Многопозиционный электропривод постоянного тока
СО!ОЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЬСК11Х
РЕС! !УБЛИК (sI)s Н 02 Р 5/06
ГОСУДАРСТВЕ>ВЫЙ КОМИТс.1
ГО ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И 01КРЬ!ТИЯМ
ПРИ IКН СССР
ОПКСАКИЕ ИЗОБРЕТЕИИЯ
К /IBlОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
IMIPl5 у . ЮММЮЫ % ВФ «МЪ В.МГ3% \3 ВФ вЂ” 15 (61) 1 "32708 (21) 11!" 759/07 (22; 2". 0п.йЗ (4Л0!7,01.32. Бнл Р 1 (71) Сиб" рски..! !..c-:...;.: prI! co ин.=титут и!! сс„!. ()рд а !w,: - зе и узь!с!1к!;й (7?) L . P.. к у н и !. и !, Л, И . П е т,р а !. o s, . i o,.;осин и П, 1-!. Г.ун!)Нин (5;11 621,;! 16.71Г 5,ОЕ".d} (-le! тр:;;Kое вi;p, -, fi "T o C" (И«1 1 2 i5, кл, Н 0 Г 5/06, 19ь7. (541 У!- .".,10ПОЗЬ1! I.",rent КЫй iIEi -ГРОН;1 !. 3!! гП 3 г ТО Ф !. . О ГО Т С КА (57 ".""o, -тение of !Ccèòñÿ к злектро хнике I". I..c:,":CT быть "сп;л!.зова!!о для "пр."-..алеМ „, 17Î4 5Ð w2 ния электродвигателями постоянного тока.
Целью изобретения яалястсR снижение voлебаний тока якоря злектродвигателя. Ллектроприаод содержит злак! !родвигател!ь 1, снабженный датчиком 2 ЗДС I! ",.åëücèí-дзтчиком 3 положения, Выход регулятора 7 тока через суммирующ!!е усилите!.и 6 гьз включен к тиристорному праабраээсате.
I!lo 5. 3ыход датчика 4 тока через фильтр 16 подключен к и".I!oroaoIay кл а:у 17 и г!реабразоаателю 10 тока. Вход сегуляторз 7 така через фильтр 15 соединен с выхода;.1
voìïçpçToðo 13. В дачном устро;!ст!!е обеспечиеастся уме!;ьо|аниие пере",е!и;а:.; составля!ощей тока якор. . з,е.. тродеигател".;, улучшение коммутации и сних:ение негр,. Ра зг!ектродеигателя. 2 1.л.
1 И4259
Иэобрете{{и Qiносится к з..ект(О ..ян ке, в lr! cT Hoc) и K электро{ 1рив(ц;:нл по тоянного i i--)ка рсгулиров.:ния t;One..:ения
rlP0l1ЭЛ );CT f32 Iti0Г0 i OX!it!i.Э(Ла, Л1 « l)tf!r{TC.t усовf !0 ;!{ствованиелл иэгбре)(;1{!1
Л Э:) ".СТН! !й h {{ОГО(Н)ЭИЦИ10ННЬ{й 0ЛГ К)ропри(од постоя!{ного (ока содержит зле-;тродвигател{, с{{аб)х(е!{!(: и дат {иками ЗДС и ccr,!,c!1t{-дат чиксм {{оло); С({„;я и (Оеди» неил.ый через дат;ик тока с тиристорным преобразователел1, свяэ- нн(.{й через суммирующие ус литгли с r blxopoми регулятора тока. Датчик(3,">ДС и с .ходом преобразов;.тел«, фаз:) {уаствительный вь!г!рямитель, выход которого соедп (ен с выхода,"1 сельсин-датчика поло::(ения, преобраэова)ель уровня, D-триггер, вход установки KQTopoco соединен с внещним пуско ым устройс(вом, а выход — с Входом преобразователя уровня, первый компаратор, суммирующие входы которог0 соВ дине {ы cooTI3eTcT ()eнно с выходами преобразователя уровня, фазоч) ест ;{тсльного вы !рямителя и датчика ЭДС, в)орой компаратбр, ВхОди KOTopofo сосдинег{ь! cooTB8TcTDHHft0 с выходами гервого компаратора, Дагчика ЭДС и преп разователя ЗД(С, третий кол{паратор, входы которого соединены с Qvxодамж фазочузствительного выпрямителя и датчика ЭРС, а выход — co счетным входом О-триггера, пороговый . кляч и прсобразователь тока, выходы которого совместно с выходом I3Topoio компаратора подключены к суммиру{ощим входзл1 регуляторэ тока, а входы — к выходу датчика тока.
