того, электроприводы большой мощности не имеют запаса по коммутационной способности и поэтому требуют защиты коллектора от перенапряжений

1 во избежание возникновения кругового огня.

Известен электропривод постоян- 15 ного тока, содержащий последовательно соединенные регуляторы напряжения и ЭДС с подключенными к их входами датчиками обратных связей соответственно по напряжению к ЭДС L1j 20

Однако это устройство характеризуется тем, что оно не обеспечивает поддержания постоянства предельного напряжения на якоре .двигателя при перегрузках, а также низким быстро- 25 действием в связи с запаздыванием в измерении и регулировании ЗДС.

Известен также электропривод постоянного тока, содержащий последовательно включенные задатчик скорости, регулятор ЭДС, датчики напряжения и тока, первый и второй сумматоры 2 .

Недостатками этого устройства

35 являются снижение предельного напряжения на якоре двигателя при снижении заданной скорости ЭДС, что вызывает недоиспользование мощности двигателя, а также низкое быстродействие в связи с запаздыванием в измерении и регулировании ЗДС.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электропри45 вод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к управляемому преобразователю, в цепь управления которого последовательно включены задатчик частоты вращения, 50 регулятор ЗДС и регулятор тока, подключенный к входу регулятора тока датчик тока, а также датчик напряжения и два сумматора, входы одного из которых соединены с задатчиком частоты вращения и источником опор55 ного напряжения, а выход подключен к входу управления ограничением выходного сигнала второго сумматора, один из входов которого соединен с датчиком тока ГЭ3

Недостаток известного электропривода — низкое быстродействие в измерении и регулировании ЭДС, что вызывает снижение быстродействия системы регулирования и ухудшение динамических характеристик электропривода.

Цель изобретения — повышение быстродействия и улучшение динамических характеристик электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к управляемому преобразователю, в цепь управления которого последовательно включены задатчик частоты вращения, регулятор ЭДС и регулятор тока, подключенный к входу регулятора тока датчик тока, а также датчик напряжения и два сумматора, входы одного из которых соединены с задатчиком частоты вращения и источником опорного напряжения, а выход подключен к входу управления ограничением выходного сигнала второго сумматора, один из входов которого соединен с датчиком тока, введены блок ограничения и последовательно соединенные интегратор и суммирующий усилитель, при этом входы блока ограничения и интегратора, а также второй вход второго сумматора соединены с датчиком напряжения, вторые входы интегратора и суммирующего усилителя подключены к выходу второго сумматора, выход блока ограничения связан с третьим входом суммирующего усилителя, выход которого подключен к входу регулятора ЭДС и к третьему входу интегратора.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого электропривода °

Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к управляемому преобразователю 2, в цепь управления которого последовательно включены задатчик 3 частоты вращения, регулятор 4 ЭДС и регулятор 5 тока, подключенный к входу регулятора 5 тока датчик 6 тока, а также датчик 7 напряжения и сумматоры 8 и 9.

Входы сумматора 8 соединены с задатчиком 3 частоты вращения и с источником 10 опорного напряжения, а выход подключен к входу управления

85.92

4 (()- -e)-il =0, Г "Я (3) Ku " "u

35

3 110

1 ограничением выходного сигнала сум матора 9, один из входов которого соединен с датчиком 6 тока, Электро" привод содержит также блок 1.1 ограничения и последовательно соединенные интегратор 12 и суммирующий усилитель 13, причем входы блока 11 ограничения и интегратора 12, а также второй вход сумматора 9 соединены с датчиком 7 напряжения. Вторые входы интегратора 12 и суммирующего усилителя 13 подключены к выходу сумматора 9. Выход блока 11 ограничения связан с третьим входом суммирующего усилителя 13, выход которого подключен к входу регулятора 4

ЭДС и к третьему входу интегратора 12.

Электропривод. работает следующим образом.

Пока напряжение электродвигателя

1 не достигает предельного значения контур, образованный интегратором

12 и суммирующим усилителем 13, осуществляет измерение ЭДС электродвигателя 1 и подводит сигнал обратной связи по ЭДС к входу регулятора

4 ЭДС. Последняя определяетея на основании уравнения электрического равновесия силовой цепи двигателя е -LI - .<, р <., 1), (1) где,., <. — ток, сопротивление и постоянная времени цепи якоря двигателя 1, символ дифференцирования.

Использование уравнения (1) для измерения ЭДС невозможно ввиду необходимости дифференцирования сигнала тока <, которое в реальных условиях, как известно, ие имеет достаточной точности, является чувствительным к помехам и трудоемким в настройке. Поэтому известное устройство вынуждено использует для измерения ЭЛС другое уравнение —. — — <1 е U -, (2) р< +I которое получено из уравнения (1) делением на (рТ«+1) и которое не требует дифференцирования токового сигнала. Однако использование уравнения (2) в известном устройстве создает<запаздывание (инерционность), характеризуемое постояниоГ 7с(в среднем <, 0,05 с), которое вызывает снижение быстродействия системы регулирования ЭДС и ухудшение динамических харатеристик электропривода.

В предлагаемом устройстве в основу измерения ЭДС контуром, образованным интегратором 12 и усилителем 13, положено уравнение

10 полученное также из уравнения (1) и которое, как и уравнение (2), не требует дифференцирования токового сигнала.

