Способ импульсного управления частотойвращения электродвигателя постоянноготока

 

Союз Советских

Социалистических

Реснублмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 02D675 (21) 2139766/24-07 (51)М с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 Р 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 280231, Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 2802.81 (53) УДК 621.314 .57 (088 ° 8) (72) Авторы и з обретен и я

> < от q

В.Г.Каган и А.П.усачев

1 !

I

Новосибирский электротехнический институт! (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ

ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока и может быть использовано в электроприводах системы автомати ки .

Йзвестно несколько способов импульсного управления электроприводами постоянного тока. Один из них заключается в том, что длительность подключенного состояния якоря двигателя постоянного тока к источнику постоянного напряжения (скважность) меняют. пропорционально входному управляющему сигналу, а частоту оставляют постоянной (1) .

Однако при таком способе управления отсутствует воэможность регулирования частоты. В этом случае для ограничения пульсаций тока и дополнительных потерь в цепи нагрузки преобразователя на допустимом уровне частоту коммутации выбирают высокой и поддерживают ее во всем диапазоне измен ени я входного си гн ала, что обусловливает низкие энергетические показатели привода в целом.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ, заключаюшийся в том, что частоту подключения якоря двигателя к источнику пос-.дрянного напряжения изменяют в функции входного управляющего сигнала (по заранее заданной функциональной зависимости) таким образом, что пульсации тока якоря остаются постоянными при всех значениях входного управляюшего сигнала, а скважность меняют пропорционально управляющему сигналу (2) .

Недостаток данного способа состо1О ит в том, что при управлении электроприводами постоянного тока не обеспечивается постоянство амплитуды пульсаций тока (а значит и пульсаций других параметров привода, например, 1з скорости, пути) при изменении параметров нагрузки, а также в режимах, отличных от статических режимов, т.е. постоянство амплитуды пульсаций тока этот способ обеспечивает только при

2О постоянстве входного управляюшего сигнала и при постоянстве параметров нагрузки. Это связано с тем, что изменение частоты ком тации от сигнала управления заранее задается соответствующейей расчет и ой функциональной зависимостью гп я кон кретных параметров нагрузки в установившемся режиме.

Цель изобретения -- повышение КПД электропривода путем обеспечения пос3() тоянства пульсаций т <а якоря неза3 висимо От параметров нагрузки режимов работы и всех значений входного си -нала.

Поставленная цель достигается тем, что якорь электродвигателя постоянного тока периодически подключают к источнику постоянного напряжения и контролируют величину пульсации якорного тока, измеряя при каждом подключении время i „ за которое ток якоря увеличивается на величину заданной пульсации, и устанавливают

Бремя tg К 2Df:äoГО пОследующеГО Отклю

ЧЕКНОГO СОСТОЯНИЯ ЗЛЕКТООДВИГатЕЛ Я согл асн О зависимости

Г е,, — напряжение управляющего сигнала;

K — коэффициент пропорциокаль- 2О ности, в Общем случае непостоянный.

На фи Г о 1 пРивеДено ОДНО из воз можкых устройств, реализирующих предлагаемлй способ; ка фиг. 2 — диаграммы, поясняющие способ.

Устройство состоит из силовой части злектропривода и системы управления. Силовая часть включает в себя якорь 1 двигателя постоянного тока,.подключенный через вектильный управляемый элемент 2 к источнику

3 питания постоянного тока, и диод

4,, включенный параллельно якорю дви гателя встречнО относительно источника питани я.

Система управления включает в себя датчик 5 тока якоря, подключенный к входу схемы б формирования импульсов выключения вектильного элемента, триггер 7 с раздельным запуском, 40 выход которого через интегратор 8 подключен к одному иэ входов компаратора 9, другой вхОД кстОРого через иктеГРатор 10 соединен с источником

11 входного упРавляющего сигнала.Выход упомянутого компаратора подключен к входным цепям сброса интегратора

8 и 10. При этом элементы 8, 9 и 1G образуют схему 12 формирования импульсов включения вентильного элемента. Выходы схем б и 12 (выход компаратора 9) подключены к входам вентильного элемен а 2 и к входам триггера 7 „а выход схемы 12, кроме того, подключен еще и к одному из входов схемы б.

Способ иллюстрируется на пРимере работы электропривода, показанного на фиг, 1.

Работа злектропривода начинается с момента выработки схемой 12 импуль- @) са включения вентильного элемента

2 — T д (фиг. 2д) . Этим импульсом открывается вентильный элемент 2, подключая тем самым якорь 1 двигателя к источнику 3 питания, и опроки- Я дывается триггер 7 в положение, соответствующее подключенному состоянию якоря 1 к источнику 3 (фиг. 2а,е) .

