Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями в режимах пуска, торможения и стабилизации скорости. Улучшение качества регулирования при одновременном поввппении быстродействия достигается введением двух регуляторов тока 6,19, двух функциональных преобразователей 16, 20, датчика 25 модуля статического момента . Функциональный преобразователь 20 включен между датчиком скорости 12 и регулятором тока 5. Функциональный преобразователь 16 включен между датчиком температуры 17 и регулятором тока 19, а датчик 25 модуля статического момента подключен к входу регулятора 8 пускового тока. В данном устройстве обеспечивается поддержание заданного темпа изменения скорости электродвигателя при изменениях статического момента и изменение режима работы при отработке задания по скорости . 2 ил. (Л Ujc со со ю ел moL

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1332501 А1 (51) 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1,Щ;Я о rgb Р

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3999330/24-07 (22) 26.12.85 (46) 23.08.87. Бюл. N 31 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) Д.А.Каминская и P.Э.Айгинин (53) 621.3 16.7 18.5(088.8) (56) Лебедев E.Ä. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. — М.: Энергия, 1970, с. 71.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1005256, кл. Н 02 Р 5/06, 1983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями в режимах пуска, торможения и стабилизации скорости. Улучшение качества регулирования при одновременном поввппении быстродействия достигается введением двух регуляторов тока 6,19, двух функциональных преобразователей 16, 20, датчика 25 модуля статического момента. Функциональный преобразователь 20 включен между датчиком скорости 12 и регулятором тока 5. Функциональный преобразователь 16 включен между,цат" чиком температуры 17 и регулятором тока 19, а датчик 25 модуля статического момента подключен к входу регулятора 8 пускового тока. В данном устройстве обеспечивается поддержание заданного темпа изменения скорости электродвигателя при изменениях статического момента и изменение режима работы при отработке задания по скорости. 2 ил.

1332

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями в режимах пуска, торможения и стабилизации

I) скорости электродвигателей.

Целью изобретения является улучшение качества регулирования при одновременном повьппении быстродействия.

На фиг.1 представлена схема электропривода, на фиг.2 — характеристика первого функционального преобразователя.

Электропривод содержит электродвигатель 1, последовательно соединенные Б задатчик 2, регулятор 3 скорости с блоком 4 ограничения, регулятор 5 тока, пропорциональный регулятор 6 тока, тиристорный преобразователь 7,,ВыхОд котОрОГО подключен к якОрной 2р обмотке электродвигателя 1, регулятор 8 пускового тока, один вход которого соединен с задатчиком 2, а выход через два встречно-параллельно включенных диода 9 и 10 соединен с вхо- 2Б дом регулятора 5 тока, датчик 11 тока, выход которого соединен с входом регулятора 5 тока, датчик 12 скорости, выходом подключенный к входам регулятора 3 скорости и регулятора 8 30 пускового тока..Кроме того, электропривод содержит резистор 13 (R к„ ), " 1 включенный последовательно с фоторезистором 14 оптрона, светодиод 15 которого через первый функциональный преобразователь 16 соединен с датчиком 17 температуры обмотки якоря электродвигателя 1. Общая точка между резистором 13 и фоторезистором 14 соединена через резистор 18 (R 6„<) с 4п входом интегрального регулятора 19 тока, выходы регуляторов 6 и 19 тока подключены к входу тиристорного преобразователя 7. Выход датчика 12 скорОсти пОдключен к ВхОцам ВтОрОГО функ 45 ционального преобразователя 20 и блока 21 выделения модуля, включенного последовательно с блоком 22 дифференцирования и релейным элементом 23.

Выход последнего подключен к первому входу блока 24 умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика

25 модуля статического момента, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора 26, второй вход которого соединен с задатчиком 27 темпа изменения скорости электродвигателя, выход сумматора 26 подключен к диагонали постоянного тока первого диодно501 2

ro моста 28, диагональ переменного тока которого включена В цепь обратной связи регулятора 8 пускового тока, в цепь обратной связи регулятора

5 тока диагональю переменного тока включен второй диодный мост 29, диагональ постоянного тока которого соединена с выходом второго функционального преобразователя 20.

Электропривод работает следующим образом.

Во входной цепи регулятора 3 скорости сравниваются заданная и действительная скорость электродвигателя

1, которые пропорциональны напряжению задания скорости U> поступающему с задатчика 2, и напряжению U на выходе датчика 12 скорости, поступающим на его вход. Блок 4 ограничения в цепи обратной связи регулятора 3 скорости ограничивает напряжение на его выходе максимальным значением

U которое пропорционально зада макс нию максимально допустимого значения тока якоря. Напряжения U3q H Оoc сравниваются также во входной цепи регулятора 8 пускового тока. Напряжение ограничения этого регулятора равно напряжению на диагонали постоянного тока диодного моста 28, которое пропорционально разности или сумме сигналов на входах сумматора 26. На первый вход сумматора 26 подается напряжение U „ задания темпа изменения скорости (ускорения) электродвигателя 1. На второй вход сумматора

