Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вращения антенн различного назначения. Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения и надежности путем компенсации противофазных колебаний валов электродвигателей. В электропривод введены масштабный преобразователь 14 на выходе блока 8 задания частоты вращения, блок 15 резонансных фильтров на выходе регулятора 9 частоты вращения, два блока 16, 17 гальванической развязки и регулятор 18 разности частот вращения электродвигателей 3, 4 исполнительных органов 1, 2. Регулятор 8 включен на выходе вычитателя 12. Выход регулятора 8 подключен ко вторым входам сумматоров 10,11 через блоки гальванических развязок 16, 17 соответственно. Выходной сигнал, поступающий на сумматор 10, предварительно инвертируется. В результате устраняются противофазные высокочастотные колебания роторов электродвигателей и исключается режим регулирования по разности частот вращения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 P 5/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЛ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbtTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4634775/24-07 (22) 09.11.88 (46) 15. 10. 90, Бюл. N - 38 (72) В.Н. Бродовский, F.. С.Иванов, А.С.Жилин, В.H.Íîâèêoâ и М.И.Пятков (53) 62-83:621..316.718.5(088.8) (56). Авторское свидетельство СССР

Р 432647, кл. Н 02 Р 5/46, 1969.

Авторское свидетельство СССР и 1075360, кл. Н 02 P 5/46, 1982. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вращения антенн различного назначения. Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения и надежности путем компенсации противофазных колебаний валов электродвигателей. В электро„„SU „„1599964 А 1

2 привод- введены масштабный преобразователь 14 на выходе блока 8 задания частоты вращения, блок 15 резонансных фильтров на выходе регулятора 9 частоты вращения, дна -блока 16, 17 гальванической развязки и регулятор 18 разности частот вращения электродвигателей 3,4 исполнительных органов 1,2. Регулятор включен на выходе вычитателя 12. Выход регулятора подключен к вторым входам сумматоров 10, 11 через блоки гальванических развязок 16, 17 соответственно. Выходной сигнал, поступающий на сумматор 10, предварительно инвертируется. В результате устраняются противофазные высокочастотные колебания роторов электродвигателей и исключается режим регулирования по разности частот вращения. 1 ил.

1599964

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым двухдвигательным электроприводам, двигатели которых установлены на общем ва5 лу с нагрузкой, и может быть использовано, например, в системах вращения антенн различного назначения °

Целью изобретения явл.".ется повышение точности регулирования частоты вращения и надежности путем компенсации противофаэных колебаний BBJIoB электродвигателей при неидентичных выходных характеристиках измерителей частоты вращения. 15

На чертеже представлена функциональная схема двухдвигательного электропривода.

Двухдвигательный электропривод содержит исполнительные органы 1,2 со- 20 ответственно с электродвигателями 3,4, установленными на общем валу с нагрузкой 5, измерителями 6,7 частоты вращения.. Каждый исполнительный орган снабжен управляющим входом по току. Элект-25 ропривод содержит также блок 8 задания частоть вращения, регулятор 9 частоты вращения с входом задания и двумя входами обратной связи, два сумматора 10, 11, вычитатель 12 и инвертор 13. При этом выход измерителя 6 частоты вращения первого силового исполнительного органа 1 подключен к первому входу вычитателя 12 и к одному из входов обратной связи регулятора 9 частоты вращения. Выход измерителя 7 частоты

35 вращения второго силового исполнительного органа 2 подключен к второму входу вычитателя 12 и к другому из входов обратной связи регулятора 9 частоты вращения. Первые входы сумма" торов 10,11 объединены между собой, а их выходы подключены соответственно к управляющим входам по току силовых исполнительных органов 1,2. 45

В двухдвигательный электропривод введены масштабный преобразователь 14, блок 15 резонансных AHJIbTpoB> два блока 16, 17 гальванической развязки и регулятор 18 разности частот вращения, вход которого подключен к выходу вычитателя 12, а выход - к входу инвертора 13. При этом выходы инвертора 13 и регулятора 18 разности частот вращения через соответствующие бло55 ки 16, 17 гальванической развязки подключены к вторым входам сумматоров 10, 11 соответственно. Выход блока 8 задания частот вращения подключен через масштабный преобразователь 14 к входу заданиярегулятора 9 частоты вращения, выход которого через. блок 15 резонансных фильтров подключен к объединенным первым входам сумматоров 10,11.

Исполнительные органы 1,2 могут быть выполнены на базе электродвигателей постоянного тока, снабженных контурами регулирования по типу подчиненного регулирования, при этом вход управления по току образован одним из входов регулятора тока.

По другому варианту исполнительные органы 1,2 могут выполняться на базе синхронных электродвигателей, при этом они снабжены pBBJIHeMbIMH источниками 19,20 тока, преобразователями 21, 22 координат с блоками 23,24 поворота векторов на первых входах соответственно.

