Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подчиненного регулирования. Целью изобретения является повышение надежности электропривода. Электропривод содержит последовательно соединенные задатчик 1, регуляторы 2 и 3 скорости и тока. Датчики 6 и 14 скорости и тока подключены к входам соответствующих регуляторов 2 и 3. Последовательно соединенные первый сумматор 7, интегратор 8, второй сумматор 9, апериодическое звено 10, масштабирующий усилитель 11, блок 12 умножения обеспечивают исключение влияния переходных процессов, за счет чего обеспечивается повышение надежности электропривода в целом 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

fsf)s Н 02 В 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645029/07 (22) 01.02.89 (46) 07.05.91. Бюл. N 17 (71) Карагандинский политехнический институт (72) И. В. Брейдо (53) 621.316.718,5(088.8) (56) Справочник по автоматизированному электроприводу. /Под ред. 8. А. Елисеева и

А, 8. Шинявского. — М.: Энергоиздат, 1963, .с. 256-257, рис. 7.43.

Авторское свидетельство СССР

М 1261076, кл. Н 02 P 5/06, 1986. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГОТОКА. Ы« 1647723 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в злектроприводах подчиненного регулирования, Целью изобретения является повышение надежности электропривода. Электропривод содержит последовательно соединенные задатчик 1, регуляторы 2 и 3 скорости и тока. Датчики 6 и

14 скорости и тока подключены к входам соответствующих регуляторов 2 и 3. Последовательно соединенные первый сумматор 7, интегратор 8, второй сумматор 9, апериодическое звено 10, масштабирующий усилитель

11, блок 12 умножения обеспечивают исключение влияния переходных процессов, за счет чего обеспечивается повышение надежности электропривода в целом. 1 ил.

1647723

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотой вращения электродвигателя постоянного тока.

Цель изобретения — повышение надежности.

На чертеже приведена схема электропривода; .

Электропривод содержит последовательно соединенные задатчик 1, регуляторы скорости 2 и 3 тока и управляемый выпрямитель 4, к выходу которого подключен электродвигатель 5, а также последовательно соединенные датчик 6 скорости, первый сумматор 7, интегратор 8, второй сумматор

9, апериодическое звено 10, масштабирующий усилитель 11, блок 12 умножения, выход которого подключен ко входу сумматора

7, а третий вход которого соединен с выходом датчика 13 напряжения, подключенного к выходу управляемого выпрямителя 4.

К выходу управляемого выпрямителя 4 подключен также датчик 14 тока, соединенный с вторым входом блока 12 умножения и с вторым выходом второго сумматора 9.

Масштабирующий усилитель 11 подключен к ключу 15, соединенному с элементом 16 памяти, выход которого соединен с входом регулятора 3 тока. Первый сумматор

1 через нуль-орган 17 подключен к управляющему входу ключа 15.

Регулятор 3 тока содержит третий сумматор 18, входы которого подключены к выходу регулятора 2 скорости и к датчику 14 тока, а выход — к входу второго масштабирующего усилителя 19 и к входу второго блока

20 умножения, выход которого через второй интегратор 21 соединен с четвертым сумматором 22, второй вход которого подключен к выходу второго масштабирующего усилйтеля 19, выход — к управляемому выпрямителю 4, а второй вход второго блока 20 умножения, являющийся входом регулятора

3 тока, — к выходу элемента 16 памяти. Элемент 16 памяти может быть выполнен известным способом в виде устройства выборки-хранения, содержащего последовательно включенные конденсатор, интегратор и инвертор.

Принцип работы электропривода основан на восстановлении вычисления сигнала тока якоря. Восстановление производится с использованием уравнения электродвигателя в виде

d(dt

=1/1 (И вЂ” С Ф n — IR,,) где 0 — напряжение якоря электродвигателя, В;

i — ток якоря, А; и - скорость электродвигателя, об/мин;

L — индуктивность, Гн;

Ф- магнитный поток, Вб;

С вЂ” постоянная электродвигателя;

5 йэ — сопротивление якоря, Ом.

Электропривод работает следующим образом.