26 поступает напряжение 1)„, модуль которого пропорционален моменту статической нагрузки электродвигателя 1, а полярность зависит от того, имеет место режим разгона или режим торможения электродвигателя 1. Выделение этих режимов осуществляется релейным элементом 23, на вход которого с выхода блока 22 дифференцирования пос— тупает производная модуля скорости электродвигателя 1. В режиме разгона электродвигателя 1, когда производная модуля скорости положительная, поляр- . ность напряжения на выходе блока 22 дифференцирования и соответствующая ей полярность напряжения на выходах релейного элемента 23 и блока 24 умножения таковы, что напряжение U„ вычитается из напряжения U „, т.е. напряжение на выходе сумматора 26 определяется зависимостью

1332501

dc»1» 1д и»»

dt I (9) 40

50 (5) благодаря высокому быстродействию системы не приводят к существенному отклонению действительной

55 скорости от заданной, поэтому регулятор 8 пускового тока не оказывает влияния на работу системы в этом режиме .

1 ) К1ь(ч (i) где M, — статический момент двигателя ь

К, К, и К., — коэффициенты усиления соответственно блока 24 умножения, датчика 25 и сумматора 26.

В режиме разгона электродвигателя

1, когда сигнал задания скорости U с значительно превышает сигнал U peсс гуляторы 3 и 8 работают в режиме ограничения, т.е. на выходе регулятора

3 скорости имеется максимальное напряжение Б „,, а на выходе регулятора 8 пускового тока — максимальное напряжение U, равное напряжению

3 q,àêа на выходе сумматора 26 U.

Задание на ток якоря в режимах разгона и тормож» ния пропорционально разности напряжений на выходах регуляторов 3 и Я, Задание на ток якоря в режиме раз— гона I1р определяется зависимостью

I„= К(и,, — U, „„а„„„), (2) где К вЂ” коэффициент пропорциональ— ности или с учетом уравнения (1)

ЭР4дкс 26 З 4 ". 26

" " "(3 )

Момент электродвигателя 1 M в режиме разгона пропорционален току

?4р . Как следует из уравнения (3),. по мере роста статического момента М с ,ток I 3p и момент электродвигателя 1

М> возрастают. При этом обеспечивается неизменное заданное значение динамического момента в режиме разгона

Мд„„= М - М„ (4) не з;!висящее от статического момента

М, т.е. заданный неизменный темп изC менения скорости электродвигателя 1 о 4 >< A»»»я» с!с 1 где I — момент инерции электропривода °

В тех случаях, когда задание тока якоря в режиме разгона по уравнению (3) вследствие значительного роста статического момента М может прес высить максимально допустимое по условиям коммутации на коллекторе значение, в цепь обрагной связи регулятора 8 должен быть включен дополнительно узел нерегулируемого ограничения, исключающий черезмерное увеличение задания тока I

В режиме торможения, когда производная модуля скорости отрицательная, полярность напряжения на выходе блока 22 дифференцирования изменяется на обратную. Это приводит к изменению полярности сигналов на выходе релейного элемента 23 и блока 24 умвожения, т.е. в режиме торможения сигнал

Б„ суммируется с сигналом U и напряжение на выходе сумматора 26 определяется зависимостью

2ь 26 (31 í 26(U 3Ч 24 2СХ

xM). (6)

Задание на ток якоря в режиме торможения I, подобно рассмотренному для режима разгона, определяется соотношением (2) или с учетом уравнения (6) (7)

По мере роста статического момента

М ток I и тормозной момент электс з» родвигателя М уменьшаются. Благодаря этому поддерживается неизменное заданное значение динамического момента в режиме торможения !

4A.„„=- М + М (8) и соответствующий этому моменту постоянный темп изменения скорости электродвигателя в режиме торможения не зависящие от статического момента

М и равные динамическому моменту и темпу изменения скорости в режиме разгона.

В конце процесса разгона при приближении действительного значения скорости электродвигателя », к заданному разность сигналов Usc u Uoc на входе регулятора 8 уменьшается настолько, что напряжение на входе этого регулятора полностью гасится в прямом сопротивлении диодов 9 и 10, т.е. регулятор 8 тока перестает влиять на работу устройства. Изменения момента статической нагрузки при неизменном сигнале задания скорости

1332501

Заданный темп изменения тока якоря в динамических режимах, определяемых как изменениями сигнала задания скорости П, так и изменениями статической нагрузки двигателя, формируется элементами 2 и 3, 5-11, 15 и

25 функциональной схемы, Заданный темп изменения тока якоря пропорционален напряжению ограничения регулятора 5 тока П „ „ На входе тиристорного преобразователя 7 в режиме разгона действует сумма сигналов, поступающих от датчика 12 скорости, регулятора 6 тока и регулятора 19 тока.

Напряжение тиристорного преобразователя 7 определяется в этом режиме

t ч акс где ʄ— коэффициент передачи тиристорного преобразователя, Кг и Тг — коэффициент усиления и постоянная времени ПИ-регулятора тока;

К вЂ” коэффициент пропорциональ е ности между скоростью электродвигателя и сигналом на входе тиристорного преобразователя, осуществляющим компенсацию влияния ЭДС двигателя.