Уравнение контура, пока сумматор 9

15 и ограничитель 11 не достигли своих порогов насыщения Оо1 и Uog

К„,,„(„Ц-(К„ . k; „) -u„g-(„U+ I-,1.) л

20 где K» K> — передаточные коэффициенты датчиков напряя<ения 7 и тока 6, К„ — коэффициент усиления усилителя 13, — постоянная интегрирова" ния интегратора 12, 30

Ц вЂ” выходной сигнал усилителя 13, являющийся выходным сигналом контура.

Из уравнения (4) путем несложных преобразований можно получить (11

Если коэффициенты датчиков 7 и 6

К< и К1 выбрать такими, что К /Кц =Ф а также выбрать постоянную интегри40 рования Т = Ц< то, уравнение (5) принимает виц

U-И <я+1 Цз " P /К„ +1 9

45 или с учетом уРавнения (1) Кц =,/к„ i т.е выходной сигнал усилителя 13, 50 являющийся сигналом обратной связи, пропорционален ЭДС е двигателя 1, а запаздывание в измерении ЭДС характеризуется постоянной Ъ,

55 принять достаточно большим, т.е.

К„ )> 1, то запаздывание < y /К4 практйческого значения не имеет, и измерение ЭДС двигателя практически безинерционное.

11085

40 (7) 50

ВНИИПИ Заказ 5882/42 Тираж 667 Подписное

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

Таким образом, по сравнению с известным (уравнение 2) предлагаемое устройство позволяет повысить быстродействие и улучшить динамические характеристики электроприводов, регулируемых в функции ЭДС. Устройство обеспечивает также поддержание постоянства предельного напряжения на якоре двигателя, т.е. обеспечивает защиту коллектора от перенапряжений во избежание возникновения кругового огня.

При увеличении тока 1, увеличивается соответственно напряжение U двигателя 1, если ЭДС е поддержива- 15 ется постоянной и равной заданному значению К Е поступающему от задатчика 3 скорости. При максимальной скорости двигателя 1 заданное значение К„ Р задатчика 3 соответ- 20 ствует заданию номинальной величины

ЭДС двигателя E . При увеличении тока до номинальной величины надряжение увеличивается также до номинальной величины Li если ЭДС поддерживается номинальной р+, поскольку в установившемся режиме (р=О)

0@=6 + 11. В качестве предельного целесообразно принять номинальное значение напряжения Оц. Если при уве- 30 личении тока > и напряжения U двигателя 1 достигаются пороги насыщения сумматора 9 о и блока 11 огра ог ° T . e° . Кц +Кь ь ()о

К О До, то уравнение контуРа, образованного интегратором 12 и усилителем 13 принимает вид

1 (< f (<) откуда

2ICuU-Up< P ь"е (Uoz — Uo ) р ï / и+1 или в установившемся режиме (Р=О) Ц = - и 1-1 - (о т.е. выходной сигнал усилителя 13, являющийся сигналом обратной связи, I становится пропорциональным напряжению двигателя 1, и устройство переключается на поддержание постоянства предельного напряжения двигателя 1, зависящего от величины порога насыщения сумматора 9Llp

Так как предельное напряжение двига92 б теля 1 не должно превышать номинального 0» и учитывая, что регулятор 4 обеспечивает поддержание равенства задающего сигнала Кце и сигнала обратной связи 0„>, т.е. К„еэ= 0, на основании равенства (7) можно получить Ku@q =0<3 =2К„О„- О,„, откуда

Uo =2КцЦ-К„е . Из последнего следует, что для поддержания постоянства предельного значения напряжения двигателя 1 при любых значениях скорости порог насыщения сумматора 90о, должен увеличиваться при уменьшении сигнала задатчика 3 К„р . Для изме0 нения порога О, соответственно К

Ц служит сумматор 8, к входам которого подводятся с противоположными знаками величины 2K<0 от источника 10 опорного напряжения и Кое - от за0 датчика 3 скорости. Выходным сигналом сумматора 8 определяется порог . насьпцения 0щ сумматора 9. Порог насьпцения блока 11 ограничения сигнала выбирается соответствующим номинальному значению напряжения двигателя 1, т.е. Upg = QU(J

При насыщении сумматора 9 и блока 11 ограничения напряжение двигателя поддерживается предельным (номинальным).

Из равенства (7) и К„е =О„ получают 0 = — (е + — -) Подставив

Оом

2 э К„ в последнее Оо< из уравнения (8), получают О = 0, т.е. в установившемся режиме устройство обеспечивает поддержание предельного напряжения на якоре двигателя 1, защищая коллектор от перенапряжений.

Таким образом, устройство позволяет повысить быстродействие измерения ЭДС и тем самым повысить быстродействие и улучшить динамические характеристики электроприводов, регулируемых в функции ЭДС, и одновременно обеспечивает поддержание постоянства предельного напряжения на якоре двигателя, защищая коллектор от перенапряжений и повьппая надежность работы.

Благодаря повышению быстродействия электропривода уменьшается время

его разгона и замедления,и соответственно увеличивается производительность технологического механизма.