В процессе работы сигнал с выхода задатчика 1 поступает на вход регулятора 2

10 скорости, последовательно соединенного с регулятором 3 тока, управляемым выпрямителем 4 и электродвигателем 5. В устройстве управления, построенном по принципу подчиненного регулирования и замкнутого

15 обратными связями по току и скорости через датчики 6 и 14 скорости и тока, обеспечивается регулирование скорости с подчиненным регулированием тока, При настройке на технический оптимум

20 передаточная функ ия регулятора 2 скорости

Кдт ТэмСФ (2)

2 Кдс Тмс Rs где Кдт — коэффициент передачи датчика то25. ка;

Кдс — коэффициент передачи датчика скорости;

Тэм — электромеханическая постоянная электродвигателя

30 RRI (С Ф)

С вЂ” постоянная электродвигателя;

Ф вЂ” магнитный поток;

TMc — малая нескомпенсированная постоянная времени контура регулирования скорости, С;

R> — сопротивление якоря; ! — момент инерции.

Передаточная функция регулятора 3 тока при настройке на технический оптимум

WðT

2Тмт Km КдтТя P

1. Rs

2 Тмт Ктп Кдт 2 Тмт Ктп Кдт Р где Тэ — электромагнитная постоянная, С;

Тмт — малая нескомпенсированная постоянная контура регулирования тока, С;

Ктп — коэффициент передачи управляемого выпрямителя;

P — оператор дифференцирования.

Величина сопротивления якоря, определяющая параметры настройки регулятора

3 тока, вычисляется по сигналам датчиков 6, 14 и 13 скорости, тока и напряжения в идентификаторе, состоящем из первого 7 и второго 9 сумматоров, апериодического звена

10, интегратора 8, масштабирующего усилителя 11 и блока 12 умножения.

154 / /23

04 = К4 Кдн 0 — Кз Кдс и—

Кд К2102 (7) где К2, Кз, K4 — коэффициенты передачи соответственно по первому, второму и третьему входам первого сумматора 7;

Кдн — коэффициент передачи датчика 13 напряжения;

Кдс — коэффициент передачи датчика 6 скорости.

Если выбрать к2, кз, К4 из соотношений ч5

К2 =

КЗ = (8т

Кдс К т 40 дт

Кдн L то на выходе первого сумматора 7 формируется сигнал

04=- (u — С e ..п — u2 )

Kдт

В то же время сигнал

04 = о U3 от (10)

Из сравнения (1), (9) и (10) следует, что на выходе интегратора 8 формируется сигнал, пропорциональный току якоря i, а на выходе масштабирующего усилителя 11— сигнал, пропорциональный сопротивлению якоря R>.

Величина Rl определяется из уравнения

A gi — i. Кдтl К1 (11)

T1 Р+1 (91 4

Сигналы с выходов датчиков скорости 8 и напряжения 13 поступают на второй и ..третий входы первого сумматора 7, на первый вход которого подается выходной сигнал блока 12 умножения 5

01 =02 I.кдт (/i где Кдт — коэффициент передачи датчика тока;

02 — выходной сигнал масштабирующего усилителя 11 10

U2=K1 0 а (03 Кдт), (5) где Иа — передаточная функция апериодического звена 10;

К1 — коэффициент усиления масштабирующего усилителя 11; 15

03 — выходной сигнал интегратора 8.

Р 11 (6) где P — ooератор дифференцирования;

T1 — постоянная времени апериодического звена 10, Напряжение U4 на выходе первого сумматора 7 л

Вычисление сопротивления. якоря R> т, е. сходимость процесса вычисления, возможно, если переходные процессы в апериодическом звене 10 происходит быстрее, чем переходные процессы в электродвигателе 5 и переходные процессы восстановления тока i. Д/гя этого необходимо, чтобы

Т1<

R;,i где R> — максима/ ьно возможное сспротивление якоря для данного электродвигателя.

iIo окончании переходных процессов в апериодическом звене 0 на выходе масштабиоующего усилителя 11 устанавливается

, =(— K, 3« (13)

Из анализа (13) следует, что ошибка вычисления тока, которая равна выходному сигналу второго сумматора 9, обратна пропорциональна коэффициенту К1.

В процессе работы злектропривода электродвигатель 5 нагревается, что приводит к увеличению сопротивления якоря и уменьшению амплитуды тока i как в установившихся, так и в переходных процессах lo управляющим и возмущающим воздействиям (т. е. и, и изменении напряжения и скорости}.

В этом случае увеличивается сигнал на выходе второго сумматора 9 U5, что приводит к увеличению сигналов на выходе апериодического звена 10 и масштабирующего усилителя 11 т, е, увеличению вычисленного значения Р>, увеличение сигнала отрицательной обратной связи на выходе блока 12 умножения и уменьшению сигнала на выходе первого víòåãpàòoðà 8, т. е, rû÷èñëåííoão

/ значения i.

Процесс происходит до тех пор, пака на выходе интегратора 8 не установится i, пропорциональный новому значению.