Известное устройство В своем со:таве содер)кит пороговьй кл;оч, раагиру{ощий на мгновен{:,ь{е значения тока двигателя, При стабилиэ-.ции тока на предельном уровне клгоч по, .,кл!Очается с }дьоен!{0{1 частотой пул. саций тока. 0 совокупности с инерци0Htt0cTIl0 прямого канала контура ограничения предельного тока зro создает услосия для кол:-б: {{ий тока из-эа периодического включения и Отключения Обратной связи по току через пороговый ключ. Неблагоприятные усл0ьия создаются l1для работы Д:{ффере)гцирук;щего филь)ра {преобраэовэтеля . тока). Увеличение постоянной времени фильтра преобразователя вызы{)ает ".апазды ванне сигнала обратной связи, действуюЩЕй аиаЛОГИЧНО фОРСИРОВКС И ПРИВОДЯЩЕЙ к перере;-)лиро зHI{ÿ тска, и каK следстг.ие, K B0,{p,c) :3({!1{о амплс!туды колеб;)ни{1. !ри
Л1 31 011 Г - C T {} Я Ч Н 0 и В Е л Е Н 1 Н Е Э {1ф Е К 1 { В Н О под iвля10 ся ил{I)уль .н! (с помсxи, что при
ВО;",,т к $ ".,» . )иче {ию (iv )l сз!,"и TOKа. (1ул .cI{t)) K)(ЦдЯ СОС Т{)ВЛЯ О!!{ВЯ ТОКЗ СОЗД.- )CЕТ
15
25 дер)::ит злектродг)игатель 1, снабженный
r,Äс,;
)ермо .ной rxoflol!T и увеличивает на{рев
pf3I1r2TQlIfI, H) O C (Ц C) i)ott t to )!xi)iДЩЛЕТ Э{{ЕР ге)и,вские по .аэлгели элок! !)Опривода и !!РОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ MQX2Н(I 3! .G. ({елью и; Об»е{(.ни- «{)л«е{ся сниженi.с ал1{!Литудь! cl!00. IIHé тока я{(оря двига)еля
v, ),Tучш(!ItlIе использо!)ания элUктроl)ри()0 дв по)оку.
Поставле{ !на)! цель (10стигàå) ся тем, что (3 известный многопоэL{L\l iot t t tbth элсктропривод г(остов{и{ого тока дополнится ьл(о введены первый и в) Оро)1 фильтры первого пор«дка, при;е(л r:õoä первого фильтра со>3динен с вам{ходом (3TQ f)oro ко лпарато!)а, а выход — с c )I, :hiltpó Qù({hi вход(.м регуля I opa
ТОка, вход l)TOporo фильтр сое((инен с Вь{ходол1 датчика токз, а выход — с входами пора(ового ключа и преобра:coàòeëft тока.
На фиг. 1 приведена функциональная б ок-схе(ла многопозиционного электропривода; на фиг. 2 — с)руктурная схелла линейной части многопозиционного электропривода.
