Вентильный электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах металлорежущих станков . Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит источник входного сигнала 9, выход которого через фиксатор нулевого порядка 16 и первый сумматор 10 подключен к второму входу нуль-органа 2. Выход источника входного сигнала 9 подключен также к цепи из последовательно включенных первого нелинейного элемента 13, второго сумматора 11, второго нелинейного элемента 14, третьего сумматора 12, ключа прерывистого режима 7. В устройстве обеспечивается высокая точность линеаризации статической характеристики вентильного преобразователя. 4 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

< 11 Н 02 Р 5/06

13, АРЧЬ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848379/24-07 (22) 28.01.85 (46) 07.02.88. Вюл. М 5 (71) Новосибирское производственное объединение "Тяжстанкогидропресс" (72) Ю.Б.Соколовский и А.М.Кагановский (53) 612.718.5(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 987779, кл. Н 02 P 13/16 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 572892, кл, Н 02 P 13/16, 1977. (54) BEHTHJ1bHblA 3JIEÊTÐ011PÈB0Ä ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в

„„Я0„„1372567 A 1 электроприводах металлорежущих станков. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит источник входного сигнала 9, выход которого через фиксатор нулевого порядка 16 и первый сумматор 10 подключен к второму входу нуль-органа 2.

Выход источника входного сигнала 9 подключен также к цепи иэ последовательно включенных первого нелинейного элемента 13, второго сумматора 11, второго нелинейного элемента 14, третьего сумматора 12, ключа прерывистого режима 7. В устройстве обеспечивается высокая точность линеаризации статической характеристики вентильно- д го преобразователя, 4 ил.

1372567

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в электроприводах различных механизмов, в частности металлорежущих станков.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 и 3 — характеристики нелинейных элементов; на 10 фиг. 4 — графики, поясняющие математические выводы.

Вентильный электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, последовательно включенные нуль-ор- 15 ган 2, формирователь 3 импульсов, распределитель 4 импульсов и вентильный преобразователь 5, к выходу которого подключен электродвигатель 1, источник 6 опорного напряжения, под- 20 ключенный к первому входу нуль-органа 2, ключ 7 прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с датчиком 8 токового режима вентильного преобразователя 5. 25

Устройство содержит также источник 9 входного сигнала, сумматоры 10—

12, первый 13 и второй 14 нелинейные ,элементы с характеристиками, представленными соответственно на фиг.2 30 и 3„ датчик 15 ЭДС электродвигателя 1 и фиксатор 16 нулевого порядка.

Источник 9 входного сигнала через последовательно влкюченные фиксатор

16 нулевого порядка и первый сумматор

10 подключен к второму входу нульоргана 2 и к цепи из последовательно включенных первого нелинейного элемента 13, второго сумматора 11, второго нелинейного элемента 14, треть- 40 его сумматора 12, ключа 7 прерывистого режима. Вторые входы первого 10 и второго 11 сумматоров подключены к датчику 15 ЭДС электродвигателя 1, второй вход третьего сумматора 12 — 45 к выходу фиксатора 16 нулевого порядка, а третий вход первого сумматора 10 соединен с выходом ключа 7 прерывистого режима. Управляющий вход фиксатора 16 нулевого порядка соединен с выходом формирователя 3 импульсов.

Электропривод работает следующим образом.

Сигнал задания U „(О) (где B=

=(,t — текущее время в относительных единицах;,, — частота питающей сети; текущее время, с) поступает на вход фиксатора 16 нулевого порядка.

В сигнале задания U„„ (e) наряду с несущей информацию составляющей присутствует сигнал стационарной по- мехи, имеющей частоту, равную частоте коммутации в вентильном преобразователе 5, и являющейся следствием пульсирующего характера выходного тока и напряжения последнего.

Замыкание ключа фиксатора 16 произ-водится в моменты выдачи импульсов управления на вентили. В эти моменты значение сигнала V,„„ (e) запоминается фиксатором нулевого порядка и используется в прочие моменты времени в качестве задающего сигнала, что позволяет исключить влияние присутствующей в составе сигнала задания помехи на выходные параметры электропривода.

