Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повьшение качества регулирования электропривода. Электропривод содержит формирующее звено 13 с операционным усилителем и резисторно-конденсаторной цепью обратной связи. Блок 17 фиксации амплитуды тока якоря включает аналогово-цифровой преобразователь 18 и блоки 19 памяти и смены информации 20, три компаратора 21, 22 и 23 с задатчиками 24, 25, 26 уровня срабатывания . В данном электроприводе в широком диапазоне частот уменьшаются вынужденные колебания тока силовой цепи . 5 ил. с Z5 LZZl-J (/) Фиг.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ЛО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997060/24-07 (22) 29.12.86 (46) 23.09.87. Бюл. 9 35 (71) Государственный союзный институт по проектированию металлургических заводов Гипролиз" (72) Ш.M. Марголин (53) 621. 316. 718. 5 (088. 8) (56) Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода, М.:

Энергия, 1971, с, 126-138.

Авторское свидетельство СССР

Ф 486441, кл. Н 02 P 5/06, 1972. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО. ТОКА (57) Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано для

Я0 1 39855 А1 управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повьппение качества регулирования электропривода. Электропривод содержит формирующее звено 13 с операционным усилителем и резисторно-конденсаторной цепью обратной связи. Блок 17 фиксации амплитуды тока якоря включает аналогово-цифровой преобразователь 18 и блоки 19 памяти и смены информации

20, три компаратора 21, 22 и 23 с за" датчиками 24, 25, 26 уровня срабатывания. В данном электроприводе в широком диапазоне частот уменьшаются вынужденные колебания тока силовой цепи. 5 ил.

1339855

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах постоянного тока.

Целью изобретения является повышение качества регулирования электропривода.

На фиг. 1 показана функциональная электрическая схема электропривода Ip постоянного тока; на фиг. 2 — график изменения тока i электродвигателя при циклической пульсирующей нагрузке на.валу в функции времени (квазиустановившийся режим); на фиг. 3 — 15 график изменения тока двигателя при циклической ударной нагрузке на валу (квазиустановившийся режим); на фиг. 4 — график, изменения отношения токов якоря двигателя в одно и дву- 2р кратно интегрирующих системах подчиненного регулирования I /I в функции частоты пульсаций нагрузки f; на фиг. 5 — график зависимости отношения тока I ф в схеме с форсирующим 25

1Ф звеном к току Т„ в схеме без форсирующего звена от параметра Ч, характеризующего постоянную времени форсирующего звена при частоте f = 4 Гц.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, подключенный к преобразователю 2 и последовательно соединенные задатчик 3 частоты вращения, задатчик 4 интенсив— ности. ПИ-регулятор 5 частоты враще35 ния в ПИ-регулятор 6 тока, подключенный к входу преобразователя 2, первый коммутационный элемент 7, шунтирующий конденсатор 8 цепи обратной связи ПИрегулятора 5 частоты вращения, после- qp довательно соециненные тахогенераторы

9 и датчик 10 напряжения, выход кото— рого подключен к входу обратной связи

ПИ-регулятора 5 частоты вращения, последовательно соединенные измеритель

11 тока и датчик 12 тока, выход которого связан с входом обратной связи

ПИ-регулятора 6 тока.

Электропривод также содержит формирующее звено 13 с операционным усилителем и резисторно-конденсаторной цепью обратной связи, включающей параллельно соединенные конденсатор 14 и второй коммутационный элемент 15, последовательно соединенные третий коммутационный элемент 16 и блок 17 фиксации амплитуды тока якоря, включающий аналого-цифровой преобразователь 18 и блоки 19 и 20 памяти и смены информации, три компаратора 21-23 с задатчиками 24-26 уровня срабатывания, два триггера 27 и 28 и блок

29 контроля пуска и торможения, имеющий два входа и два выхода, один из которых подключен к управляющему входу третьего коммутационного элемента

