Задающее устройство системы тиристорного управления электроприводом постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электроприводам постоянного тока, в частности к задающим устройствам систем тиристорного управления электроприводами шахтных Подъемных установок, лифтов, канатных дорог и т.По Целью изобретения является улучшение динамических характеристик электропривода. Данное задающее устройство позволяет формировать задающее воздействие, имеющее участок дотягивания перед остановкой исполнитапьного механизма, , участок с нулевым ускорением. Достигается это ограничением входного управлякнцего сигнала до величины, соответствующейскорости дотягивания в момент начала замедления. Использование изобретения позволяет улучшить динамические характеристики электропривода путем формирования диаграммы задающего воздействия с ограничением ускорений и рывков, 2 ил. о со (Л

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1417143 д 2

Г)и 4 Н 02 M 7/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 736349 (21) 4179753/24-07 (22) 15 ° 01.87 (46) 15.08.88. Бюл. Ф 30 (71) Производственное объединение

"Уралэнергоцветмет" и Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт металлургической теплотехники, цветной металлургии и огнеупоров (72) В,А. Городецкий и И Ф. Максимов (53) 621.316, 727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 736349 кл ° Н 02 M 7/155у 1980 а (54) ЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМЫ

ТИРИСТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока, в частности к задающим устройствам систем тиристорного управления электроприводами шахтных подъемных установок, лифтов, канатных дорог и т.п. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик электропривода.Данное задающее устройство позволяет формировать задающее воздействие, имекв1ее участок дотягивания перед остановкой исполнительного механизма, т.е, участок с нулевым ускорением. Достигается это ограничением входного управляющего сигнала до величины, соответствующей скорости дотягивания в момент начала замедления. Использование изобретения позволяет улучшить динамические характеристики электропривода путем формирования диаграммы задающего воздействия с ограничением ускорений и рывков. 2 ил, 1417143

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока, в частности к задающим устройствам систем тиристор5 ного управления электроприводами шахтных подъемных установок, лифтов и канатных дорог.

Цель изобретения — улучшение динамических характеристик электроприпода.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого задающего устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Задающее устройство содержит нульорган 1, состоящий из комл 2 и включенного в его цепь отрицатель= ной обратной связи ограничителя 3 напряжения, нуль-орган 4, состоящий из 20 аналогичным образом соединенных компаратора 5 и ограничителя 6 напряжения„ и выполненные на операционных усилителях интеграторы 7 и 8. Нуль-органы

1 и 4 и интеграторы 7 и 8 соединены 25 между собой последовательно через резисторы 9-12 так, что на входе каждого

I из них включен соответствующий резистор. Неинвертирующий вход нуль-органа

4 через резистор 13 соединен с выхо- ЗО дом интегратора 7, а через резистор

10 — с BbKopoM нуль-органа 1. Нуль-. орган 4, интегратор 7, резисторы 10, 11 и 13 образуют внутренний подчиненный контур ограничения рывка системы отработки управляющего сигнала, которой и является задающее устройство, причем цепь отрицат ельной обратной связи внутреннего контура выполнена на резисторе 13. Инвертирующий вход 40 нуль-органа 1 через резистор 14 соединен с выходом интегратора 8. Нульорган 1, интегратор 8, резисторы 9, 12 и 14 вместе с внутренним контуром образуют вшеншний контур системы от- 4к работки управляющего сигнала, в котором цепь отрицательной обратной связи выполнена на резисторе 14. Неинвертирующий вход нуль-органа 1 соединен с выходом интегратора 7 через резистор 15, который образует цепь стабилизации задающего устройства, а через резистор 9 — с входным зажимом 16, предназначенным для подачи входного управляющего сигнала. Задающее устройство содержит также двухуровневые компараторы 17 и 18, входы которых подключены к выходу интегратора 8, являющемуся одновременно выходом устройства, а их выходы через резисторы 19 и 20 соответственно подключены к первому и второму входам регулируемого ограничителя 3 напряжения.

