Электропривод постоянного тока

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий последовательно со единенные двигатель, управляемый пр образователь, регулятор тока ЯКОРЯ. задатчик интенсивности тока якоря, содержащий последовательно включенные усилитель-ограничитель и интегр тор с элементом ограничения выходного напряжения, и регулятор скорос ти, содержащий масштабный усилитель подключенный к входам амплитудного детектора, устройства выборки-хране ния и нуль-органа, выход которого соединен с входом логической схемы ИЛИ, выход которой связан с цепью сброса на нуль напряжения амплитудного детектора, выходы амплитудного детектора и устройства выборки-хранения соединены с входами узла сравнения , датчики скорости и тока якоря , подключенные к входам соответствуюущх регуляторов, датчик релшма ограничения напряжения интегратора, подключенный к управлякщему входу устройства выборки-хранения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены последовательно соединенные импульсный датчик скорости двигателя , блок измерения разности периодов , триггер знака и формирователь импульсов, выход которого связан с входом логической схемы ИЛИ, выход масшабного усилителя подключен к входу узла сравнения, выход которого соединен с входом задатчика интенсивности тока якоря.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (1!) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Äèã.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3726206/24-07 (22} 13.04.84 (46) 15.09.85. Бюл. ¹ 34 (72) В.П.Казанцев и В.И.Петренко (71) Пермский политехнический институт (53} 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свипетельство СССР

¹ 1022275. кл. H 02 P 5/06. 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1072224. кл. Н 02 Р 5/06. 1982. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА, содержащий последовательно соединенные лвигатель. управляемый пре образователь, регулятор тока якоря. запатчик интенсивности тока якоря. содержащий послеповательно включенные усилитель-ограничитель и интегратор с элементом ограничения выходного напряжения. и регулятор скорости. содержащий масштабный усилитель. подключенный к входам амплитудного детектора, устройства выборки-хранения и нуль-органа, выход которого соединен с входом логической схемы

ИЛИ, выход которой связан с цепью сброса на нуль напряжения амплитудного детектора, выходы амплитудного детектора и устройства выборки-хранения соединены с входами узла сравнения, датчики скорости и тока якоря, подключенные к входам соответствующих регуляторов, датчик режима ограничения напряжения интегратора, подключенный к управляющему входу устройства выборки-хранения, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно введены последовательно соединенные импульсныи датчик скорости двигателя, блок измерения разности периодов, триггер знака и формирователь импульсов, выход которого связан с входом логической схемы ИЛИ, выход масшабного усилителя подключен к входу узла сравнения, выход которого соединен с входом задатчика интенсивности тока якоря.

1179508

Изобретение относится к электро- технике, а именно к регулируемым по цепи якоря электроприводам постоянного тока, и может быть использовано в системах регулирования скорос- 5 ти электроприводов, характеризующихся широким диапазоном изменения момента инерции.

Цель изобретения — повышение надежности устройства. 1О

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2— кривые переходных процессов при ступенчатом задании скорости двигателя.

Злектропривод постоянного тока со-15 держит последовательно соединенные двигатель 1, управляемый преобразователь 2, регулятор 3 тока якоря, задатчик 4 интенсивности тока якоря, содержащий последовательно соединен- О ные усилитель-ограничитель 5 и интегратор 6 с элементом 7 ограничения выходного напряжения, регулятор 8 скорости двигателя, содержащий масштабный усилитель 9, подключенный к входам амплитудного детектора 10, устройства 11 выборки-хранения, узла сравнения 12 и нуль-органа 13, выход которого подключен к входу логической схемы ИЛИ 14, последовательно соединенные блок 15 измерения разности периодов импульсчой последовательности, триггер 16 знака разности периодов и формирователь 17 импульсов, подключенный к входу логической схемы

ИЛИ 14, выход которой подключен к це-З5 пи сброса на нуль напряжения амплитудного детектора 10, выходы устройства

11 выборки-хранения и амплитудного детектора 10 подключены к входам узла

12 сравнения, выход которого связан с

40 входом задатчика 4 интенсивности тока якоря, датчики 18, 19 скорости и тока якоря двигателя 1, подключенные к входам соответствующих регуляторов, датчик 20 режима ограничения напряже. . 45 ния интегратора, вход которого связан с выходом интегратора б, а выход — с управляющим входом устройства

11 выборки-хранения,импульсныйдатчик

21 скорости двигателя, выход которого5О подключен к входу устройства 15 измерения разности периодов (фиг. 1 ).

