Способ регулирования частоты вращения электропривода для систем с тахогенератором переменного тока и устройство для его осуществления

 

А.В. Бирюков, В.И. Воробьев, Е.Н. и Г.Е. Раевский (72) Авторы изобретеяяя

Всесоюзный научно-исследовательск

„конструкторский институт по автом электроприводу в промышленности, и на транспорте "ВНИИэлектроп (7!) Заявнтель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ СИСТЕМ С ТАХОГЕНЕРАТОРОМ .

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено.для использования преимущественно в системах управления электроприводами с большим диапазоном регулирования частоты вращения.

Известен способ регулирования частоты вращения, основанный на использовании в качестве датчика обратной связи тахогенератора постоянного тока или синхронного тахогенера" тора (1).

Наиболее сложны по конструкции тахогенераторы постоянного тока, в которых оборотные и зубцовые пульсации имеют значительные величины, что приводит к колебаниям частоты вращения, особенно в нижней части диапазона вращения. Синхронные

Ю тахогенераторы проще и надежнее тахогенераторов постоянного тока, так как не имеют коллектора и щеточных контактов, однако они не применимы

2 в системах с большим диапазоном регулирования частоты вращения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования частоты вращения элек" тропривода для систем с тахогенератором переменного тока, при котором сравнивают сигнал задания с сигналом обратной связи по частоте вращения и регулируют частоту вращения электропривода в функции укаэанной раз-. ности Г2).

Известный способ осуществляют устройством для регулирования частоты вращения электропривода для систем с тахогенератором переменного тока, содержащим последовательно соедийенные элемент задания частоты вращения, первый узел сравнения, усилитель с пропорционально-интегральной харак" теристикой и силовой преобразователь (3Д.

3 93054

Недостатком известного технического решения является необходимость установки фильтра, постоянная времени которого зависит от частоты питающего тахогенератор напряжения и допустимой величины пульсаций сигнала обратной связи. Так, при частоте питающей сети 400 Гц и пульсации напряжения 54 постоянная времени фильтра составляет 4- 10 мс. При дадании 1З частоты вращения в цифровом виде для данной пульсации сигнала обратной связи число разрядов задания не превышает пяти. Повышение точности требует увеличения постоянной времени д фильтра, наличие которого снижает быстродействие системы регулирования.

1 Другии недостатком является снижение диапазона регулирования, связанное с наличием в кривой напряжения измерительной обмотки составляющей, сдвинутой на 90 эл. град. относительгно полезной и не зависящей от частоты вращения. Указанная составляющая приводит к появлению напряжения в це"

S пи обратной связи при неподвижнои двигателе.

Недостатком известных способов яв- ляется также необходимость иСкусственного получения коммутирующего сиг- 30 нала поворотом фазы задающего напряже: ния, так как имеющееся напряжение измерительной обиотки тахогенератора сдвинуто по фазе на 90 эл. град. относительно напряжения задающей ;обмотки. .Поддержание сдвига.фаз не" изменныи требует специальных мер по стабилизации параметров узла.

Целью изобретения является повышение быстродействия электропривода в переходных процессах при одновременном уменьшении динамической ошибки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно известному способу !

:дополнительно определяют моменты перехода через "нуль" напряжения задающей обмотки тахогенератора и в каждый момент измеряют мгновенные значения. напряжения изиерительной обмотки тахогенератора и запоминают его для ис- пользования в качестве модуля сигнала обратной связи по частоте вращения, в моменты запоминания определяют знаки напряжений задающей и измерительной обмоток тахогенератора и по этим знакам вырабатывают знак сигнала обратной связи по частоте вращения, на каждом полупериоде напряжения

7 4 задающей обмотки тахогенератора из знака и модуля сигнала обратной связи по частоте вращения формируют сигнал обратной связи по частоте вращения.