При этом ток якоря двИгателя под действием разности (суммы) напряжения источника 3 и ЭДС якоря 1 двигателя (UÄ< — 1 ) начинает нарастать (фиг. 26) . Кроме того, импульс Т qqg поступает в схему б формирователя импульсов Т», д (фиг. 1), которая с этого момента начинает измерение нарастания тока якоря, сигнал которого постугает с датчика 5 тока (фиг. 26) .

При увеличении тоха якоря на заранее заданную величину ai схема б вырабатывает импульс выключения вентильного элемента Тзы д (Фиг. 2б,в) . Этим импульсом запирается вентильный элемент 2, отключая якорь двигателя от источника питания (ток якоря при этом замыкается в шунтирующий диод 4 фиг. 26, е) и в соответствующее состояние опрокидывается триггер 7 (Фкг. 2а) . Моментом Формирования импульса Т ацкл определяется длительность импульса напряжения на якоре двигателя tut (что соответствует длительности импульса выхода триггера

7 — фиг. 2а, е). На этом работа схемы Формирования импульса Т з,„ в данном такте заканчивается.

Длительность паузы tq напряжения на двигателе (фиг. 2е) определяется моментом формировакия схемой 12 импульса Т „„(фиг. 2д) . Соотношение длительностей импульса и паузы напряжения на двигателе определяет величину среднего значения напряжения ка нем, которая в свою очередь тем или иным образом задается входйым управляющим сигналом. В устройстве, приведенном на фиг. 1, реализуется пропорциональная зависимость между средним за период напряжением на якоре двигателя и средним за период напряжением управляющего сигнала. В этом случае момент формирования импульса включения вентильного элемента Тв „определяется следующей Функциональной зависимостью:

tu а„„сИ я "о

tu ta tu

dt = K l uu.nest р

0 где К вЂ” к Оэ ффици ен т пропорцион ал ьности . уравнение Отражает, что момент формирования импульса Т „„(или длительность паузы) определяется моментом равенства левой и правой частей уравнения. Формирование импуль809459 сов Т ц„д в приведенном на фиг. 1 устройстве осуществляется схемой

l2 С помощью интегратора 8 реализуется правая часть уравнения, а интегратором 10 — левая часть уравнения. Компаратор 9 осуществляет сравнение сигналов выходов упомянутых интеграторов и в момент их равенства — формирование импульса Т вкл

На фиг. 2r, д приведены эпюры напряжений схемы формирования импульсов

T „4 при постоянном уровне входного управляющего сигнала.

Моментом выработки схемой 12 импульса Т < заканчивается данный такт (окончание паузы напряжения на двигатель — фиг. 2е) и начинается следующий. Этот импульс опять поступает на вентильный элемент, подключая якорь двигателя к источнику питания, поступает в схему 6 форьярования импульсов Tz«

Таким образом, предлагае жй способ обеспечивает импульсное управление двигателем с постоянным уровнем пульсаций тока якоря независимо от параметров нагрузки, режимов работы и всех значений входного сигнала, что в итоге обеспечивает повыаение КПД электропривода.

Формула изобретения где U

К вЂ” напряжение управляющего сигн ала; ко э ффи ци ен пр о порци он ал ьн ости, в общем случае непостоянный.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе..

1. Гольц М.E. и др. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с щиротно-импульсными преобразователями. М., "Энергия, 1972.

2. Т.А.Глазенко, A.Н.Пискарев, В.A. Синицын и В. С . Томасов. Тиристорные широтно-импул. ьсные преобразователи в современных электроприводах постоянного тока. В сб. Краткие тезисы докладов к всесоюзному научнотехническому совещанию. Автоматическое управление электроприводами и электромеханическими системами, 1974 (прототип).

30

Способ импульсного управления частотой вращения электродвигателя постоянного тока, согласно которому якорь электродвигателя периодически подключают к источнику постоянного напряжения U и контролируют величину пульсации якорного тока, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, измеряют при каждом подключении время ti, за которое ток якоря увеличивается на величину заданной пульсации, и устанавливают время t каждого последующего отключенного состояния электродвигателя

15 согласно з ави симости

809459 ,й ll È о

t Ту di

Составитель Е. Коростелева

Редактор Т.Кузьмина Техред С.Иигунова Корректор Г. Решетник

Заказ 452/73 Тираж 74 1 Подпи -н ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4