16, свободный вывод которого соеди— нен с выходом датчика 12 тока, выход блока 17 фиксации амплитуды тока якоря подключен к входам компаратора, выходы первого 27 и второго 28 триггеров соединены с управляющими входами соответственно первого 7 и второго

15 коммутационных элементов, первый и второй входы блока 29 пуска и торможения соединены с выходами соответственно задатчика 3 частоты вращения и датчика 10 напряжения, выходы первого 21 и второго 22 компараторов подключены к первым входам соответственно первого 27 и второго 28 триггеров, вторые входы которых соединеHbI с выходом третьего компаратора 23 и BTOpblM bD: a p o 29 b H TQp можения .

Электропривод работает следующим образом.

Электродвигатель 1 питается от тиристорного преобразователя 2. Значения напряжения преобразователя определяются уставкой задатчика 3 частоты вращения, а темп разгона — задатчиком 4 интенсивности.При пуске регулятор 6 тока обеспечивает разгон двигателя с постоянным максимальным моментом на валу. Сигнал обратной связи подается на вход датчика 12 тока от измерителя 11 тока якоря.

До окончания процесса пуска на вы-. ходе блока 29 контроля пуска и торможения сигнал отсутствует и третий коммутационный элемент 16 отключает входную цепь аналого-цифрового преобразователя t8.

После разгона электродвигателя 1 до заданной частоты вращения сигналом с выхода блока 29 третий коммутационный элемент 16 подключает блок 17 фиксации амплитуды тока к датчику 12 тока. Электродвигатель работает в квазиустановившемся режиме вынужденных колебаний. При этом ток якоря изменится по кривой (фиг. 2) под действием пульсирующего момента на валу или по . кривым (фиг. 3) в случае приложения к валу периодического ударного момента.

3 13398

Регулятор 5 частоты вращения подает задающее напряжение на вход системы управления преобразователя 2 и получает сигнал обратной связи от тахо5 генератора 9 через датчик 10 напряжения.

Для минимизации потерь электроэнергии при длительной работе в квазиустановившемся режиме в схеме непрерывно осуществляются сравнение значения амплитуды тока якоря I c заданным оптимальным значением экстремума I и соответствующее изменеm опт ние структуры звеньев системы регули- 15 рования. С этой целью выходной сигнал датчика 12 тока подается через третий коммутационный элемент 16 на блок

17 фиксации амплитуды тока якоря.

Оптимальное значение экстремума тока Т,„, определяется расчетом из условия ограничения потерь электроэнергии и обеспечения заданного значения первой гармоники частоты вращения двигателя. При отсутствии жестких ограничений по амлпитуде пульсаций угловой скорости электропривода аы целесообразно принять значение равным амплитуде колебаний тока в однократно интегрирующей системе подчиненного регулирования, настроенной по модульному оптимуму

M сiп

m. опт

С„Ф

4ы2п, С 4И „, оп

35 где M — амплитуда статического мосю мента на валу;

См — коэффициент момента; ф — магнитный поток; т — постоянная времени интегрирования контура тока;

Я вЂ” угловая частота колебаний нагрузки.

Если для допустимого значения отклонения угловой скорости справедливо 45 неравенство где Ы и ы — амплитуды гармоник

l hl 2m угловои скорости в 50 одно и двухкратно интегрирующих САР, то соответствующее значение оптимума амплитуды voKa Haxo дят из условия м 1ст

Imопт С ф ф (1 + 41-Фд4 м

Задатчики 24 и 25 выдают уставки оптимального значения экстремума тока Т,„, соответственно первому и второму компараторам 21 и 22, причем уставка задатчика 25 несколько превышает уставку задатчика 24.

Ввиду того, что сигнал с триггера

28 снимается с инверсного выхода, при Х (I Ä, на управляющем электроде второго коммутационного элемента 15 есть напряжение, конденсатор

14 шунтируется и форсирующее звено

13 превращается в пропорциональное.