В качестве двигателей 3,4 примене- ны синхронные двигатели с электромагнитной редукцией частоты вращения.

Каждый из измерителей 6,7 частоты вращения содержит синхронный генератор 25,26, датчик 27 (28) углового положения, установленный на одном валу с двигателем 3(4) и выполненный с электромагнитной редукцией частоты вращения, формирователь опорного вектора 29(30) с блоком 31(32) поворота векторов на одном из его входов и многофазный фазированный выпрями- . тель 33(34).

При этом выходы синхронного генератора 25 (26) и датчика 27(28) угло" ваго положения подкг.учены к соответствующим входам формирователя 29(30) опорного вектора, выход которого и выход синхронного генератора 25(26) подключены к соответствующим входам многофазного фазированного выпрямителя 33(34), выход которого образует выход измерителя 6(?) частоты вращения.

Обмотки статора синхронного двигателя 3(4) подключены к выходам управляемого источника 19(20) тока, соеди- . ненного управляющим входом с выходом преобразователя 21(22) координат, первый вход которого подключен к выходу формирователя 29(30) опорного вектора, а второй образует управляющий вход по току силового исполни" тельного органа 1(2).

Нагрузкои 5 является инерционная

;.асса, например антенна локатора.

1599964

Для повышения жесткости конструкции нагрузка выполнена с двумя выходными валами с установленными на них исполнительными электродвигателями 3,4.

При этом связь нагрузки с каждым из роторов двигателей в общем случае является гибкой.

Синхронные двигатели 3,4, синхронные генераторы 25,26, датчики 27,28 углового положения в каждом из силовых исполнительных органов 1,2 образуют единый электроагрегат са встроенной конструкцией и с общим подшипниковым узлом. Коэффициент электрической редукции всех машин выбирается одинаковым.

Управляемые источники 19,20 тока выполняются в виде инверторов напряжения, охваченных жесткими ооратными 20 связями по фазным токам.

Преобразователи 21,22 координат являются типовым узлом управляемых электроприводов переменного тока и выполнены с умножителями и суммято- 25 рами.

Блоки 23,24,31,32 поворота,векторов выполняются на резисторах и управляемык ключах.

При задании частоты вращения в ви- 30 де кода блок 8 задания содержит соответствующий преобразователь код— напряжение.

Регулятор 9 частоты вращения выполнен в виде пропорционально-инте 35 грального звена (ПИ-регулятора) с ограничением выходного надряжения.

Блок 15 резонансных фильтров представляет собой последовательное соединение T-образного фильтра на операционном усилителе и двойного Т-образного фильтра на резисторах и конденсаторах.

Вычитатель 12 и регулятор 18 раз-. ности частот вращения выполнены на одном операционном усилителе..

Сумматоры 10, 11 выполнены с ограничением выходного напряжения °

Двухдвигательный электропривод работает следующим образом. 50

Сигнал задания частоты вращения

+Я поступает с выхода блока 8 через

3 масштабный преобразователь 14 на соответствующий вход регулятора 9, на выходы обратной связи которого поступают сигналы — Я вЂ” Я, соатветстас 1 00 вующие измеренньм значениям частот вращения роторов двигателей 3,4 и поступающие с выходов измерителей 6,7.

Применение общего рег, янтаря 9 частоты вращения определяе возмо:кност,"равномерной загрузки обоих HcE, oIIH <- тельных двигателей 3,4 и формирование момента одного знака.

Силовые исполнительные органы 1,2 по второму варианту реализуют частот-но-токовое управление, ь соответствии с которым B обмотках стятаря исполни-. тельных двигателей 3,4 формиру.о::ся токи 1 1 ва Вращающейся ОртоroEEçëü ной системе координат с осями,Ц, при этом ась ь ориентирована по направлению вектора потока,играю. 1гго г

I роль опорного вектаря) . Величпчь. Указанных токов определяются входнь1мп управляющими сигналами Il,-,,U соответственно (выходным сигналом регулятора 9 частоты вращения).

При использовании исполнительных синхронных двигателей с вазбуж е.пжм от магнитов фармированче тока с".атора осуществляется в оси (), Требуемая ориентация системы координат Э, (определяется сигналами U<,,U ... посту2 пающими с выходов фармировятелей 29, 30 опорного лектора и формируемыми на основе выходных напряжений П

U pE. синхронных генераторов 25.26 и выходных напряжений П, .„„,,П,, „ дат.— чиков 27,28 углового наложения, Наличие гибкой мехяни:Ic(кой связи между каждым пз роторов двпгятелеч 3, 4 и нагрузкой 5 может определять возникновение резонянсньгх пиков в конту-. ре регулирования частотн вращения и появление противофязных колебаний роторов электродвигателей 3,4 при использовании кяк двигателей постояннаго така, так и синхронных редукторных двигателей.