Milo! of)0a(.ци0нный электропривод соpGT 01ком 2 ЭДС и сельсин-датчиком 3 положения и соединенный через Датчик 4 тока с тиристорнь{м преобразоватсл M 5, сгязанным через суммирующие ycvnt{Tåëè 6 с выходам:1 регулятора 7 то<а, Датчика 2 ЭДС и с входом преобразователя 0 ЗДС, фазочувствительный выпрямитель 9, {{ход которого соединен с выходом сельси!{-Датчика 3 положения, и-„эобразователь 10 уровня. Dтриггер 11, вход установки которого соединен с внеш {и;л пусковил1 устройством, а выход — с входом преобразователя 10 уровня, первый компаратор 12, суммиру!Ощие входи которого соединены соответсt венно с выходами пр" îáðàçîâàòåëÿ 10 уровня, фазочувствительного выпрями) еля
9 и датчика 2 ЭДС, второй компаратор 13, входы которого соединены соответстве{{но с выходами первого 12 компаратора, Да) ill ка 2 ЭДС и преобразователя 8 ЭДС, третий компаратор 14, входы которого соединены с выходами фазочугствительного гипрямителя 0 и дз. чика 2 ЗДС, а Выход — с с IeTI{t:Ira входом D-тр!1ггера 11, первый 15 и второй
16 фильтры первого порядка. причем ВХОД первого фильтра 15 соединен с выходом второго комг!Оратора 13, а, вход второго фильтра 16 соединен с выхОДом датчика 4 тока, пороговый ключ 17 и преобразоВ<.T Ib 10 TQK3, ВХОДЫ KQTOp(IX C02Ä({ ti)III i с выходом ",Tooorп фильтра 16, суммиру{0{(((1(: Exo.(i,. регулятор» 7 тока соединеH»t соо ветственно с выхода{{и oTofo!0
K(мпарлтера 13, порогOBofo клк)ча 17 !1 пре0,;оэов.)толя 18 T()I .а, 1704259
Напряжение 1 ОХ2 I > 0 подае1ся на суммирующий вход регуляторз 7 тока, где срзв10 нивается с алгебраической суммой сигналов
Ulg преобразователя 18 тока и Ul порогового ключа 17
U„2 — (Ulg + Ul) .> О.
Многопозиционный злектропривод постоянного тока работает следующим образом.
В исходно,", положении D-триггер 11 находится в со .тоянии io . ичоского нуля, кото- 25 рое преобразуется В напряжение нулевого уровня преобразовзте: ем 10 уровня, и многoT10311ц1лоннмй элек роприяод находится В состоя11и;г г окоя. Сигнал ко. янди нз перелгещен,1е механизма в очередное положе- 30 ние подаегся на вход "Уставка" 0-триггера
11 в вире короткото импульса. D-ipaггер переводится в состоя1чм 1", которое преобразователем 10 урог.11я преобразуется в стабильное напряжени." Олу и подается на1 35 суммирующий вход первого компаратора
12. В состоянии покоя привода напряжение
О 11у гЛа ВыходефазочугствительногG выпрямителя 9 и напряжение U>q на ывходе датчика 2 ЭДС равны нул1о, поэтому 40 и на выходе первого ко..гпаратора 12 формируется стэоильное по уровню напряжение 45
1 Охг I > О, знак которого определяется из соотношения
О,1-1и,г1 . М9л(О.„-(Оф.у+ Uapc)) (2)
Напряжение U > подается на суммирующ1пг вход второго компаратора 13, где сравнивается с суммой сигналов датчика 2
ЭДС и преобразователем 8 ЭДС. Имеет место соотношение 55
Р/ф(Р)—
T
Окг — (Оэл,-+ U .) > 0 (3) Датчик 2 ЭДС, датчик 4 тока, сулгмирующие усилители б, регулятор 7 тока, преобразователь 8 ЗДС, фазочувствительный выпрямитель 9. Вреобразователь 18 тока, компараторы 12, 13 и 14, фильтры 15 и 16, могут быть выпалнены на элементах унифицированной блочной системы регулирования аналогового типа, например УБСР— AN, или интегральных микросхемах, например
Y14AV q8
О-триггер 11. преооразователь 10 уровня и пороговый ключ 17 могут быть выполнены 1га логических элементах, например серии К155 или k555.
В качестве сельсип-датчика положения может бь ть использован любой сельсиндэтчик, выГ!ускае1лый пpoMbløg íHoo1 ью, например типа Д5-404А, а тиристорный преобраэовзтель — типа ТПЕ.
Оду (Ug
На выходе Второго компаратора 13 также формируется стабильное напряжение
U„2, знак которого определяется из соотношения
ОК2 = I Ок2 I sIgo (ОК1 (Оэлс+ Опэ)) . (4) Пока ток Ill якоря двигателя 1 лгеньае урганя ограничения Ull<>i;, пороговый 1.люч
17 закрыт и нз его Выходе поддерживаеTcR нулевое напряжение Ul = О. Поэтоглу с нзпрчжением U,, второго ко;.10араТора 13 сравнивается только Выходное напряжение
U1g преобразователя 18 тока,, орлги11у1ов1его сигнал, пропорционзльны1т1 11ро *,=-водной от среднего зна ения .1ока. 1 1орсвлен11В пульсирующей составляющей тска осущесг. вляется с помощью второго фильтра 1511ервого порядка.
