Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах машиностроительного и металлургического комплексов. Цель изобретения - повышение помехозащищенности электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к управляемому преобразователю 2, регуляторы положения 3, скорости 4 и тока 5 и задатчик 9 положения, а также фильтры 10- 12 и суммирующие усилители 13-15. Суммирующий усилитель 13 своим выходом подключен к входу преобразователя 2, а входамик выходу регулятора 3 положения и к выходам фильтра 10, суммирующий усилитель 14 своим выходом подключен к входу фильтра 10, а входами - к выходу регулятора 4 скорости и к выходам фильтра 11. Суммирующий усилитель 15 своим выходом подключен к входу фильтра 12, а входами - к выходу регулятора 3 положения и к выходам фильтра 12, выход которого также соединен с вторым входом регулятора 3 положения, а вход - с датчиком 9 положения. Изобретение уменьшает влияние высокочастотных помех на работу электропривода. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4373949/07 (22) 02.02.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) В,Г.Дрючин, В,И.Жиляков и Н.В.Жиляков (53) 62-83: 621.314,5(088.8) (56) Патент США 1Ф 3775653, кл. 318 — 326, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 913541, кл, Н 02 P 5/06, 1982, Лебедев Е.Д. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока.—

M.: Энергия, 1970, с.83 — 92. (54) ЭЛ ЕКТРОП РИ ВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электропри водах машиностроительного и металлургического комплексов. Цель изо„„ЯЦ„„1647831 А1 бретения — повышение помехозащищенности электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к управляемому преобразователю 2, регуляторы положения 3. скорости 4 и тока 5 и задатчик 9 положения, а также фильтры 1012 и суммирующие усилители 13 — 15, Суммирующий усилитель 13 своим выходом подключен к входу преобразователя 2, а входами — к выходу регулятора 3 положения и к выходам фильтра 10, суммирующий усилитель 14 своим выходом подключен к входу фильтра 10, а входами — к выходу регулятора

4 скорости и к выходам фильтра 11, Суммирующий усилитель 15 своим выходом подключен к входу фильтра 12, а входами — к выходу регулятора 3 положения и к выходам фильтра 12, выход которого также соединен с вторым входом регулятора 3 положения, а вход — с датчиком 9 положения. Изобретение уменьшает влияние высокочастотных помех на работу электропривода. 1 ил.

1647831

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам подчиненного регулирования электооприводов постоянного тока, и может быть использовано в электроприводах машиностроительного и металлургического комплексов.

Цель изобретения — повышение помехозащи щен ности электроп ри вода.

На чертеже изображена функциональная схема электропривода, Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, подключенный к выходу управляемого, преобразователя 2, регуляторы положения 3, скорости 4 и тока

5, первые входы которых соединены с выходами датчиков положения 6, скорости 7 и тока 8 соответственно, и зэдатчик 9 положения. Электропривод содержит также фильтры 10 — 12 и суммирующие усилители 13 — 15.

Первый из фильтров представляет собой последовательное соединение сумматора 16 и интеграторов 17 и 18, выход каждого из которых подключен к входу сумматора 16, второй представляет собой последовательное соединение сумматора 19 и интеграторов

20-22, выход каждого из которых подключен к входу сумматора 19, третий — последовательное соединение сумматора 23 и интеграторов 24 — 27. При этом суммирующий усилитель 13 своим выходом подключен к входу управляемого преобразователя

2, а входами — к выходу регулятора 5 тока и к выходам интеграторов 17 и 18 и сумматора

16 фильтра 10, выход которого соединен также с вторым входом регулятора 5 тока, суммирующий усилитель 14 своим выходом подключен к входу фильтра 10; а входами— к выходу регулятора 4 скорости и выходам интеграторов 20-22 и сумматора 19 фильтра

11, выход которого также соединен с втоpbtM входом регулятора 4 скорости, суммирующий усилитель 15 своим выходом подключен к входу фильтра 11, а входами— к выходу регулятора 3 положения и выходам интеграторов24 — 27 и сумматора 23 фильтра

12, выход которого также соединен с вторым входом регулятора 3 положения, э вход — с задатчиком 9 положения, Электропривод работает следующим образом.