Устройство работает следующим образом. 55

B установившемся режиме отклонение скорости от заданного значения равно нулю, выходные напряжения усилителя 9 также равны нулю, т.е, U = К х х (— 1 ) = К 54 где К - коэффициt ент усиления масштабного усилителя;

),1 — соответственно заданное и действительное значения скорости двигателя; 39 — QTKJIoHeHHe скорости двигателя от заданного значения. Устройство 11 выборки-хранения функционирует в режиме выборки, так как ток якоря двигателя и напряжение его задания не достигают в установившемся режиме максимального значения и датчик

20 режима ограничения формирует сигнал выборки на управляющем входе устройства 11. Следовательно, в установившихся режимах напряжение на входе устройства выборки-хранения всегда равно входному, т.е. U> „ = U > = О.

Среднее значение выходного напряжения амплитудного детектора 10 в установившихся режимах также равно нулю, так как любые отклонения скорости от установившегося значения приводят к такому изменению напряжения узла 12 сравнения, задатчика 4 тока якоря и тока якоря двигателя, что отклонение скорости от заданного значения стремится к нулю. При этом нульорган 13 через схему ИЛИ 14 сбрасывает на нуль напряжение амплитудного детектора. В установившихся режимах знак разности периодов импульсного датчика 21 скорости меняется на противоположный после каждого замера периода и формирователь 17 импульсов выдает сигнал сброса на нуль напряжения амплитудного детектора !О. Таким образом, в установившихся режимах среднее значение напряжения на выходе узла 12 сравнения равно нулю, т.е.

П с 0 Ц вх Бдп = О, где Бдп— среднее значение напряжения на выходе амплитудного детектора. Среднее значение напряжения на выходе усилителя ограничителя 5 равно нулю, выходное напряжение интегратора 6 равно напряжению датчика тока якоря (величина тока якоря в установившихся режимах определяется величиной статистической нагрузки на валу привода).

При изменении сигнала задания скорости двигателя на величину 34

% Ф

), где 0 — начальное значение скорости двигателя, на выходе узла 12 сравнения формируется напряжение

О с U9 Ugsx Uau Kg() +

+ K„(4 - ) — К (a" — 4, ) = K(259— — 8 +), (1) 508 4 ния узла 12 сравнения становится отрицательной, т. е. U y с О, и напряжение задания тока якоря начинает уменьшаться (момент времени С, фиг.2).

Уменьшающийся ток якоря приводит к монотонному процессу ликвидации отклонения 1 от заданного значения (кривая 23, момент времени t>, фиг.2).

Устройство выборки-хранения переходит в режим выборки. С момента времени С5 система функционирует в новом установившемся режиме.

Поскольку алгоритмы работы регулятора скорости не зависят от параметров объекта, то изменение момента инерции механизма приводит лишь к изменению величины EQ> и времени переходного процесса (время переходного процесса уменьшается с уменьшением величины момента инерции). Характер переходного процесса остается близким к оптимальному по быстродействию.

Если в силу координатных или параметрических возмущений, погрешностей запоминания величин 8 и 8 9 и других причин отклонения скорости от заданного значения в момент времени

t > не равно нулю, например допустим останется: положительным, т.е. g9 — О, (фиг. 2, кривая 24), то происходит сброс напряжения амплитудного детектора 10 на нуль импульсом напряжения, формируемым формирователем 17 импульсов при смене знака разности периодов импульсной последовательности датчика 21 импульсов. Это происходит в момент времени, близкий к, так как малейшее изменение полярности динамического тока якоря (кривая 22, фиг. 2) сопровождается уменьшением скорости двигателя, т.е. увеличением периода следования импульсов импульсного датчика скорости.

Таким образом, в момент времени, близкий к t>, происходит сброс напряжения амплитудного детектора на нуль и его перевод в режим выборки.