В качестве ограничителей 3 и 6 напряжения могут быть использованы известные устройства. Уровень ограничения напряжения и полярность ограничиваемог" сигнала определяются величиной и полярностью опорных напряжений на входах ограничителя напряжения. Дпя создания неизменного во времени уровня ограничения напряжения входы ограничителя напряжения подключают к источникам постоянного напряжения через резисторы, сопротивлением которых и напряжением источников опорных напряжений определяется напряжение на входах ограничителя напряжения, Первые входы ограничителей 3 и 6 напряжения подключены к источникам +Е и +E< опорного напряжения через резисторы 21 и 22 соответственно, вторые входы — к источни- . кам -Ео и,,-Е, опорного напряжения через резисторы 23 и 24 соответственно.

Зажим 25 на выходе интегратора 8 служит для подачи выходного сигнала задающего устройства на вход системы

26 тиристорного управления электроприводом постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени (фиг. 2) задающее устройство находится в исходном со тоянии. При этом на входном 16 и выходном 25 зажимах напряжения равны: U = О, U = О, на выходах йуль-органов 1 и 4 U, = О, .

U =, О на выходах интеграторов 7 ю и 8 U =- О, U<= U, О; уровень ограничения ограничителя 3 напряжения по положительному выходному сигналу нуль-органа 1 определяется суммой входных напряжений, подаваемых на его первый вход: +U = +U, + E

Уровень ограничения ограничителя 3 напряжения по отрицательному выходному сигналу нуль-органа 1 определяется суммой отрицательных входных напряжений, подаваемых на его второй вход Оз Ц 19 Ео, где 1гг, +Е,; -Š— напряжения на выходах двухуровневых компараторов 17 и 18 и источников огторных напряжений +Ец и -Е, соответственно, уровни ограниз 141 чения ограничителя 6 напряжения по положительному и отрицательному выходным сигналам нуль-органа 4 равны

+Е, и -E соответственно.

При подаче в момент t на входной зажим 16 входного сигнала U положительной полярности скачком возрас тает выходное напряжение нуль-органа 1 до величины, определяемой уровнем ограничения +U ограничителя 3 напряжения, т е.

1 3 11 00

Одновременно скачком возрастает и выходное напряжение нуль-органа 4 до величины, определяемой уровнем ограничения ограничителя 6 напряжения по первому входу, т е.

БФ = +U6 — +E1У а напряжение U интегратора 7 начинает расти по линейному закону, в связи в чем напряжение интегратора 8, а следовательно, и напряжение U на входе системы 26 управления электроприводом увеличивается по параболическому закону. Время интегрирования в контуре ограничения рывка при неизменных параметрах интегратора 7 и постоянном уровне ограничения ограничителя 6 напряжения нуль-органа 4 является величиной постоянной. Этот интервал С определяется максимально допустимйми величинами ускорения и рывка для конкретного механизма..

В момент t выходное напряжение U нуль-органа 1 скачком возрастает. Так как время интегрирования контура ограничения pblBKB является величиной постоянной, выходное напряжение интегратора 7 растет по линейному закону с высоким темпом, стремясь через интервал t достигнуть уровня напряжения нуль-органа 1, Темп возрастания выходного напряжения устройства на параболическом участке при t р = const также определяется уровнем ограничения ограничителя 3 напряжения, а следовательно, выходным напряжением нуль-органа 1. На начальном участке диаграммы задающего воздействия

2 уровень ограничения ограничителя 3 такой же, как на участке разгона с полным ускорением.

Таким образом, выходное напряжение устройства U возрастает с высоким темпом по параболическому закону, что обеспечивает быстрое и плавное нарас50

Таким образом, начальный участок диаграммы задающего воздействия плав" но и с ограничением рывка переходит в участок со сниженным ускорением, С этого момента в интервале и -t< abrходное напряжение Ugg= — U g устройства изменяется по линейному закону со сниженным ускорением, причем темп нарастания напряжения определяется величиной напряжения нижнего уровня ограничения Eo= У„ограничителя 3 напр яже ния .

7143 тание тока в якорной цепи двигателя, исключающее удары в кинематической цепи и обратный ход механизма йа начальном участке движения.

