Электропривод постоянного тока
союз советсних
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (1) 4 Н 02 Р 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3815960/24-07 (22) 29.11.84 (46) 07.12.86. Бюл. В 45 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) А.Г.Пихай, А,В.Садовой, А.И.Свеженец и А.Б.Жукевич (53) 621.316.7 18.5(088 ° 8) (56) Гольц М.Е. и др. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. — М.: Энергия, 1972, с. 60.
Зеленов A Á., Жиляков В.И., Садовой А.В. Некоторые особенности технической реализации алгоритмов оптимального управления. — В сб.: Электромашиностроение и электрооборудова ние, Киев. Техника, 1977, вып. 25, с. 13. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного то" ка. Повышение КПД электропривода обеспечивается введением модели 14 линейной части электропривода и последовательно соединенных интегратора
15 и нелинейно -o звена !6 типа "релейная зона нечувствительности", выход которого подключен к входу преобразователя 2. Вход интегратора 15 соединен с входами второго 8, третьего 10 и четвертого 12 сумматоров и входом модели 14 линейной части электропривода, выход которой подключен к входу второго сумматора 8. При увеличении частоты переключений репейных регуляторов амплитуда напряжения на выходе интегратора 15 резко уменьО шается, а его среднее значение равно ф нулю. При этом напряжение на выходе нелинейного звена 16 оказывается рав- 1фф ными нулю и напряжение на выходе широтно-импульсного вентильногь преобразователя тоже равно нулю, т.е. силовые вентили заперты, и коммутация преобразователя прекращается. При этом коммутационные потери отсутствуют. 1 ил. t275724
+ а + 0
„ р (т„р + 1)(т,„т„р + т„р + 1) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.
Цель изобретения — повышение КПД электропривода. 5
На чертеже приВедена функциональная схема электропривода.
Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, подключенный к вентильному преобразователю
2, датчик 3 частоты вращения и датчик 4 тока якоря электродвигателя 1, датчик 5 ЭДС преобразователя 2, датчик 6 положения, установленный на валу электродвигателя 1, последовательно соединенные первый сумматор 7, второй сумматор 8, регулятор 9 положения, третий сумматор 10, регулятор
11 частоты вращения, четвертый сумматор 12 и регулятор 13 тока. Причем 2О выходы датчиков 5 ЭДС преобразователя, 4 тока якоря и 3 частоты вращения электродвигателя подключены к входам третьего 10 и четвер "oro 12 сумматоров, выход датчика 6 положения соединен с входом первого сумматора 7, второй вход которого связан с блоком задания. Электропривод также содержит модель 14 линейной части электропривода и последовательно сое- ЗО диненные интегратор 15 и нелинейное звено 16 типа "релейная зона нечувствительности", выход которого подключен к входу преобразователя 2, вход интегратора 15 соединен ". входами второго 8, третьего 10 и четвертого 12 сумматоров и входом модели
14 линейной части электропривода, выход которой подключен к входу второго сумматора 8. 4О
Электропривод работает следующим образом.
Задающий сигнал поступает на вход первого сумматора 7. При наличии большого сигнала ошибки на выходе 45 первого сумматора 7 регулятор 9 положения переключается в оцно иэ устойчивых состояний, определяющееся полярностью указанного сигнала ошибки.
При этом с выхода регулятора положе- у ния поступает напряжение на по,ледовательно включенные регулятор 1 i частоты вращения и регулятор 13 тока, которые первоначально переключаются также в одно из устойчивых состояний.
При достижении током уровня задания (который определяется чапряжением на выходе регулятора 11 частоты враще ния)регулятор 13 тока под действием сигналов обратных связей с выходов датчиков 3-5 входит в скользящий режим, стабилизируя ток, а при достижении частотой вращения уровня задания (который, определяется напряжением на выходе регулятора 9 положения) в скользящий режим переводится регулятор частоты вращения, стабилизируя частоту вращения на заданном уровне.
Величина сигнала ошибки по поло.жению на вьгходе устройства сравнения непрерывно уменьшается ° Когда напряжение на вьгходе второго сумматора 8 становится равным нулю, регулятор 9 положения переводится в скользящий режим, осуществляя точное позиционирование вала электродвигателя 1 в заданное положение. Передаточная функция модели 14 линейной части электропривода имеет вид: где а,а,,а„ " коэффициенты, зависящие от параметров злектроприводв и характера желаемой настройки регулятора положения;
Т„,Т„ и т> — постоянная времени преобразователя, якорной цепи и электромеханическая постоянная времени двигателя.
Включение обратных связей с выхода интегратора 15 на входы сумматоров 8, 10 и 12 обеспечивает компенсацию влияния малой постоянной времени интегратора 15 на величины частот скользящего режима регуляторов, Статическая характеристика вентильного широтноимпульсного преобразователя 2 такова, ч:o в зависимости от величины напря;ения на выходе нелинейного звена 16 напряжение на выходе преобразователя принимает одно иэ трех значений: U — U„ „; U„ = -U ; U = 0, где
U„ „, — величина напряжения сети постоянного тока.
При обработке перемещения рабочая частота коммутации широтно-импульсного вентильного преобразователя 2 (которая является частотой скользящего режима регуляторов тока, частоты вращения и положения) определяется временем г, прохождения напряжения на
3 выходе интегратора 15 ширины зоны нечувствительности нелинейного элемента 16
1275724 4 формула изобретения
f
2 г
Составитель В.Трофименко
Техред Л.Олейник Корректор М.Самборская
Редактор В.Петраш
Заказ 6579/55 Тираж 631 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4
При завершении отработки заданного перемещения, т.е. в режиме "Стоп", напряжение на выходе становится равным нулю. Как следствие этого, сколь- tt: зящий режим замыкается внутри контура, включающего модель 14 линейной части электропривода. Частота скользящего режима резко возрастает, поскольку из контура регулирования ис- 15 ключается запаздывание о, вносимое последовательно включенными интегратором 15 и нелинейным звеном 16, и частота скользящего режима определяется только малыми постоянными вре- 20 мени укаэанного контура и гистерезисом релейного регулятора. При таком увеличении частеты переключения релейных регуляторов амплитуда напряжения на выходе интегратора 15 рез- 25 ко уменьшается, à его среднее значение равно нулю. При этом напряжение на выходе нелинейного звена 16 оказывается равным нулю и напряжение на выходе широтно-импульсного вентильного преобразователя тоже равно нулю, т.е. силовые вентили за перты и коммутация преобразователя прекращается. При этом коммутационные потери отсутствуют.
Электропрцвод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к вентильному преобразовате«.. лю, датчик частоты вращения и датчик тока якоря электродвигателя, датчик
ЭДС преобразователя, датчик положения, установленный на валу электро двигателя, последовательно соединенные первый сумматор, второй сумматор, регулятор положения, третий сумматор, регулятор частоты вращения, четвертый сумматор и регулятор тока, выход которого связан с входом преобразователя, причем выходы датчиков ЭДС преобразователя, тока якоря и частоты вращения электродвигателя подключены к входам третьего и четвертого сумматоров, выход датчика положения соединен с входом первого сумматора, второй вход которого связан с блоком задания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД электропривода, в него введены модель линейной части электропривода и последовательно соединенные интегратор и нелинейное звено типа "релейная зона нечувствительности", выход которого подключен к входу преобразователя, вход интегратора соедийен с входами второго, третьего и четвертого сумматоров и входом модели линейной части электропривода, выход которой подключен к входу второго сумматора.