При уменьшении температуры нагрева процесс происходит аналогично, но вычисленное значение I после окончания переходного процесса увеличивается, а вычисленное значение R< уменьшается, При изменениях напряжения якоря, скорости и тока якоря, вызванных управляющим и возмущающи/и воздействиями, B устройстве возникают переходные процессы л вычисления 1 и 4, длительность которых, в основном, определяется длительностью переходных процессов в электродвигателе, 1. так как Т1 < —, Rm

В установившихся процессах производная фа".тического тока якоря! и производная восстановленного сигнала тока i равна нулю, т. е. U4 =- 0 (14) 1647723

10

В зависимости от характера управляющих и Возмущающих воздействий соотношение (14) может выполняться во время переходных процессов. Г1ри этом в соответствии с (9) выходной сигнал масштабирующего усилителя 11 Ог равен сопротивлению 5IKopë, В этот момент Времени срабатывает нуль-орган 17, открывая своим сигналом ключ 15.

Сигнал с Выхода масштабирующего усилителя 11, равный сопротивлени о якоря, поступает через ключ 15 на выход элемента

16 памяти и далее на второй вход второго блока 20 умножения регулятора 3 тока. На

BXOQ блока 20, IIIIO BIIIIII поступает ВВIXO+ной сигнал третьего сумматора 10 регулятора 3 тока. На выходе Второго блока 20 умножения 1:ормируется сигнал

UB=U-! Rag где От — выходной сигнал сумматора 18, равный ошибке тока, Сигнал Uu подается на второй интегратор 21 регулятора 3 тока и далее на четвертый сумматор 22 регулятора 3 тока, где он суммируется с выходным сигналом Второго масштабирующего усилителя lg регулятора

3 TOKB.

При выборе коэффициента передачи масштабирующего усилителя 19 Кб равным

К5

2 Тмт Ктп Кдт апостоя,нной времени интегратора 21 Т2 равной

T2 = 2 Гмт Ктп Кдт

На выходе сумматора 22 формируется сигнал в соответствии с (3), Это обеспечивает корректировку коэффициента переда ти интегральной части ПИ-регулятора 3 тока, состоящей иэ блока 20 умножения и интегратора 21 прямо пропорцио сально изменению сопротивления якоря, Так как нуль-орган 17 срабат ы Вает только при выполнении условия (14), т, е. только при равенстве нуля сигнала U4 на выходе первого сумматора 7, то переходные процессгя на выходе масштабирующего усилителя 11 не Bлияют на выходной сигнал элемента памяти 16, и коррекция параметров регулятора 3 тока осуществляется только при фактическом изменении Ня.

При нарушении условия (14) нуль-орган

i7 выключается, ключ 15 закрываегся, а в элементе 16 памяти запоминается сип ал, -ропорциональный сопротивлению якоря. l5

Этот сигнал хранится в элементе 16 памяти до тех пор, пока вновь не выполнится условие (14), При этом в элементе 16 памяти запоминается новое значение RII. Таким образом исключается влияние переходных процессов в электроприводе и переходных процессов при идентификации сопротивления якоря, которые могут внести дополнительные возмущения в процесс управления и ухудшить качество переходных процессов тока и скорости, Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к выходу управляемого выпрямителя, и последовательно соединенные задат«ик, регулятор скорости v регулятор тока, подключенный к входу управляемог" выпрямителя, датчики скорости и тока, подключенные к входам соответствующих регуляторов, а также датчик напряжения, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены последовательно соединенные перВый сумматор, интегратор, второй сумматор, апериодическое звено, масштабирующий усилитель и блок умножения, а также нуль-орган и последовательно соединенные ключ и элемент памяти, причем выход датчика тока соединеll с вторым входом второго сумматора и с вторым входом блока умножения, Выход которого подключен к входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, а третий с ВыхОдОм датчика напряжения, информационный Вход ключа подключен к выходу масштабирующего усилителя, выход первого сумматора через нуль-орган соединен с управляющим Входом ключа, а регулятор тока снабжен третьим сумматором, входы которого соединены с выходом регулятора скорости и Выходом датчика тока, BTopblt" масштабирующим усилителем и

BTорым блоком умножения, первый вход которого соединен выходом третьего сумматора и входом второго масштабирующего усилителя, вторым интегратором и четвертым сумматором, выход которого является выходом регулятора тока, а входы подключены к Выходам второго масштабирующего усилителя и второго интегратора, входом подключенногo к выходу второго блока умножения, второй Вход которого соединен с

Выходом элемента памяти.