В момент t, выходное напряжение

U становится равным напряжению нижнего порога срабатывания двухуровневого компаратора 7, которое определяется величиной тока якорной цепи двигателя, необходимой для удержания механизма от обратного хода. Двухуровневый компаратор 17 срабатывает и его выходное напряжение становится равным нулю (Бп = 0), вследствие чего уровень ограничения ограничителя

3 наре я снижается go +U9 = Ео которое скачком устанавливается на выходе нуль-органа 1 (U = И ), Под действием отрицательной обратной связи, осуществляемой резистором

13, напряжение на входе нуль-oprана 4 меняет знак на противоположный. Отрицательным также становится и выходной

25 сигнал нуль-органа 4, величина которого равна уровню ограничения . ограничителя 6 по второму входу, т å. в момент t, U = -U = -Е1, Выходное напряжение U> интегратора 7 начинает

З0 уменьшаться по абсолютной величине по линейному закону, а выходное напряжение П8= Б, интегратора 8 продолжает расти, снижая темп нарастания по параболическому закону.

В момент t когда под действием .

35 отрицательной обратной связи, осуществляемой резистором 13, на входе нульоргана 4 становятся равными, выходное напряжение U > интегратора 7 и вы40 ходное напряжение U = Е нуль-орга7 О на 1, нуль-орган 4 отключается, его выходное напряжение U становится равным нулю, а выходное напряжение интегратора 7 остается равным выход45 ному напряжению нуль-органа 1, т.е. по модулю 1-U l= (+Е 1.

5 141

В момент t 4 выходное напряжение

U2 становится равным напряжению верхнего порога срабатывания двухуровневого компаратора 17> который определяется, например, для скиповых подьемных установок максимально допустимой скоростью выхода скипа из разгрузочных кривых. В этот момент напряжения U<7, U Б„и U4 иа выходе двухуровневого компаратора 17, первом входе огра ничителя 3 напряжения и выходах нуль-органов 1 и 4 скачкообразно возрастают до уровней, соответствующих моменту t . В интервале t4выходное напряжение U устройства плавно по параболической кривой дости гает точки перехода в участок основного разгона с полным ускорением.

Этот момент определяется моментом достижения равенства по абсолютной величине выходного напряжения У интегратора 7 и выходного напряжения

Uf7 + E о нульоргана 1 у после чего нуль-орган 4 отключается, а интегратор 8 переходит в режим интегрирования постоянного напряжения I-U 1= — 1+0,) По этой причине в интервал времени t -t выходное напряжение

02 устройства изменяется по линейному закону с полным ускорением, oI7pеделяемым верхним уровнем напряжения ограничения U = U + Е = U

3 17 0 ограничителя 3 напряжения.

В момент С„, определяемый момен, том начала перевода исполнительного механизма на установившуюся скорость движения, под действием отрицательной обратной связи внешнего контура системы отработки управляющего сигнала, осуществляемой резистором 14, выходной сигнал U > устройства, поступакнций на инвертирующий вход нульоргана 1, становится равным по величине суммарному сигналу на неинвертирующем входе этого нуль-органа.

Суммарный сигнал представляет собой разностное напряжение на неинвертирующем входе нуль-органа 1 от воздействия через резистор .9 входного управ ляющего напряжения Uf и воздействия выходного сигнала U7 интегратора 7 по цепи стабилизации, осуществляемой через резистор 1»5; В момент равенства этих сигналов нуль-орган 1 отключается и его выходное напряжение становится равным нулю, Под действием внутренней обратной связи, осуществляемой резистором 13, напряжение на неинвертиру7143 6 ющем входе и выходе нуль-органа 4 становится отрицательным, при этом выходное напряжение U4 -Е 7. Напряжение Б

7 на выходе интегратора 7 начинает сни) жаться по абсолютной величине по линейному закону, что вызывает дальнейшее увеличение выходного сигнала U25 устройства по параболическому закону.