Т„= R (10) з м где Т, — постоянная времени интегриг рования регулятора 19 тока, подключенного на выход регулятора 5 тока через делитель напряжения, образованный резистором 13 и фоторезистором

14, R, и С вЂ” сопротивление во входной цеl пи и емкость в цепи обратной связи регулятора 19 тока, R< и R — сопротивление резистора

13 и фоторезистора 14.

При температурных изменениях сопротивления R обмотки якоря осущеЯ ствляется автоматическое изменение постоянной времени интегрирования Тг регулятора 19 тока в соответствии с

1е формулой Т = ----. Так например

К R г Я

Э при увеличении сопротивления R

Я вследствие роста температуры обмотки якоря увеличивается сигнал на датчике 17 и на выходе функционального преобразователя 16. При этом увели40

Формула изобретения

35 чивается ток, протекающий через светодиод оптрона, что вызывает уменьшение сопротивления фоторезистора 14.

Уменьшение сопротивления Н + фоторезистора согласно уравнению (10) приводит к уменьшению постоянной времени Тг регулятора 19 тока. Благодаря автоматическому изменению постоянной времени Т в функции сопротивг ления R, устройство обеспечивает заданный закон изменения тока якоря при любых температурных изменениях обмотки якоря двигателя.

Величина напряжения ограничения регулятора 5 тока изменяется автоматически в функции скорости вращения электродвигателя 1. Напряжение U<„ „ равно напряжению в диагонали постоянного тока диодного моста 29, поступающему от функционального преобразователя 20, на вход которого подается сигнал, пропорциональный скорости электродвигателя 1.

Полярность напряжения U, на выходе функционального преобразователя 20 от направления вращения двигателя не зависит. Характеристика функционального преобразователя 20 обеспечивает уменьшение напряжения U по мере увеличения скорости вращения электродвигателя при значениях скорости, превышающих 0,25 ы„, где ы„ — номинальная скорость вращения двигателя, и неизменную максимальную величину напряжения U>, при ш а 0,25 „.

Благодаря этому обеспечивается максимальное значение производной тока якоря при малых скоростях электродвигателя и постепенное уменьшение этой производной при ы 0,25 „, соответствующее изменениям условий коммутации в функции скорости электродвигателя. Автоматическое регулирование скорости изменения тока якоря по мере изменения скорости вращения двигателя позволяет использовать максимально допустимый по условиям коммутации на коллекторе темп изменения тока якоря в динамических режимах, что дает возможность повысить исполь,зование электродвигателя и увеличить быстродействие электропривода.

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, последо1332501 вательно соединенные задатчик, регулятор скорости с блоком ограничения, регулятор тока, а также тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, регулятор пускового тока, один вход которого соединен с задатчиком, а выход через два встречно-параллельно включенных диода соединен 1О с входом регулятора тока, датчик тока электродвигателя, выход которого соединен с входом регулятора тока, датчик скорости электродвигателя, выходом подключенный к входам регуля- 15 тора скорости, регулятора пускового тока и тиристорного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования при одновременном повышении быст- 20 родействия, он дополнительно снабжен пропорциональным регулятором тока, интегральным ".гулятором тока, первым функциональным преобразователем, реализующим зависимость 25

R», Ü где а = — — --; Ь = R „-С; d

L> — индуктивность якоря электродвигателя;

К вЂ” коэффициент усиления пропорционального регулятора тока;

R < и К „ — входные резисторы интег-!

2 рального регулятора тока;

А, В и С вЂ” коэффициенты пропорциональности, вторым функциональным преобразовате- 4р лем, двумя диодными мостами, блоком выделения модуля, блоком дифференцирования, релейным элементом, датчиком модуля статического момента двигателя, множительным устройством, сумматором, оптроном, резистором, датчиком температуры обмотки якоря, задатчиком темпа изменения скорости электродвигателя, причем выход регулятора тока соединен с входом пропорционального регулятора тока и резистором, включенным последовательно с фотореэистором оптрона, светоДиод которого через первый функциональный преобразователь соединен с датчиком температуры обмотки якоря двигателя, общая точка между резистором и фоторезистором соединена с входом интегрального регулятора тока, выходы второго и третьего регуляторов тока подключены к входу тиристорного преобразователя, выход датчика скорости подключен к входу второго функционального преобразователя и входу блока выделения модуля, включенного последовательно с блоком дифференцирования и релейным элементом, выход релейного элемента подключен к первому входу блока умножения, второй вход которого соединен с выходом датчика модуля статического момента, выход блока умножения соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с задатчиком темпа изменения скорости двигателя, выход сумматора подключен к диагонали постоянного тока первого диодного моста, диагональ переменного тока которого включена в цепь обратной связи регулятора пускового тока, в цепь обратной связи регулятора тока диагонально переменного тока включен второй диодный мост, диагональ постоянного тока которого соединена с выходом второго функционального преобразователя.

l 332501

Составитель M.Êðÿõòóíoâà

Техред И.Попович

Корректор П. Бескид

Редактор О.Юрковецкая

Закаэ 3846/54

Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4