SU1001405A1 - Устройство дл управлени электроприводом посто нного тока - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

. ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах подач металлорежущих станков. Известно устройство дл  ограничени  тока в системе подчиненного регулировани  электроприводом посто нного тока, содержащее последовательно включенные регул тор скорости, регул тор тока, преобразователь , электродвигатель с датчика ми скорости и тока, блок возведени  в квадрат и блок дифференцировани  1 . Данное устройство обеспечивает ограничение скорости нарастани  тока  кор  электродвигател , однако ограничение скорости изменени  тока в электропривоце неизменно по величине на различных скорост х вращени  электродвигател , а высОкомоментные и малоинерционные электродвигатели посто нного тока допускают большие скорости изменени  тока  кор  лишь в зоне малых скоростей вращени . При больших же скорост х вращени  допустима  скорость изменени  тока  кор  электродвигател  невелика. Ограничение скорости изменени  тока  кор , неизменное по величине во всем диапазоне регулировани  скорости вращени  электродвигател  и настроенное на 1 ппгимапьную скорость изменени  тюка  кор , при больших скорост х вращени  электродвигател  приводит к тому, что динамические характеристики электропривода существенно ухудшены, особенно на малых скорост х вращени  электродвигател . Динамические характеристики данного электропривода занижены и вследствие того, что ограничение скорости изменени  тока осуществл етс  в функции самого тока  кор  электродвигател . В этом случае в электроприводе возникает запаздывание дл  регулировани  скорости изменени  тока  кор  электродвигател  в св зи с тем, что регул тор тока и преобразователь имеют определенную инерционность. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  управлени  электроприводом посто нного тока, выполненнкм по системе управл емый преобразователь - двигатель, содержащее после- довательно включенные регул тор скороо ти и регул тор тока, в цепь обратной , св зи которого включены послецовательно соеаиненные дифференцирующее звено и нелинейный элемент типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ , а также подключенные к входам соответствующих регул торов датчики скорости и тока  кор  двигател  2 , . В электроприводе обеспечиваетс  улуч шение динамических свойств путем ограничени  скорости изменени  тока  кор  . элекгродвигатал , осущесгвл емого ттутем ограничени  скорости изменени  выходного сигнала пропорционально-интегрального регул тора тока. При этом в электроприводе нет запаздывани  дл  регулировани  ограничени  скорости из-, менени  тока, так как регулирование скорости изменени  тока осуществл етс  в функции выходного сигнала регул тора тока, а не самого тока. При этом регули рование скорости изменени  тока происхо цит с упреждением по отиощению к элек- тромапштным процессам в электродвига Теле. Однако динамические свойства электропривода ухуцщены вследствие то- го, чго ограничение скорости изменени  тока  кор  электродвигател  неизменно на разных скорост х вращени , хот  высокомоментные и малоинерционные элёкт родвигатели допускают при малых скорост х вращени  больщие скорости изменени тока  кор  электродвигател . Цель изобретени  - .улучщение динамических свойств электропривода путем оптимизации процесса регулировани  скорое ти изменени  тока  кор  электродвигател  в широком диапазоне 1зегулировани  скорости вращени  электродвигател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  электроприводом посто нного тока, выполненным по системе управл емый преобразователь электродвигатель, содержащее последовательно включенные регул тор скорости и регуп лор тока, в цепь обратной св зи которого включены последовательно соедт ненные дифференцирующее звено и нелинейный элемент типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ , а также подключенные к входам соответствующих регул торов датчики скорости и тока  кор  двигател , снабжено релейным элементом и формирователем характеристики, при этом .формирователь характеристики включен между выходом датчика скорости и упров л ющим входом нелинейного элемента типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, а управл ющий вход формировател  характеристики через релейный элемент поаклк чей к датчику скорости. Кроме того, формирователь характеристики содержит операционный усилитель, входы которого соединены с разноименными выводами выпр мител , -вход которого  вл етс  входом формировател  характеристики , полевой транзистор и узел смещени , при этом один из выводов выпр мител  подключен к узлу смещени  через полевой транзистор, управл ющий электрод которого управл ющим входом формировател  характеристики, а выход операционного усилител   вл етс  выходом формировател . На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства дл  управлени  электроприводом посто нного тока, на фиг. 2 функциональна  схема формировател  характеристшси , на фиг, 3 -одна из возможных функциональных схем нелинейного элемента типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ . Устройство дл  управлени  электроприводом посто нного тока (фиг. 1) содержит регул тор 1 скорости и регул тор 2 тока, в цепь обратной св зи которого включены дифференцирующее звено 3 и нелинейный элемент 4 типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, а также йодключенные к соответствующим регул торам датчик 5 тока и датчик 6 скорости, Электропривод содержит управл емый пре образователь 7 и двигатель 8. Между выходом датчика 6 скорости и управл юшим входом нелинейного элемента 4 включен формирователь. характеристики, управл ющий вход которого через релейный элемент 10 подключен к датчику 6 скорости. Формирователь характеристики (фиг.2) состоит из выпр мител  11, полевого транзистора 12, узла 13 смещени  и операционного усилител  14, причем один из входов выпр мител  11 подключен через полевой транзистор 12 к узлу 13 смещени . Элемент с нелинейностью типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ (фиг. 3) содержит усилитель 15, инвертор 16 и нелинейный элемент 17, причем выход усилител  15 подключен к инвертору 16 и первому входу нелинейного элемента 17, ко второму вхоау которого подключен выход инвертора 16. Устройство рабогаег слеауюшим образом , Послецовагельное соединение регул тора 1 скорости, регул тора 2 тока, преобразовател  7 и электродвигател  8 с датчиками тока 5 и скорости 6 образуют двухконтурную систему с подчиненным регулированием параметров. Регул тор 2 тока охвачен отрицательной обратной св зью по производной выходно го сигнала, причем обратна  св зь образ вана дифференцирующим звеном 3 и нелине ным элементом 4типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ Управл ющий вход элемен та 4 подключен через формирователь 9 характеристики к датчику 6 скорости, В зависимости от величины скорости изменени  (производной) выходного сигн ла регул тора тока 2, а также функции скорости вращени  электродвигател  8 происходит включение (или не происходи отрицательной обратной св зи по производной выходного сигнала регул тора 2 тока через нелинейный элемент 4. Тем самым происходит регулирование скорост изменени  выходного сигнала регул тора 2 тока и соответственно скорости из менени  тока  кор  электродвигател  8. Величина ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТ нелинейного элемента 4 измен етс вы- ходным сигналом датч.ика 6 скорости через формирователь 9 характеристики, . управление которым осуществл ет релейный элемент 1О, подключенный к датчик 6 скорости. .Скорость изменени  выходного сигнала регул тора 2 тока определ етс  дифференцирующим звеном 3, под ключенным к выходу регул тора 2 тока. Изменение ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ нелинейного элемента 4 в функции скорости вращени  электродвигател  8 осуществл етс  следующим образом, Входным сигналом формировател  9 характеристики  вл етс  скорость враше ни  двигател , причем этот сигнал пос- тупает на вход выпр мител  11, nojjyчающий модуль скорости. Выход релейно го элемента 1О подключен к полевому транзистору 12, шунтируюшему узел 13 смещени . При этом при малых скорост  вращени  релейный элемент 10 выдает сигнал нуль, транзистор 12 открыт и сигнал смещени  с узла 13 смещени  щунтируетс , В этом режиме выходной сигнал выпр мител  11 и сигнал усилител  14 пропорциональны скорости вращени  электродвигател  и поступают на вход нелинейного элемента 4. При. этом ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ . элемента 4 выбираетс  больщой, дл  | того чтобы ограничение происходило при больщих скорост х изменени  выходного сигнала регул тора 2 тока. Настройка требуемой величины ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ элемента 4 осуществл етс  изменением напр жени , смещени , подаваемым на вход усилител  15,и определ етс  предельными возможност ми электродвигател  при нулевой скорости вращени . Выходной сигнал уси лител  15 поступает на вход инвертора 16,предназначенного дл  формировани  противофазного сигнала по сравнению с сигналом усилител  15. Выходные сиг налыинвертора 16 и усилител  15 подаютс  на входы нелинейного элемента 17 и  вл ютс  ЗОНОЙ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ нелинейного элемента 17, а следовательно , и элемента 4. При малых скорост х вращени  электродвигател  8 сигнал на выходе формировател  9 характеристики, пропорциональный скорости вращени  электродвигател , мал по величине и усилитель 15 с инвертором 16 формируют максимальный по величине сигнал, соответствующий максимальной величине ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ нелинейного элемента 17, В электроприводе величина ограничени  скорости из- менен.и  выходного сигнала регул тора 2 тока максимальна по величине, причем ограничение скорости изменени  осуществл етс , когда производна , получаема  на выходе дифференцирующего звена 3, больше ЗОНЬ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ нелинейного элемента 4. При этом в электроприводе при малых скорост х вра- щени  электродвигател  повышаетс  быст родействие в контуре регулировани  тока, что приводит к улучшению динамических свойств электропривода, в частности к расщирению полосы пропускани  Причем при уменьшении скорости вращени  электродвигател  предельна  величина ограничени  скорости изменени  выходного сигнала регул тора 2 тока.