Элактрическ1 и двигатель 1, 1 .1ристорный преобрз=оаатель 5 с сум1..иру.ощпм.г усилителями 6 с коэффи1 1онтол1 ус .;сн.1R
Кл, датчик 4 тока, BTQI.GL ф 1эь1р Iб п=р110;с1 порядка, преобразователь 181окз с коэфф .циентом преобразования Е,Т по средней состав.1яющей тока якоря, д.-,тч11к 2 ЭДС с коэффициентом усил ния Кд, регулятор тока 7 и первый фильто 15 пР()Гого порядез ооразу1от линсйну10 чзс1 ь л нг гог1031гц11онно э элекгрог1р1лво,,а (фнг. 2), осуществя 110 щую ре1улирование пг оизьодной то1;а якоря, величина коtорой определяе1ся выходным напряжением О,2 второго компзрзтора 13 и черзз первый фильтр 15 первого порядка подается на сулгмирую111ий oход регулятора 7 тока, Первый и второй фильтры первого поряДка имеют одинаковую передаточную функцию и совместно с регулятором 7 тока и обратной связью по ЭДС двигателя, формируемой датчиком 2 ЭДС с коэффициентом передачи Кдэ, обеспечивают практически линейный закон нарзстз1гия го1:э якоря двигателя.
Процесс линейного нарзс1ания гока якоря заканчивается в момент достижения уровнем тока ограничения 1д;и, поскольку В
1 /04259. "О! tfOI!ОIIT 0) «рь>! "» )сл и ) н)гг>в!»Й к>>юч .7 (,;!r. 1 и 2) и вд! истгiio вступаoi обр >т:>ал .. лзь ио IoKó дв гат;;::;):,сj>0 да f I к 4 тока, торо>л ф.чlilр 16. Сею!сстнос дс,с-!0>1е об, 0ri Ой сияли пб >оку д -.ига(слл t, кор,.скги- 5 к !,ОГО;.Гн; (>р.:(>с,; «..-: II, -Ока
00ññïñ÷«1Hз!От выoо;. у>0 ст «J .1льf c!:ть rtбд
5ср, с>нил Тока яко )л на неизменном jpt>ft ;i„l>Ho. Пои 3Tot1 cKOÄ"ость Двигателя нара .,Тае i ПО Л« IÐIIH ÝM>1 ЗАКОНУ, 10 . Стабилизация тока якоря и;. уроi>ftc j>(r)f) .ро,j ч>:к ется "0 тех пор, пока сум".1ë с! гна0:> (3) на !.ыходс OT(>pO!О комг.эра.tора 1, не
, i i .. НИТ (; )OÉ ЗН:)!», (:OOTO-,!(:T« . i .Ú С (001>Ои>(. >,",1с(л (!) изь10>! .3 свой знак !,KO;;:Ioe 15
>>З!))3;>л,Сн!)Е LcTG >OÃO t«OI1!1 tp0>TOp . 13, j.ОНгур р; гу>н(porta!«!л производной ток» (фiir. 2) с!гз .!.Нo«>1 в аi> >I «i!! ей и ы и .>а кг>н с!! л",он ил то .:а. К(>ррс>;т(1ру)с>>>>1)>3> сl1I и-)л Urt-, вь)бираетсл таки;.1, чтобы в мо,ент достижснил скорости 20 уров,(л ограничс>ги>l ток лкорл уь(снь>)>и>>ся
До Т! !«а ХОЛОСТОГО ХОД t.