В момент t выходной сигнал U уст7 25 ройства сравнивается по величине с входным управляющим сигналом U a

И исполнительный механизм под воздействием системы 26 управления электроприводом выходит на установившуюся скорость движения в интервале време ни 1 7 t T е ° на вр емя дей - TBHR Вход ного управляющего сигнала U

Я

В момент, когда управляющий о сигнал Uf< становится равным нулю, входной сигнал U<> устройства по цепи отрицательной обратной связи через резистор 14 вызывает срабатывание нуль-органа 1, при этом выходное на2б пряжение отрицательно и равно. U1 =

= -U -Е так как положительный curfg О нал Б поступает на инвертирующий

I вход нуль-органа 1. Напряжение на выходе нуль-органа 4 скачком становит;О ся отрицательным, а вьжодное напряжение U интегратора 7 увеличивается по линейному закону, вследствие чего выходное напряжение U>= U интегратора 8 снижается по параболическому закону, переводя диаграф у задающего

35 воздействия на участок замедления.

В момент t9 выходное напряжение

U7 èíòåãðaòoðà 7 достигает уровня (по абсолютной ве-,ичине) выходного напряжения U нуль-органа 1, в результате чего отключается куль-орган 4, а выходное напряжение U<=. У2 интегратора 8 начинает "íèæàòüñÿ по линейному закону, что продолжается в интервале времени ч

В момент выходное напряжение

1о

Б устройства, поступающее через резистор 14 цепи отрицательной обратной связи внешнего контура на инвертирующий вход нуль-органа 1, сравнивается по уровню с напряжением U интегратора 7, поступающим через резистор 15 цепи стабилизации на неинвертирующий вход этого нуль-органа, в результате чего его выходное напряжение ста>5 новится равным нулю. Под действием внутренней обратной связи напряжение нуль-органа 4 скачком становится положительным и в интервале времени

1417143

35 информационный выход счетчика итера— тора 7 снижается по линейному закону, а выходное напряжение П устройства по параболическому закону, 5

В момент t эти напряжения стано11 вятся равными нулю, электропривод останавливается, состояние устройства соответствует исходному.

При давижении исполнительного механизма в обратную сторону, т.е. при реверсировании электропривода, на входной зажим 16 подается в момент

С входной управляющий сигнал отрицательной полярности и задающее устройство работает аналогично описанному (фиг. 2, -t ). Отличие заключается в том, что участок разгона формируется при срабатывании двухуровневого компаратора 18, а темп на участке торможения определяется верхним уровнем напряжения ограничения первого входа ограничителя 3 напряжения .

После остановки электропривода на 25 реверсивной части диаграммы задающего воздействия работа задающего устройства циклически повторяется.

Предлагаемое задающее устройство позволяет формировать и диаграммы ЗО задающего воздействия, имеющие участок "дотягивания" перед остановкой исполнительного механизма, т.е. участок с нулевым ускорением. Достигает ся это известными методами, например ограничением входного управляющего сигнала до величины, соответствующей скорости дотягивания, по сигналу путевого датчика в момент начала замедления.

Использование изобретения позволяет улучшить динамические характеристики электропривода путем формирования диаграммы задающего воздействия с ограничением ускорений и рывков, что особенно важно для электроприводов, механическая часть которых содержит упругие звенья.

Ограничение динамических нагрузок обеспечивает повышение надежности и увеличение срока службы установок.

При использовании в предлагаемом устройстве путевых датчиков возможна полная автоматизация установок, Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Задающее устройство системы тиристорного управления электроприводом постоянного тока по авт.св. N - 736349, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик электропривода, в него введены два двухвходовых ограничителя напряжения и два двухуровневых компаратора, причем первый двухвходовой ограничитель напряжения включен в цепь обратной связи первого нуль-органа, второй двухвходовой ограничитель напряжения включен в цепь обратной связи второго нуль-органа, первые входы первого и второго ограничителей напряжения соединены с выходами первого и второго источников опорного напряжения одной полярности соответственно, вторые входы первого и второго ограничителей напряжения соединены с выходами первого и второго источников опорного напряжения другой полярности соответственно, входы первого и второго двухуровневых

I компараторов соединены с выходом устройства, выход первого двухуровневого компаратора соединен с первым входом первого ограничителя напряжения, а выход второго двухуровневого компаратора соединен с вторым входом первого ограничителя напряжения.

14!7!43

<рий /

Составитель А. Меркулова

Техред Л.Олийнык Корректор А. Тнско

Редактор А. Лежнина

Заказ 4075/54

Тираж 665

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и сткрытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, :р ".ктнан, 4