Сигнал V (6) с выхода фиксатора 16 поступает в первый сумматор 10, где суммируется с сигналом E(B) единичной положительной обратной связи по

ЭДС электродвигателя. Результирующий сигнал Б „пр(В) с выхода сумматора 10 подается на вход нуль-органа 2.

Величина сигнала с выхода фиксатора

16 однозначно определяет в данном случае ток в цепи электродвигателя.

Помимо сигнала управления V „„ð (8). на вход нуль-органа 2 от источника опорного напряжения 6 поступает опорное косинусоидальное напряжение.

В момент равенства сигналов выходной сигнал нуль-органа 2 меняет знак и формирователь 3 импульсов генерирует импульсы, подаваемые через распределитель 4 импульсов на вводимые в работу вентили. С помощью указанных импульсов, кроме того, осуществляется управление работой ключа фиксатора 16.

В якорной цепи электродвигателя 1 протекает ток id(g), под действием которого электродвигатель приходит во вращение. Выходной сигнал U (B) датчика 8 токового режима принимает следующие значения:

1 на интервале бестоковой паузы в цепи нагрузки, 0 при наличии тока в цепи нагрузки.

Сигнал U >(B) управляет ключом 7 прерывистого режима, коммутирующим цепь корректирующего сигнала (! „„ (6); замыкание ключа происходит при U>(9)=1 (т.е, на интервале бестоковой паузы).

1372567

d(8) где Ug(8) и id(8) — выходное напряжение и ток преобразователя

R u L — активное сопротивление и индук- 40 тивность цепи.

Выполнив аппроксимацию напряжения питающей сети, приходим к следующему уравнению в изображениях по Лапласу: 45 (- — — g)=Id(p) (R+pL)

А К р р (2) Параметр А, как следует из фиг. 4б, выражается следующим образом:

А=К(-, + — В ) E(8) (3)

2 m и полностью определяется значением 8 и величиной сигнала He). 8, — момент включения очередного вентиля, величина 8, находится иэ условия (4) V упр(e )=V „(8,) В режиме непрерывного тока ключ 7 непрерывного режима постоянно разомкнут и корректирующий сигнал не поступает на вход первого сумматора 10.

В режиме прерывистого тока на интервале проводимости ключ 7 прерывистого режима также разомкнут и корректирующий сигнал не поступает на вход первого сумматора 10. На интервале 1р бестоковой паузы ключ 7 прерывистого режима замыкается, подключая корректирующий сигнал к входу первого сумматора 10.

На фиг. 4 показано, что напряжение 15 питающей сети V„„ (O), имеющее синусоидальную форму, можно достаточно точно аппроксимировать линейным напряжением U„„„(8) с указанным на фиг. 4а параметром К (тангенсом угла 2р наклона аппроксимирующей прямой

U (8) к оси времени ) в области углов управления О 120, т.е. практически во всем диапазоне регулирования выходного напряжения и, что осо- 25 бенно важно, в области малых выходных напряжений вентильного преобразователя 5.

Процесс в цепи якоря электродвигателя 1 в предположении, что в течение 3р интервала вентильиости ЭДС (0) существенно не изменяется, описывается дифференциальным уравнением

Vd(8) - E(8) =i d(8) R+I.— — —, (1)

did(e) и определяется, таким образом, однозначно величиной сигнала уПравления

v„„, (8) (5) 8, 8,(v „„).

Решение дифференциального уравнения (1) находим в виде.

I d (8) =- (А-К8+К ы Т ) — — (А+

1 1

R я

+Кcu,Т )ехр(- ††-), 8 (6) о о

L где Т =- — электромагнитная постояня я ная цепи.

Эпюра тока в цепи id(8) приведена на фиг. 4в. Полагая 8-- Л, где Л вЂ” длительность интервала проводимости, получаем соотношение для определения по известной величине параметра А:

А-KA+Kw Т =(А+К Т ) ехр(- — — -). о о 1 ы,Т (7)

Величину среднего за интервал вентильности тока в цепи находим следующим образом: л

Тд = — — t id(e)de, (8) .,т где T= — — — длительность интервала шм вентильности.