Особенностью электропривода является та, что он дополнительно снабжен тремя фильтрами 10-12, каждый из которых представляет собой замкнутые устойчивые системы. Коэффициенты обратных связей по фазовым координатам фильтров (коэффициенты Ilo соответствующим входам сумматоров 16, 19 и 23) обеспечивают заданные показатели фильтров. Фильтры контуров така 10, скорости 11 и положения 12 формируют желаемые фазовые коэффициенты тока

* 3(С

1, скорости в, положения а и их производные по задающим сигналам 13, взи аз соответствующих контуров, поступающим на входы фильтров с выходов суммирующих усилителей 13-15 и эадатчика 9 положения.

Порядок фильтра (порядок формируемых производных желаемой фазовой координаты соответствующего контура) определяется порядком объекта соответствующего контура.

Рассмотрение работы электропривода начинаем с рассмотрения работы внутреннего контура — контура тока, Объектом регулирования в данном контуре является управляемый преобразователь 2 и электро. магнитная часть структуры электродвигателя 1. Так как порядок объекта регулирования токавога контура равен двум (описывается дифференциальным уравнением второго порядка), то и порядок фильтра 10 токового контура равен двум, Задающий сигнал l контура тока поступает с выхода суммирующего усилителя 14 на вход фильтра 10. Последний формирует желаемую фазовчю координату l и две ее производные I*(), I которые являются выходными сигналами, соответственно, интеграторов 17 и 18 и сумматора 16. Сигнал I* с выхода фильтра 10 поступает на первый вход регулятора 5 тока (например, ПИД-регулятора, обеспечивающий заданные качественные показатели токового контура по возмущению), а на второй его вход поступает сигнал 1с выхода датчика

8 тока, который включен в якорную цепь электродвигателя 1. Выход регулятора 5 така соединен через суммирующий усилитель

13 с управляющим входом преобразователя

2. На суммирующий чсилитель 13 поступают

1 +2) также сигналы I, I () и t () c фильтра 10, Порции этих сигналов в формировании управляющего сигнала Оу преобразователя 2 устанавливаются коэффициентами усиления по соответствующим входам суммирующего усилителя 13 таким образам„чтобы (при отсутствии возмущений в токовом контуре) Uy(p) = W K(p) l*(p), где W к(р) — передаточная функция, равная обратной передаточной функции объекта регулирования токового контура. В результате этого в токовом контуре обеспечивается равенство

I(р) = 1*(р) и, следовательно, регулятор 5 тока работает при действии на контур возмущений, т.е. он определяет качественные показатели токового контура па возмущению.

Качественные показатели токового контура по заданию)з определяются качественными показателями фильтра 10, так как 1(p) =

W ф(р) 1з(р), а l(p) =- I (р), та l(p) = W ф Iз(р), 1647831

10 где W ô(ð) — передаточная функция токового фильтра 10.

В контуре скорости объектом регулирования являются токовый контур, свойства которого определяются фильтром 10, и механическая часть структуры электродвигателя (объект контура скорости описывается дифференциальным уравнением третьего порядка). Задающий сигнал вз контура скорости с выхода суммирующего усилителя 15 поступает на вход фильтра 11 (третьего порядка, так как объект контура скорости имеет третий порядок), который формирует желаемую фазовую координату в и три ее производные в (1),в () и в (з), которые являются выходными сигналами, соответственно, интеграторов 20 — 22 и сумматора 19, Сигнал N с выхода фильтра

11 поступает на первый вход регулятора 4 скорости, на второй вход которого поступает сигнал в с выхода датчика 7 скорости.

Регулятор 4 скорости (например, ПИД-регулятор) обеспечивает качественные показатели по возмущению скоростного контура и

его выход соединен с первым входом суммирующего усилителя 14. На выходе суммирующего усилителя 14 формируется задающий сигнал I3 токового контура. В формировании сигнала I3 участвуют также сигналы в (1),в () и в (), поступающие на соответствующие входы суммирующего усилителя 14 с фильтра 11. Порции этих сигналов в формировании сигнала I> устанавливаются коэффициентами усиления по соответствующим входам суммирующего усилителя таким образом, чтобы (при отсутствии возмущений в скоростном контуре) 4(р) = Р/С(р) gp), где Р/к(р) — передаточная функция, равная обратной передаточной функции объекта регулирования скоростного контура. В результате этого в контуре скорости обеспечивается равенство в(р) = в р) и, следовательно, регулятор 4 скорости работает и ри действии на контур возмущения, т.е. он будет определять качественные показатели контура ско° рости по возмущению, Качественные показатели контура скорости по заданию вэопределяются качественными показателями фильтра 11. Так как

gp) = Wg(p) Р/з(р), а в(р) = в(р), то и в(р) = Р/ (р) W(p), где W ф(р) — передаточная функция скоростного фильтра 11.