Указанная цель в устройстве достигается тем, что оно дополнительно снабжено аналогоцифровым и цифроаналоговым преобразователями, преобразователем кода, запоминающим регистром, компаратором, блоком синхронизации и вторым узлом сравнения, при этом вход аналогоцифрового преобразо вателя соединен с измерительной обмоткой тахогенератора, его первый выход - со вторым входои блока синхронизации, второй выход — с третьим входом второго узла сравнения, а третий выход - со вторым входом преобразователя кода, первый вход блока синхронизации подключен к выходу компаратора, по входу соединенного с задающей обиоткой тахогенератора, первый выход блока синхронизации подключен к первому входу второго узла сравнения и первому входу запоминающего регистра, а второй выход - ко второму входу узла сравнения,:аыходом соединенного с первым входом преобразователя кодов, выход которого соединен со вторым входом запоминающего ре" гистра, а его выход - со входом цифроаналогового преобразователя, выхо-, дом подключенного ко второму входу первого узла сравнения.

На фиг. 1 изображены графики изменения "нулевого сигнала" тахогенератора при неподвижном роторе, изменения мгнове ;ного значения напряжения измерительной и задающей обмоток при вращающемся роторе; на фиг. 2 - функциональная схема данного устройства.

Устройство содержит аналого-цифро- вой преобразователь 1, вход которого: соединен с измерительной обмоткой тахогенератора 2> первый выход - со вторым входом схемы синхронизации 3, второй выход - с третьим входом второго узла сравнения 4, а третий вы- .. .ход - со вторым входом преобразователя кодов . Вход компаратора 6 соединен с задающей обиоткой ТВхо генератора 2, а его выход - с первым входом блока синхронизации 3.

Первый выход блока синхронизации

3 соединен с первым входом второго узла сравнения 4 и первым входом запоминающего регистра 7, а второй выход - со вторым входом второго узла сравнения 4, выход которого соеди5 9 нен с первым входом преобразователя кодов 5. Выход преобразователя кодов

5 соединен со вторым входом запомина.ющего регистра 7, а его выход со входом цифроаналогового преобразователя 8. Выход цифроаналогового преобразователя 8 соединен со вторым входом первого узла сравнения 9, первый вход которого соединен с элементом задания частоты вращения 10.

Выход цифроаналогового преобразователя 9 подключен к усилителю 11 с пропорционально-интегральной характеристикой, выходом соединенного с силовым преобразователем 12, который содержит элементы стабилизации и ограничения тока. К силовому преобразователю 12 подключен двигатель 13 °

Сущность данного способа заключается в следующем:

Определяются моменты перехода через "нуль" напряжения задающей обмотки тахогенератора Ug, В каждый момент прохождения через "ноль" иэ" меряют значение напряжения измерительной обмотки тахогенератора Оиз< и запоминают его для использования, в качестве модуля сигнала обратной связи по частоте вращения. В момент запоминания определяют знаки напряжений задающей 0 * и измерительной U<>> обмоток тахогенерато" ра. По этим знакам вырабатывают знак сигнала обратной связи по частоте вращения. На каждом полупериоде напряжения задающей обмотки тахогенератора иэ знака и модуля сигнала обратной связи по частоте вращения формируют сигнал обратной связи по частоте вращения.

При этом, если сигналы напряжений обмоток тахогенератора по знаку совпадают, то это соответствует вращению электропривода в положительную сторону, а если не совпадаютв отрицательную.

Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом.

На вход аналого-цифрового преобразователя 1 поступает напряжение с измерительной обмотки тахогенератора U 9,„. От величины этого напряжения зависит значение выходного кода аналого-цифрового преобразователя

1. Далее код поступает на вход преобразователя кода 5. Туда .же, на вход знака, приходит сигнал, значе- . ние которого говорит о направлении, 30547 6 вращения двигателя 13, т.е. если поступает единичный сигнал, то это соответствует положительному направлению вращения, а если нулевой то отрицательному. Сигнал знака формируется вторым узлом сравнения

4 из знаков напряжений задающей

U * и измерительной Оц м обмоток тахогенератора 2. Причем, если сиг в налы напряжения обмоток тахогенератора по знаку совпадают, то на выхо де узла сравнения появляется единичный сигнал, а если не совпадают " нулевой. д С,выхода преобразователя кода 5 .цифровой код записывается в запоминающем регистре 7 в момент прохождения через "нуль" задающего напряжения О, и запоминаются до следующего

2О прохождения через "нуль" этого напряжения. Момент прохождения .через

"нуль! определяется следующим обра зом.

