Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ , содержащее полуп роводниковый прерыватель , датчик тока, состоящий из шунта, включенного, в цепь якоря электродвигателя, и операционного усилителя, выход которого через резистор соединен с компаратором, выполненным на операционном усилителе, выход компаратора подключен к управляющему BXojQ полупроводникового прерывателя, источник питания и второй. резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в. него введены источники f f 4 Sb,i.;uUXS;a.fi«кашкх иутсзв я напряжения задания амш|итуды пульсаций тока и среднего значения тока электродвигателя и амплитудно-импульсный модулятор, аналоговый вход которого подключен к источнику напряжения задания амплитуды пульсаций тока электродвигателя, импульсный вход соединен с выходом компаратора, а выход амплитудно-импульсного модулятора - с неинвертирукяцим входом операционного усилителя компаратора, инвертирующий вход которого через второй резистор подключеи к источнику напряжения задания среднего значения , тока электродвигателя. . . 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, .что амплитудно-импульсный модулятор содержит операционный усилитель , резисторы и управляемый ключевой злемент, включенный между неннвертируюС щим входом операциоиного усилителя и щиной источника питания, входы операционного усилителя оС ьединены через резисторы, общая точка которых служит аналоговым входом, а управляющий вход ключевого элемента импульсным входом амплитудно-импульсного ел модулятора. :0 э

ИО А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

PECflYEillHH (19) (! 1!

4(51) Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

J (21) .3688917/24-07 (2,2) 06.01.84 (46) .30.05.85. Бюл. М 20 (72) В. 10. Палчевскнй, В. В. Кашканов и А. П. Казаров (7l) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (53) 621.316,7185 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Н 773882, . кл. Н 02 P 5/16, 1980.

2; Авторское свидетельство СССР и 775851, кл. Н 02 Р,5/16, 1980, (54)(57) .1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ—

ЛЯ, содержащее полупроводниковый прерыватель, датчик тока, состоящий из шунта, включенного в цепь якоря электродвигателя, н операционного усилителя, выход которого через резистор соединен с компаратором, выполненным на операционном усилителе, выход компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового прерывателя, источник питания н второй резистор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повы-. шения надежности, в. него введены источники напряжения задания амплитуды пульсацйн тока и среднего значения тока электродвигателя и амплитудно-импульсный модулятор, аналоговый вход которого подключен к источнику напряжения задания амплитуды пульсаций тока электродвигателя, импульсньщ вход соединен с выходом компаратора, а выход амплитудно-импульсного модулятора — с неинвертирующим входом операционного усилителя компаратора, ннвертирующий вход которого через второй резистор подключен к источнику напряжения задания среднего значения тока электродвигателя.

2. Устройство по п; 1, о т л .. и ч а ющ е е с я тем,.что амплитудно-импульсный модулятор содержит операционный усилн- тель,. резисторы и управляемый ключевой элемент, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя и шиной иаточника питания, входы операционного усилителя объединены через резисторы, общая точка которых служит . аналоговым входом, а. Управляющий вход ключевого элемента импульсным входом амплитудно-импульсного модулятора.

1159140

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электродвигателями постоянного тока с полупроводниковыми прерывателями, и может быть использовано в различных электроприводах постоянного тока.

Известно релейное устройство для регулирования тока электродвигателя, содержащее полупроводниковый, в частности тиристорный, прерыватель, частотный датчик тока в цепи якоря электродвигателя, формирователь пи- 10 лообразного напряжения, вход которого соединен с выходом датчика тока, и компаратор, соединенный с выходом формирователя пилообразного напряжения 11). !

В этом устройстве ток якоря электродвигателя преобразуется сначала в последовательность прямоугольных, а затем пилообразных импульсов, амплитуда которых. зависит от .величины тока в электродвигателе.

В компараторе происходит сравнение пилообразного напряжения с напряжением уставки, определяющим заданное среднее значение тока, и по результатам сравнения про. исходит переключение полулроводникового прерывателя. 25 диапазон регулирования тока в таком устройстве определяется шириной зоны нелинейности магнитного материала датчика тока и не может быть достаточно большим.

В устройстве не предусмотрена воэможность

30 изменения или поддержания на желаемом уровне амплитуды пульсаций тока якоря электродвигателя, что снижает надежность работы устройства.

Наиболее близким по техническому решению к преплагаемому является устройство З5 для релейного регулирования тока электродвигателя, содержащее полупроводниковый прерыватель, датчик тока, состоящий из . шунта, включенного в цепь якоря электро двигателя, и операционного усилителя, вы- 40 ход которого через резистор соединен с компаратором, вьшолненным на операционном усилителе, выход компаратора подключен к управляющему входу полупроводникового прерывателя, источник питания и 45 второй резистор 12}, Недостатком данного устройства является взаимная зависимость регулировки среднего значения и амплитуды пульсаций тока якоря, так как изменение сопротивления как 50 потенциометра датчика тока, так и делителя напряжения приводит к одновременному изменению обоих этих параметров.

Кроме того, ослабление потенциометром сигнала с шунта приводит к снижению на- 55 пежности работы данного устройства, Целью изобретения является повышение нздежности. (1оставленная цель постигается тем, что устройство пля релейного регулирования тока электродвигазеля, содержащее полупроводниковый прерыватель, датчик тока, состо1пций из шунта, включенного в цепь якоря электродвигателя, и операционного усилителя, выход которого через резистор соединен с комиаратором, выполненным на операционном усилителе, выход компаратора попклвчен к управлявшему входу полупроводникового прерывателя, источник питания и второй резистор, дополнительно гведены

Ф источники напряжения задания амплитуды пульсаций тока и среднего значения тока электродвигзтеля и амллитупно-импульсный модулятор, аналоговый вход которого подключен к источнику напряжения задания амплитуды пульсаций тока электродвигателя, импульсный вход соединен с выходом компаратора, а выход модулятора — с неинвертирующим входом операционного усилителя компаратора, инвертируюший вход которого через второй резистор подключен к источнику напряжения задания среднего значения тока электродвигателя.