Объектами регулирования в контуре положения являются контур скорости и звено структуры, преобразующее скорость вра15

55 щения в угол поворота вала электродвигателя (механизма). Этот объект регулирования описывается дифференциальным уравнением четвертого порядка. Задающий сигнал а контура положения с выхода задатчика 9 положения поступает на вход фильтра 12 (четвертого порядка, так как объект в контуре положения четвертого порядка), который формирует желаемую фазовую координату а и четыре ее производные

*(1) а(2) (3/ (4) ся выходными сигналами соответственно интеграторов 24 — 27 и сумматора 23. Сигнал

)(С а с выхода фильтра 12 поступает на первый вход регулятора 3 положения, на второй вход которого поступает сигнал а с выхода датчика б положения. Регулятор 3 положения (например, ПИД-регулятор) обеспечивает качественные показатели по возмущению контура положения, и его выход соединен с первым входом суммирующего усилителя 15. На выходе суммирующего усилителя 15 формируется задающий сигнал вз контура скорости. В формировании сигнала в, участвуют также сигналы о,а*(),а*(),а*() и а*() поступающие на соответствующие входы суммирующего усилителя 15 с фильтра 12, Порции этих сигналов в формировании сигнала вз устанавливаются коэффициентами усиления по соответствующим входам суммирующего усилителя 15 таким образом (при отсутствии возмущений в контуре положения), чтобы в(р) = W

При приближенной настройке фильтры

11 и 12 могут быть выполнены фильтрами второго порядка. Это следует из того, что при синтезе фильтра 11 токовый контур может быть идентифицирован звеном первого порядка, а при ситезе фильтра 12 контур скорости идентифицирован звеном первого

1647831

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к выходу управляемого п реобразователя, регуляторы положения, скорости и тока, первые входы которых соединены с выходами датчиков положения, скорости и тока соответственно, и задатчик

Составитель В.Кузнецова

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.ØàðîLUè

Заказ 1412 Тираж 360 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 порядка. Такая идентификация дает незначительную погрешность, если синтезируемые фильтры имеют биномиальную форму характеристического уравнения. Выполнение фильтров системы электропривода второго порядка упрощает их реализацию и возможно, если допускается некоторое отклонение от заданных качественных показателей системы.

Таким образом, введение интегрирующих фильтров уменьшает влияние высокочастотных помех на работу электропривода.

Кроме того, регуляторы контуров обеспечивают эффективную отработку возмущений, так как регуляторы и фильтры внешних контуров формируют задания и желаемые фазовые координаты для внутренних контуров в соответствии с действующими возмущениями. положения, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности электропривода, он дополнительно снабжен тремя фильтрами, каждый из которых

5 представляет собой последовательное соединение сумматора и, соответственно, двух, трех и четырех интеграторов, выход каждого из которых подключен к входам соответствующего сумматора, и тремя суммирующи10 ми усилителями, при этом первый суммирующий усилитель своим выходом подключен к входу управляемого преобразователя, а входами — к выходу регулятора тока и выходам интеграторов и сумматора

15 первого фильтра, выход которого также соединен с вторым входом регулятора тока, второй суммирующий усилитель своим выходом подключен к входу первого фильтра, а входами — к выходу регулятора скорости и

20 выходам интеграторов и сумматора второго фильтра, выход которого также соединен с вторым входом регулятора скорости, третий суммирующий усилитель своим выходом подключен к входу второго фильтра, а

25 входами — к выходу регулятора положения и выходам интеграторов и сумматора третьего фильтра, выход которого также соединен с вторым входом регулятора положения, а вход — с задатчиком положения.