увеличиваетс , что приводит к улучшению динамических свойств электропривода в широких пределах регулировани  скорости вращени  электродвигател . При больших скорост х врашени  электродвигател  в электроприводе надо уменьшить скорость изменени  тока  кор  и соответственно уменьшить скорость изменени  выходного сигнала регул тора 2 тока. При. увеличении скорости вращени  электродвигател  8 увеличиваетс  и сигнал на входе релейного элемента 1О, 710014 который формирует сигнал при превыше- НИИ его ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ. Этот сигнал поступает на вход формиро. вагел  9 характеристики. При этом полевой транзистор 12 закрываетс  и сигнал 5 смещени  с узла 13 смещени  поступает на вход усилител  14. На вьпходе усилител  14 формируетс  больщой по величине сигнал, поступающий на управл ющий вход нелинейного элемента 4. Это приво- О дит к тому, что на выходе усилител  15 и инвертора 16 сигналы резко уменьшаютс  по величине, а тем самым уменьшаетс  и ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ нелинейного элемента 17 и нелинбй- ного элемента 4 в целом. При этом в электроприводе уменьщаетс  заданна  уставка на скорость изменени  выходного сигнала регул тора 2 тока. Ограничение скорости изменени  выходного сигнала 20 регул тора 2 тока осуществл етс , ког- да производна  на выходе дифференцирующего звена 3 превыщает ЗОНУ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ элементна 4. Благодар  тому, что в устройстве дл  управлени  25 электродвигателем посто нного тока имеет с  регулируемое ограничение скорости изменени  тока  кор  электродвигател  в функции скорости вращени  электродвигател  происходит улучщение динамичес- зо ких свойств электропривода особенно при Малых скорост х вращени  электродвигател , в частности расщирение поло- сы пропускани  при малых скорост х вращем  без ухудщени  динамическихjj свойств при больших скорост х вращени  электродвигател . Ф м у л а и 3 о бр е т е н и   - 1. Устройство дл  управлени  электро- 0 приводом посто нного тока, выполненным 058 по системе управл емый преобразователь - двигатель, содержащее последовательно включенные регул тор скорости и регул тор тока, в цепь обратной св зи которого включены последовательно соединенные дифференцирующее звено и нелинейный элемент типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ , а также подключенные к входам соответствующих регул торов датчики скорости и тока  кор  двигател , о т личаюшеес  тем, что, с целью улучшени  динамических свойств элекгропривода , оно снабжено релейным элементом и формирователем характеристики, при этом формирователь характеристики включен между выходом датчика скорое ги и управл ющим входом нелинейного элеменга типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ , а управл ющий вход формировагел  характеристики через релейный элемент подключен к датчику скорости. 2, Устройство по п. 1,отличаю щ е е с   тем, что формирователь характеристики содержит операционный усилитель, входы которого соединены с разноименными выводами выпр мител , вход которого  вл етс  входом формировател  характеристики, полевой транзистор и узел смещени , при этом один из выводов выпр мител  подключен к узлу смещени  через полевой транзистор, управл ющий электрод которого служит управ л ющим входом формировател  характеристики , а выход операционного усилител   вл етс  выходом формировател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе - Авторское свидетельство СССР № 635584, кл. Н 02 Р 5/О6, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 783938, кл. Н О2 Р 5/16, 1978.

Lrrvnn

JH

} ZlL-TT

Фи 1I-

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Устройство для управления электро-<0 приводом постоянного тока, выполненным по системе управляемый преобразователь— двигатель, содержащее последовательно включенные регулятор скорости и регулятор тока, в цепь обратной связи которого включены последовательно соединенные дифференцирующее звено и нелинейный элемент типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, а также подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики скорости и тока якоря двигателя, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических свойств электропривода, оно снабжено релейным элементом и формирователем характеристики, при этом формирователь характеристики включен между выходом датчика скорости и управляющим входом нелинейного элемента типа ЗОНА НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ, а управляющий вход формирователя характеристики через релейный элемент подключен к датчику скорости.
2. 2. Устройство поп. 1,отличаю щ е е с я тем, что формирователь характеристики содержит операционный усилитель, входы которого соединены с разноименными выводами выпрямителя, вход которого является входом формирователя характеристики, полевой транзистор и узел смещения, при этом один из выводов выпрямителя подключен к узлу смещения через полевой транзистор, управляющий электрод которого служит управ—' ляющим входом формирователя характеристики, а выход операционного усилителя является выходом формирователя.