На вход компаратора 6 поступает синусоидальный сигнал с задающей

2s обмотки тахогенератора U>< . Иэ положительной полуволны этого напряжения на выходе.компаратора б выде- ляется прямоугольный импульс, кото, рый поступает на вход блока синхрозо низации 3. Из этого импульса блок синхронизации 3 формирует узкий импульс, синхронизированный с частотой тактового генератора аналогоцифрового преобразователя,1, и соот35 ветствующий моменту прохождения через "нуль" задающего напряжения

Озо . Выходной код запоминающего регистра 7, соответствующий амплитудному значению напряжения иэме40 рительной обмотки Ои, поступает в цифро-аналоговый преобразователь

8, с выхода которого снимается аналоговый сигнал, используемый в каЭ . честве сигнала обратной связи. Этот

45 сигнал поступает на вход первого узла сравнекия 9, где сравнивается с сигналом задания частоты враще- . ния, Результат сравнения поступает в аналоговую часть схемы регулиро", 50 вания частоты вращения, т.е, на вход усилителя с пропорциональноинтегральной характеристикой 11.

Способ регулирования частоты вра щения и устройство для eio осуществления по сравнению с известным об" ладает высоким быстродействием электропривода в переходных процессах изменения частоты вращения и малой динамической ошибкой.

9305,7

Формула изобретения

1. Способ регулирования частоты вращения электропривода для систем с тахогенератором переменного тока, при котором сравнивают сигнал задания с сигналом обратной связи по . частоте вращения и регулируют част ту вращения электропривода в функции .указанной разности, о т л и ч а - >0 ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия электропривада в переходных процессах при одновременном уменьшения динамичес кой ошибки, дополнительно определя". д ют моменты перехода через "ноль" напряжения задающей обмотки тахоге" нератора и в каждый момент измеряют мгновенное значение напряжения измерительной обмотки тахогенератора щ и запоминают его для использования в качестве модуля сигнала обратной связи по частоте вращения, в моменты запоминания определяют знаки напря-:. жений задающей и измерительной об" ., 2s моток тахогенератора и по этим знакам вырабатывают знак сигнала обрат" .ной связи по частоте вращения, на каждом полупериоде напряжения задающей обмотки тахогенератора из знака и модуля сигнала обратной связи по частоте вращения формируют сигнал обратной связи по частоте вращения.

2. Устройство для осуществления спосрба регулирования частоты вращения электропривода для систем с тахогенератором переменного тока, содержащее последовательно соединенные элемент задания частоты вращения, первый узел сравнения, усилитель с пропорционально-интегральной характеристикой и силовой преобразователь, а также тахогенератор с- измерительной и задающей обмотками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода в переходных процес47 8 сах при одновременном уменьшении динамической ошибки, он9 дополнительно снабжено аналого-цифровым и . цифро.аналоговым преобразователями, преобразователем кода, запоминающим регистром, компаратором, блоком синхронизации и вторым узлом срав" нения, при этом вход аналого-цифрово-, го .преобразователя соединен с измерительной обмоткой тахогенерато: ра, его первый выход - со вторым входом блока синхронизации, второй выход - с третьим входом второго узла сравнения, а третий выход - со вторым входом преобразователя кода, первый вход блока синхронизации под-, ключен к выходу компаратора, по вхо-. ду соединенного с задающей. обмоткой тахогенератора, первый выход блока синхронизации подключен к первому входу второго узла сравнения и первому входу запоминающего регистра, а второй выход - ко второму входу узла сравнения, выходом соединенного с первым входом преобразователя. кодов, выход которого соединен со вторым входом запоминающего регистра, à его выход - со входом цифроаналогового преобразователя, выходом подключенного ко второму входу перво- го узла сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тун А.Я. Тахогенераторы для систем управления электроприводами.

М.-Л., "Энергия", 1966, с. 43-49.

2. Экспериментальное исследование макета электропривода с ПЦУ и связи его с УВМ М 6000 ОЛА 127.033, g Гос. регистрации 77030393э N.ý, 1977 с.

3 Лебедев Е.Д., Неимарк,8.Е,, Пистрак M.ß. Слежановский О.В. Управление вентильным электроприводом йостоянного тока. М., "Энергия", 1970, с. 139-142, 76-82.