На выходе узла !2 сравнения формируется напряжение

45 з 1179 где 39 — отклонение скорости от заданного значения.

Устройство 11 выборки-хранения попрежнему функционирует в режиме выборки, пока ток якоря в переходном процессе не достигнет максимального значения, а амплитудный детектор 10 запоминает максимальное отклонение скорости от заданного значения, т.е.

КЧ И.

Предположим, что 8 9 > О, т.е. задано увеличение скорости двигателя.

Поскольку в начальный момент времени (1%

81 = о, то в соответствии с выра— жением (1) U> = К S 1 ) О. Предположим также для определенности, что усилитель-ограничитель 5 находится в режиме насыщения. Тогда напряжение задания тока якоря на выходе интегратора 6 нарастает по линейному 2п закону и ток якоря стремится отслеживать его (при достаточно быстродействующем управляемом преобразователе

2 кривая тока якоря практически соответствует заданной — фиг. 2, кривая . 25

22). Скорость двигателя начинает нарастать, отклонение S9 скорости от заданного значения уменьшается, период следования импульсов импульсного датчика скорости уменьшается, т.е. триггер 16 знака разности периодов занимает одно из устойчивых положений (знак разности периодов при увеличении скорости отрицателен), сброс амплитудного детектора на нуль не происходит.

Как только напряжение задания тока якоря и ток якоря достигают максимально допустимого значения, датчик 20 режима ограничения напряжения интегратора формирует сигнал хранения на управляющем входе устройства i.1 выборки-хранения (фиг. 2, момент времени t<), которое переходит в режим запоминания своего входного сигнала, соответствующего моменту времени t<, т.е. U> = К S4 где з 5 Р

g g „— отклонение скорости двигателя от заданного значения в момент времени t <. В режиме ограничения тока якоря скорость двигателя изменя50 ется по линейному закону. Выходное напряжение узла 12 сравнени определяется выражением (+ b0„— Ea ). (2) с

При достижении отклонением И скорости двигателя значения $1

В хр пОлярнОсть ВыхОднОГО ндпряжеUgc U9 ц Вх Ац

+ 33 — 8-)м™ ), " (3)

1 (.% где 3 — новое отклонение скорости от заданного значения, запоминаемое амплитудным детектором в момент времени, близкий к t (амплитудный детектор переходит в режим запоминания максимального отклонения скорости) 1179508

Составитель 10.Воробьев

Техред М.Гергель КорректоР С.Черни

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 5693/59 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", .r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Напряжение U + 00, так как в момент времени t 2 83 ВЭ», т.е. выРабатывается положительное приращение тока якоря двигателя (кривая 25, 5 фиг. 2). При достижении отклонением скорости от заданного значения ве личины 39 = 3 3 /2 полярность выходного напряжения U узла сравнения становится отрицательной (момент вре- 10 мени с, фиг. 2), ток якоря начинает уменьшаться, а отклонение скорости

И устремится к нулю (момент времени, фиг. ?).

Если заданное приращение S4 ско- 15

Фрости мало и ток якоря не выходит на режим ограничения, то отклонение скорости от заданного значения отрабатывается за два интервала управления аналогично рассмотренному про- 20

М+ цессу ликвидации отклонения 8-)

Таким образом, данный электропривод позволяет получить квазиоптимальные по критерию быстродействия переходные процессы в системе при наложенных ограничениях на величину и

/ скорость нарастания тока якоря и изменениях момента инерции механизма.

Электропривод обладает повышенной помехозащищенностью канала оценивая производную скорости двигателя, смена полярности производной скорости двигателя оценивается посредством измерения разности периодов следования импульсов частотного датчика скорости и определения знака этой разности. Периоды следования импульсов могут быть выбраны достаточно малыми в рабочем диапазоне скоростей (до нескольких миллисекунд), что практически не вносит запаздывания при определении момента времени изменения знака производной скорости. Надежность функционирования системы электропривода при этом определяется лишь надежностью используемой элементарной базы и не зависит от уровня и спектра шумов датчика скорости при определении моментов экстремумов скорости двигателя.