Характер возникаюших резонансных пиков определяется соотношением моментов инерции роторов двигателей и нагрузки, В полосе частот, следующих непосредственно за частотой среза, наблюдается резкий спад коэфаициентя передачи, далее его резкий подъем.

Это может вызвать недопустимые уско-рения ротаря и явиться причиной нарушения работоспособности электропрпвода (поломке измерительного инструмента, расположенного ня нагрузке}.

Для снюкения резонянснь х пиков на выходе регулятора 9 подключен блок 15 резонансньг. фильтров. Характеристика указанного блока вьйирается такой, чтобы скомпенсировать ня. лучшим,збра1599964 зом возникающие в контуре регулирования частоты вращения резонансные пики.

Для компенсирования противофазных колебаний роторов двигателей в каждый из контуров регулирования частоть1 вращения введена обратная связь по разности частот вращения (Я, — Х?, этих роторов. Указанная разность фор- 0 ! мируется с помощью вычитателя 12 и с соответствующим знаком через сумматоры 10 11 поступает на управляющие входы по .току силовых исполнительных органов 1,2.

Контур регулирования по разности частот вращения для каждого исполнительного органа в общем случае должен содержать отдельный регулятор с соответствующей настройкой-, учитывающий .момент инерции только одного ротора двигателя. В рассматриваемом электроприводе динамические показатели каждого из органов принимаются одинако- . выми и регулятор 18, установленный 25 в цепи формирования разности частот вращения (на выходе вычитателя 12), является общим. В .простейшем случае регулятор 18 выполняется в виде пропорционального звена. 30

Регулирование по разности частот вращения может оказаться неэффективным при неидентичных выходных характеристиках измерителей 6,7 частоты вращения (неодинаковых крутизнах вы35 ходкого напряжения), что может определяться технологическими разбросами изготовления синхронных генераторов, неодинаковыми показателями магнитной системы возбужцения.

Кроме того, налччие сигнала ошибки по разности частот вращения даже при согласованных вращениях роторов двигателей определяет дополнительные погРешности электропривода и снижение 45 точности.

Для уменьшения влияния неидентич-. ности выходных характеристик измерителей 6,7 в электропривод введен мас" . штабный преобразователь 14, обеспечивающий возможность подстройки заданной частоты вращения под фактический уровень выходных сигналов измерителей, Установка блоков 16, 17 гальванической развязки, в простейшем случае выполненных в виде разделительных

55 конденсаторов, необходима для того, чтобы обратная связь по разности частот вращения действовала лишь в определенной (высокочастотной) полосе частот, где имеются противофазные колебания роторов двигателей. В рабочей (низкочастотной) зоне частот исключается действие контура обратной связи по разности частот вращения и устраняется тем самым дополнительный источник погрешности.

Таким образом, совокупность введенных средств в виде масштабного преобразователя, блока резонансных фильтров, блока гальванической развязки и регулятора разности частот вращения обеспечивает повышение точности регулирования частоты вращения и надежности, Формула изобретения

Электропривод, содержащий два исполнительных органа, каждый из которых снабжен управляющим входом по току и электродвигателем для механической связи с нагрузкой, измерителем частоты вращения ротора, механически связанным с валом электродвигателя, регулятор частоты вращения с входом задания и двумя входами обратной связи, блок задания частоты вращения, два сумматора, вычитатель и инвертор, выходы измерителей частоты вращения исполнительных органов подключены к соответствующим входам вычитателя и соответствующим входам обратной связи регулятора частоты вращения, первые входы сумматоров объединены между собой, а выход каждого сумматора подключен к управляющему входу по току соответствующего исполнительного органа, отличающийся .тем, что, с целью повышения точности регулирования частоты вращения и надежности путем компенсации противофазных колебаний валов электродвигателей при неидентичных выходных характеристиках измерителей частоты вращения,введены масштабный преобразователь, блок резонансных фильтров, два блока гальванической развязки и регулятор разности частот вращения, вход которого подключен к выходу вычитателя, а выход — к входу инвертора, выходы ин-. вертора и регулятора разности частот вращения через соответствующие блоки гальванической развязки подключены к вторым входам первого и второго сумматоров соответственно, масштабный преобразователь включен между выходом блока задания частоты вращения 1599964

Составитель А.Головченко

Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай, Редактор М.Бандура

Заказ 3149 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г.ужгород, ул. Гагарина,301 и входом регулятора частоты вращения выход которого через блок резонансных фильтров подключен к объеди.. ненным первым входам сумматоров.