Кроме того, амплитудно- импульсный модулятор содержит . операционный усилитель, резисторы и управляемый ключевой элемент, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя и шиной источника питания, входы операционного усилителя объединены через резисторы, общая точкз которых служит аналоговым входом, а управлявший вход ключевого элемента импульсным входом амплитудно-импульсного модулятора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит полупроводниковый прерыватель. 1, датчик тока, состоящий из шунта 2, включенного в цепь якоря электродвигателя 3, и операционного усилителя 4, выход . которого через резистор 5 соединен с компаратором, вьптолненным на операционном усилителе 6 выход компаратора подключен к .управляющему входу полупроводникового прерывателя 1, Кроме того, устройство содержит источник

7 напряжения задания амплитуды пульсаций тока, источник 8 напряжения задания среднего значения тока и амплитудно-импульсный модулятор 9, аналоговый вход которого подключен к источнику 7 напряжения. импульсный вход соединен с выходом компарзтора, а выход модулятора 9 — с неинвертирующим входом операционного усилителя 6 компаратора, инвертирующий вход которого через резистор 10 подключен к источнику напряжения 8.

1159140 4 неинвертируюшем входе усилителя б (напряжение становится отрицательным).

В момент, когда ток в якоре электродвигателя 3 достигнет значения, при котором напряжение на инвертирующем входе . усилителя 6 станет отрицательным и по модулю равным U,, за счет его большого коэффициента усиления происходит быстрое изменение полярности напряжения

10 на выходе компаратора, следствием чего является размыкание силового ключа прерывателя 1. Ток в якоре электродвигателя

3 начинает уменьшаться, протекая через диоп 16. Одновременно с изменением полярности напряжения на выходе компаратора изменяется полярность напряжения и на

его неинвертирующем входе за счет смены состояния ключевого элемента 14.

Когда ток в якоре электродвигателя 3 . упадет настолько, что напряжение на инвертируюшем входе усилителя 6 станет положительным и достигнет значения. напряжения 0,, повторяется описанный выше процесс, приводящий к замыканию силового ключа прерывателя 1.

Таким образом, при работе устройства напряжения на обоих входах усилителя 6 изменяются в пределах - 0„. При этом среднее значение пилообразного напряжения на инвертирующем входе всегда равно нулю, 30 Поэтому при изменении напряжения пропорционально изменяется и среднее значе,ние напряжения на выходе операционного усилителя 4, т.е. среднее значение тока электродвигателя 3 при неизменном значении

35 его амплитуды пульсаций, При изменении напряжения происходит пропорциональное изменение амплитуды прямоугольных импульсов. т,е. амплитуды модуляция; напряжения на выходе модулятора 9, 40

0 что ведет к пропорциональному изменению амплитуды пилообразного напряжения на выходе операционного усилителя 4, пропорциональной амплитуде пульсаций тока электродвигателя, при его неизменном среднем значе45 нии.

Амплитудно-импульсный модулятор 9 содержит операционный усилитель l l, резисторь

12 и 13 и управляемый ключевой элемент

14, включенный между неинвертируюшим входом операционного усилителя 11 и шиной 15 источника питания, входы операционного усилителя 11 объединены через ре,зисторы 12 и 13, общая точка ко орых, служит аналоговым входом, а управляющий вход ключевого элемента 14 — импульсным входом амплитудно-импульсного модулятора 9. Якорная обмотка электродвигателя 3 шунтирована . диском. 16. устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе компаратора напряжение положительное, что соответствует разомкнутому состоянию силового ключа прерывателя 1, Ток в яко-. ре электродвигателя 3 отсутствует. Напряжение на выходе операционного усилителя и включенной дифференциальной схеме равно нулю.

На аналоговый вход модулятора 9 с источника 7 напряжения подают напряжение U„> соответствующее заданному значению амплитуды пульсаций тока электродвигате-. ля 3, с полярностью, совпадающей с по лярностью напряжения на управляющем входе ключевого элемента 14, при которой он разомкнут. При этом на выходе модулятора 9 и неинвертируюшем входе усилителя 6 напряжение также равно 0„и положительно по знаку.

На вход устройства от источника 8 напряжения задания среднего значения тока электродвигателя подают положительное напряжение О такое, чтобы на инвертируюшем входе усилителя 6 напряжение превысило напряжение При этом на выходе компаратора и управляющем входе прерывателя 1 устанавливается отрицательное напряжение, что ведет к замыканию его силового ключа. В результате в якоре электродвигателя 3 нарас. тает ток, сигнал которого с шунта 2, усиленный операционным усилителем 4, вызывает уменьшение напряжения на инвертиру- аким о разом, в устройстве осуществляющем входе усилителя 6. ется независимое раздельное регулирование

Одновременно с изменением полярности как среднего знзчс и о значения, так и амплитуды пульнапряжеиия на выходе компаратора проис- саций тока электродви ктродвигателя, что позволяет ходит изменение состояния ключевого эле- 50 при одновременн ов сменном управлении этими парамента 14, что ведет к смене полярности метрами непрерывно поддерживать оптимальнапряжения на выходе модулятора 9 и,ное соотношение между ними.

1159140

Составитель М. Кряхтунова .Техред М.Гергель Корректор С.Шекмар

Редактор Л. Веселовская

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

Заказ 3606/55 Тираж 646, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5