Если с ростом нагрузки на валу или частоты пульсирующего момента либо частоты следования импульсов циклической ударной нагрузки амплитуда тока якоря превысит I на определенное задатчиком 24 значение, срабатывает выходной триггер 27 компаратора 21. При этом поступает напряжение на управляющий электрод первого коммутационного элемента 7.

Конденсатор 8 шунтируется, регулятором 5 становится пропорциональным. В соответствии с фиг. 4 в зоне наиболее распространенных частот

1-5 Гц и более амплитуда тока якоря существенно уменьшается, Если при дальнейшей работе вторично возникает условие I > I, и сигнал I прем высит уставку задатчика 25, появляется напряжение на выходе компаратора

22, на инверсном выходе триггера 28 и соответственно на управляющем элект роде второго коммутационного элемента 15 сигнал исчезает и в схему вводится конденсатор 14. Звено 13 становится форсирующим, что приводит к уменьшению амплитуды тока якоря в соответствии с кривой на фиг. 5.

Если во время работы механизма при уменьшении амплитуды момента на валу электропривода либо его частоты амплитуда тока якоря снизится до установленного задатчиком 26 значения, на выходе третьего компаратора 23 формируется сигнал, возвращающий триггеры 27 и 28 в исходные состояния. В схему вновь вводится конденсатор 8, а конденсатор 14 шунтируется. Третий коммутационный элемент 16 отключает вход блока 17 фиксации амплитуды тока якоря. Схема возвращается в исходное состояние. Аналогичные переключения происходят в схеме при остановке электропривода, когда задатчик 3 частоты вращения переводят в нулевое положе5 1339855 ние. После окончания замедления элек" звено с резисторно-канденсаторнои тродвигателя 1 на выходе блока 29 цепью обратной связи и включенный контроля пуска и торможения формиру- между выходом датчика тОка и входом ется сигнал "О", возвращающий тригге- - обратной связи ПИ-регулятор тока, ры 27 и 28 в исходное состояние. второй коммутационный элемент, шунПредлагаемый электропривод умень- тирующий конденсатор цепи обратнои шает вынужденные колебания тока си- связи форсирующего звена, блок фиксаловой цепи в широком диапазоне час- ции амплитуды тока якоря, третин комтот, что обеспечивает снижение потерь 1О мутационный элемент, включенный межэлектроэнергии в двигателе и преоб- ду выходом датчика тока и входом блока фиксации амплитуды тока якоря, три компаратора с задатчиками уровня

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я срабатывания, два триггера и блок контроля пуска и торможения,,имеюЭлектропривод постоянного тока, щий два входа и два выхода, один из содержащий электродвигатель, подклю- которых подключен к управляющему вхоченный к преобразователю и последова- ду третьего коммутационного элемента, тельно соединенные задатчик частоты выход блока фиксации амплитуды тока вращения задатчик интенсивности, 2О якоря подключен к входамкомпараторов, У

ПИ-регулятор частоты вращения и ПИ- выходы первого и второго триггеров регулятор тока, подключенный к входу соединены с управляющими входами сопреобразователя, первый коммутацион- ответственно первого и второго коммуный элемент, шунтирующий конденсатор тационных элементов, первыи и второй в цепи обратной связи ПИ-регулятора 25 входы блока контроля пуска и тормочастоты вращения, последовательно со- жения соединены с выходами соответединенные тахогенератор и датчик ственно задатчика частоты вращения напряжения, выход которого подключен и датчика напряжения, выходы первого к входу обратной связи ПИ- регулято- и второго компараторов подключены к ра частоты вращения, последовательно 0 первым входам соответственно первого соединенные измеритель тока и датчик и второго триггеров, вторые входы тока, отличающийся тем, которых соединены с выходом третьего что, с целью повышения качества pery- компаратора и вторым выходом блока лирования, в него введены форсирующее контроля пуска и торможения.

1339855

025

75 70 (Рог.4

Составитель В. Трофименко

Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Редактор Л. Гратилло

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4243/54

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