Подставляя (6) в (8), получаем соотношение, однозначно определяющее по известным величинам величину среднего эа интервал вентильности тока в цепи нагрузки:

1 ш К 12

Id = -= (A > — —,-) (9)

R 2я

8 = В(и„„ ).

Сигнал U„ поступает на вход второго сумматора 11 совместно с сигналом E(e). Результат суммирования указанных сигналов — сигнал U„ (величина которого в относительных единицах где m — число выпрямленных фаз преобразователя 5 °

Рассмотрим процесс формирования на интервале бестоковой паузы сигнала коррекции V „„(e).

Сигнал U ynp (e) поступает на вход первого нелинейного элемента 13, имеющего изображенную в относительных единицах на фиг. 2 статическую характеристику (для определенности

К=1) U (U „„ ), описываемую системой уравнений л

U =К(- + -) — 8 (Ы)

2 ш ()

А -Kh+< КТ =(A+Kw Т )ехр(- — — ) .

1 а я 0 Я шТ о Я

Сигнал U„ (6), таким образом, представляет собой вычисленную величину среднего эа интервал вентильности тока в цепи Т И для конкретного текущего значения сигнала Б я р (В).

Оба нелинейных элемента являются практически безынерционными узлами устройства, поэтому вычисление среднего тока ? И для конкретного значения сигнала управления V „„ (e) происходит практически мгновенно.

Сигнал U„ (e) поступает в третий сумматор 12, где вычитается из сигнала V (e). Полученная разность в режиме прерывистого тока в течение бестоковой паузы через ключ 7 прерывистого режима поступает на вход первого сумматора 10 в качестве сигнала коррекции V „„ (e), обеспечивая точную динеаризацию статической характеристики вентильного преобразователя 5.

Предположим, что в некоторый момент времени величина сигнала U „» (0) изменилась и, следовательно, на первом следующем эа моментом времени

0< интервале вентильности изменилась и величина сигнала Б Я(0). В этом случае в контуре линеаризации, содержащем нелинейные элементы 13 и 14, ключ

7 прерывистого режима, второй 11 и третий 12 сумматоры, происходит процесс выработки нового значения сигнала коррекции u, (e). Длительность указанного процесса существенно меньше длительности интервала вентильности, следовательно, уже на первом следующем за моментом времени 8 интервале вентильности будет выработано

5 137 равна значению параметра А) поступает на вход второго нелинейного элемента 14, имеющего изображенную в относительных единицах на фиг. 3 статическую характеристику (для определенности К=1) U,+ (U,„), описываемую системой уравнений

1 m я2

? д =-. -=(А 1-К-,-) + Ср R 11

2567 е необходимое значение сигнала коррекции U (8).

Таким образом, в устройстве обеспечивается высокая точность линеаризации статической характеристики вентильного преобразователя, что приводит к повышению статической и динамической точности электропривода.

Формула и э обретения

Вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно включенные нуль-орган, формирователь импульсов, распределитель импульсов, вентильный преобразователь,к выходу которого подключен электродвигатель, источник опорного напряжения, подключенный к первому входу нуль-органа, ключ прерывистого режима, управляющий вход которого соединен с датчиком токового режима вентильного преобразователя, а также источник входного сигнала и сумматоры, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй нелинейные элементы с характеристиками, представленными соответственно на фиг, 2 и 3, датчик ЭДС электродвигателя и фиксатор нулевого порядка, при этом источник входного сигнала через последовательно включенные фиксатор нулевого порядка и первый сумматор подключен к второму входу нуль-органа и к цепи из последовательно соединенных первого нелинейного элемента, второго сумматора, второго нелинейного элемента, третьего сумматора, ключа прерывистого режима, при этом вторые входы первого и второго сумматора подключены к датчику ЭДС у электродвигателя, второй вход третьего сумматора — к выходу фиксатора нулевого порядка, а третий вход первого сумматора соединен с выходом ключа прерывистого режима, управляющий вход ключа фиксатора нулевого порядка соединен с выходом формирователя импульсов.! 372567

0Г 04 РЮ 08 10 Oneð

ЮгГ

Р1 02 Р,У 04 РХ Щ

Puz8

1372567

Составитель В.Поспелов

Редактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор М,Пожо

Заказ 497/53 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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