Режи .1 стабилliç». ии OKop0(;- двигател >!» уров >е огр»ничснил будет нротскать
3 х по;>, пока не с«!спит закон соог,o!>iG 25
", "., (1). Выходнь>е напряжения пеt)UGr0 12 и
)срого 13 кОмп>ораторов rменлT свои зна- .l1. К(>нт> D нзч и : Г фо, м«>>>овать тормозной
«OK, Г>0>>Л >НОСТЬ КOTO «ОГ(3 !!POT!!t>OI 10(IC К На
>3оллрност(! тока >ри р..з-оче при>>ода. Кор- 30 реKT! p>) !0(.)>,(1й сигна», >оступа>ощий на сум)..1;»"О-!>;>й вход (3ср>>о(0 12 комнаратора с ! ыхода прг.сбрззоват!>>)л 8 ЭДС. вь)бь>растсл тг>к>л:.1, чтобы при выходе механизма в
gj, fill0o >пложсмие скорость двига.еля и 35 к приняли нулевое значение. Это исклю; г нерерсгул! .рова>;ие по поло)(ени>о.
° .>, >з,>ователь 8 ЭДС выделле i сигнс)л, О !ОРО!!Ональны 1 !)РоизвоДной ЭДС Д(3к>;.,Олл с подавленисм импульсных пг>мех. 40
Каждому новому г>оло>кению многопо=.I1!(I.он!)ого злектроири! ода долже>! Соотьг roT!;oлать "0" 0-триггера 11. После по(.(рoTO ссльсин-датчика 3 !3оп0 ;0! II»3 на
180" вь:x(>,,íîP нап>»>кение фазочувс(ви- 45
1е",L.lior0 (;ыпрямитзля 9 из..:енлст c!3oto поflлрг!Ость, в резуль3ате измен>-.т полярНОСТЬ ОЫХОДНОЕ НаПРЛ>КЕНИЕ ТРЕТ>,c>rO КОМпараторз 14. Полох.итсльный перепад напр,";::åíllÿ третьего компаратсрз 14 r!o 50 счетному входу D-триг>! ра переводит его в
Состояние "0". Для перевода производст0еннсго механизма в новоp голгх.сниа не .о,и«;:.> ... -rp»r (ер 11 f)«p<-.f)oс>и в . Остоянис "1" кратковргме>нгым и!«Г>льсом 55
;о входу "Устано,;ка".
> )Охciжеi 1, ЧT(i Мi tоi О!)ОЗИ! (! ОН I L .; 3 "r Î >;Т. ОПРМВОД С> ССПС >И>>ОГ.Т П;)актн lf С:ll ЛИН((1: l ы>>,iз кон изме !>онl тока ОКО!)!! и с>О . З(:l,)I1;33I .1>() it» (>(«С I <.c >Н<ОМ i, r>O>ll IP
1(Р.) и.,(г ) Кл Т>л Р
1 я (Тя Т>л Р + Тм Р + 1 — Vf! Vr()
2 (5) Коэффициент передачи Кэдс датчика 2
ЗДС вь!берем таким, чтобы корни
Р.2 = — — = — (1+
2Г, + 1 — — — -" . " -д - - ) (О)
1! >л были вещественными>, Это имеет место, если
0<1 — К К„<
Тн
4Tя
Но при 1 — К>>К -, ==-0 Р1 О, Р2 = - — — — обьект
1 ! ) управления нейтральный, запас устойчивости полыость>о отсутствует. Максимальный запас устойчивости достигается если
1-Кл дэ=
Т>л
4Тя (8) тогда Р1 = Р2 = -—
1 (9)
2TII и передаточнал функция обьекта управле>>и>! принимде3 вид
t(P) 4К Т Р (10)
U„(f ) R„(2T„P+1) С учетом (10) структурной схеме линейной асти многопозиционного злсктроприоода (фиг. 2) соответствует передато!>Ноя
Ô>) н к ция! (Р лк т, „
Ок2 (. ) иНя
X
2ТяТфР2 + (2Тя + Тф + — " — ) Р + 1
Т (11)
4К Т Т
НО " » 2Тя+ Тф» 2Тя Тф, И тогда
1 (Р) 4КлТя
>.>«2 (Р ) Tf
1 (Т!Р +1)(Т21 1) где T l » Тз. (j2) Длл объект» управления ОУ (фиг, 2) имеем
1704259
О к2 < я 1 и
1 я
Я
1до
<>«<><> (Р ) Р
"" ;;1 я}1кг
fj I
<1>Т<1 (1 < " ) и
1 т гг<1т
2Tq(1 г--- --) т,<
l (T)—
< о}ку;:<а l,",—
ВРО "1<: И е
Т,- -= 2T, (1 -: " -).
> < д m 1м<1н
1 я<
Реисние (12) при 02, изменя}ощегися скачком, состоит из суfrifri÷ двух экспонент, пр t«C .}ri одна из них, определяемая Т2, быстр<2затуха}ощая, что обеспе в}вэет плавное нараста}.и<е темпа изменения тока от нуля до л<а}1сималь}<ого з>гачения, определяел1ого по; тояин<зй вг>ег}с}}и Т1. Плавчое нарастани=;?Ока на }}ачальногл участке обеспсчивает зффак?1}вное подавление импульсных помех и с} .яза}41<ых с ними колебании тока.
После за<,ханпя а :::понс}1? ы с пос<оянной вре:. 3}ш Т2 <ок нарастает по wcftot;e«te
<<>сг}Тя<.гК2
1(г) = — - - — — Х
Яят,<
2«(1 +гк<1/тм) ч? в}:..екает из (12), если принять Т2 == 0.
ИЗ (13) следует
2 r .<> U ><2
2Клт, PqTI. (1 — —, а;;? <.., С;i=? г„,.-.Т По „ К; t 01 ЕЛ}? Е C По<ЗТОЯНг}<2}1
4К;..1-.u,г
< овг}0.<>}:! у >Oj>?p<> И T« t.i<2;-.;t>0 г<, Т„ в}.}. „-;-.? ь r.}CL
Л}1, 1(.. :><ОМу 1jс}с«СТ Ку С ctвбОЛ ЬШ ИМ Зсзп авды В 3 и1:ЕМ В НачЭЛл, В>::f:><раЕНЫМ ИЗ уСЛОВИя Зф фек?113:к го подавг<с><ия помех.
Пар» tc?j?t! Т;, и Т (ф1 1. 2) следует вь:бирать!13 необ дик<0-1 отнссительной точности поддержания производной тока я<:оря в момент достижения предельного 3}ldче}}ия
1д<>Г<
При достижении предельного }л<,„тока
5 открывается пороговый кл}сч 17 и 3;,ì},tt 3àòся обратная связь по lo,.ó с козффи},и -HTOM передачи Kg}е<чн.й ч; сг} системы пРи начальных УсловиЯх l!0) "- jgpq имеем
15 откуда j(c) == jpn
КОММУ > ац! ><О !1 С}.1;ii:ñ: г}а ГРЕВ ) Я11< «? <3. С}.
Это 11 Р 0 Ц О, С С В l 6 ОЛ С:.: t > i> >: 0 0 !" С 1? 0 i . . В с> < Ч л; 1 .2 дс>1. Г;« -Ля «0 ТОКУ В, -., »},Т<1?<-. »<-, ?- . СОКРЭГ!".f<È>2 МаЫ11}4}10 0:.<3.:;.:.0;i:1 В l . .
Формула изобретен;1я 1< l! 0 ГО г< О 3! ц -. . "<гч l . г < й: > л с к т р 0 Г > j ". : < Д Гi 0 "0 стоянно} 0 тока по э;т. сг. К". 14.12< =, о тЛ И Ч 3 to } Ц И и С Я ТЕ.М, ГГО, С ЦЕЛ Ь }0 С l!!}ГКЕ гп. Я ампли? уды колебзн: и тока я:03H,.,3!;-ате»я и улучшения vcïo }ьзо-сания злек- Г>0>}р<1: 0да f?0 току, в него f1â<«äå} },t пер.}} !1! f> ct,c>.} фИЛЬтРЫ ПЕРВОГО ПОР ДК . ПРИ<<С..} ВХОД ПСР coro фильтра соеди: с} с f t.tm,.;0;- } торого компаратора, а выход - с сумл11}ру}03,, м входом регулятора тока, вход в?Орогоф," ильтра соединен с выходом дат <ика тока, fl выход— с входом порогового кл}о }а и преобра3033теля тока. 1704259 Редактор М,Янкович Заказ 68 Тираж Подписное ВНИИ!1И Государственного коьмтета по иаобретенилм и откпытиам при ГКНТ СССI 113035. Москва. Ж-35, Раушская í o., 4/5 Производственно издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ч I I Составитель У.Крлхтунова Тохред М.Моргентал Корректор О.Ципле
