SU1138913A1 - Реверсивный вентильный электропривод - Google Patents

Abstract

РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель посто нного тока, подключен ный к реверсивному вентильному преобразователю , управл ющие входы которого через управл емые ключевые элементы соединены с системой управлени , подключенной входом к выходу регул тора частоты вращени , входы ; которого соединены с выходами задатчика и датчика частоты вращени , логическое переключающее устройство, один из входов которого соединен с выходом датчика проводимости вентилей , а также нелинейное звено, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  качества регулировани  и уменьшени  потерь в электродвигателе , в него введены два управл емых ключевых элемента, и компаратор с зоной нечувствительности, а нелинейное звено выполнено в виде звена с регулируемой зоной нечувствительности , которое включено между датчиком частоты вращени  и сумматором , второй вход которого подключен к задатчику частоты вращени  и к входу компаратора, а выход через первый из введенных ключевых элементов соединен с вторым входом логического переключающего устройства, соединенным также через второй из введенных ключевьк элементов с выходом реС гул тора частоты вращени , при этом управ«к 0 Ц1ад входы введенных ключевых 00 элеман ов соединены с вькодом компаратора , а управл ющий вход нелинейного SBeita с зоной нечувствительности со . подключен к датчику частоты лоащений.

Description

1.11389

Изобретение относитс  к электротехнике , в частн(,1-ти к автоматизированному вентильному электроприводу, и; может быть использовано, например, 6 реверсивныхсистемах вентильного 5 электропривода посто нного тока дл  станков с ЧПУ, роботов и др.

Известны быстродействующие реверсивные тиристорные электроприводы посто нного тока, в которых дл  повы- 10 шени  динамических свойств примен етс  структура с линеаризацией характеристик управлени  в режиме прерывистого тока, в частности двухконтурна  структура подчиненного ре- is гулировани  с адаптивным ПИ-регул тором тока. При этом логическое устройство (ЛУ) дл  переключени  комплектов тиристорного преобразовател  подключено к выходу регул тора 20 тока и датчику ЭДС электродвигател  и переключаетс  под действием разности , сигналов регул тора тока и датчика ЭДС. В этом случае резуль-тирующий- сигнал на входе логического 25 устройства пропорционален току двигател . Такое устройство обеспечивает наибольшее быстродействие электропривода при его реверсировании lj .

Недостатком электропривода  вл етс  зо сканирование тока тем больше, чем выше уровень пульсаций в сигнале датчика скорости (тахогенератора), и вследствие этого по вление автоколебаний при достижении максимального

35 напр жени  на двигателе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  реверсивный вентильный электропривод, содержащий электродвигатель посто нно- 0 го тока, подключенный к .реверсивному вентильному преобразователю, управл ющие входы которого через управл емые ключевые элементы соединены с системой управлени , подключенной 5 входом к выходу регул тора частоты вращени , входы которого соединены. с выходами задаТчика и датчика частоты вращени , логическое переключающее устройство, один из входов кото- 50 рого соединен с выходом датчика прово димости вентилей, а также нелинейное звено. Нелинейное звено включено последовательно с регул тором тока. Результирующим сигналом на входе логи- 55 ческого устройства  вл етс  сигнал, пропорциональный току электродвигател . При заданном уровне пульсаций

2 (относительна  величина пульсаций) тахогенератора выходное напр жение регул торов пульсирует тем больше, чем больше скорость электродвигател . Это приводит к возрастанию частоты сканировани  ЛУ и тока двигател  Zj .

Недостатками известного электропривода  вл ютс  сканирование тока, увеличивающее неравномерность скорости вращени  и потери в электродвигателе , а также по вление неустойчивости при достижении максимального напр жени  на электродвйгателе , что обуславливает снижение качества регулировани .

Цель изобретени  - повышение i aчества регулировани  и уменьшение потерь в электродвигателе за счет исключени  сканировани  тока.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в реверсивный вентильный электропривод , .содержащий электродвигатель посто нного тока, подключенный к реверсивному вентильному преобразователю , управл ющие входы которого через управл емые ключевые элементы соединены с системой управлени , подключенной входом к выходу регул тора, частоты вращени , входы которого соединены с выходами задатчика и датчика частоты вращени , логическое переключающее устройства, один из входов которого соединен с выходом датчика проводимости вентилей,а также нелинейное звено, введены два управл емых ключевых элемента, сумматор и компаратор с зоной нечувствительности , а нелинейное звено выполнено в виде звена с регулируемой зоной нечувствительности, которое включено между датчиком частоты вращени  и сумматором, второй вход которого подключен к задатчику частоты вращени , и входу компаратора, а выход через первый из введенных ключевых элементов соединен с вторым входом логического переключающего устройства, соединенным также через второй из введенных ключевых элементов с выходом регул тора частоты вращени , при этом управл ющие входы введенных ключевых элементов соединены с выходом компаратора, а управл ющий вход нелинейного звена с з.оной нечувствительности подключен к датчику частоты вращени . На чертеже приведена функциональна  схема предлагаемого электропривода . Электропривод содержит электродви гатель 1 посто нного тока, подключен ный к реверсивному вентильному преобразователю 2, управл ющие входы которого через управл емые ключевые элементы 3 и 4 соединены с системой 5 управлени , подключенной входом к выходу регул тора 6 частоты вращени , входы которого соединены с вь1хо дами задатчика 7 и датчика 8 частоты вращени , логическое переключающее устройство. 9, один из входов коТорого соединен с выходом датчика 10 про водимости вентилей, а также нелинейное звено 11. В электропривод введены управл емые ключевые элементы 12 и 13, сумматор 14 и компаратор 15 с зоной нечувствительности. Нелинейное звено 11 выполнено в виде звена с ре гулируемой зоной нечувствительности, которое включено между датчиком 8 частоты вращени  и сумматором 14, второй вход которого подключен к задатчику 7 частоты вращени , а выход через введенный ключевой элемент 12 соединен с вторьм входом логического переключающего устройства 9, соединенным также через ключевой элемен 13 с выходом регул тора 6 частоты вращени , при этом управл ющие входы ключевых элементов 12 и 13 св заны с выходом компаратора 15, а управл ю щий вход нелинейного звена 11 подключен к датчику 8 частоты вращени . Электропривод работает следующим образом. При задающем сигнале, например Ц (Де 3макс задающий сигнал, соответствующий максимальной скорости электродвигател  1), выходной сигнал компаратора 15 равен нулю , в результате ключ 13 замкнут, . а ключ 12 разомкнут. В этом случае логическое переключающее устройство , 9, оказьшаетс  подключенным к регул тору 6 частоты вращени  и переключение (реверсирование) преобразовате л  2 производитс  в функции пол рнос ти выходного сигнала регул тора 6./ При этом на холостом ходу электродвигател  и при conet имеет место Сканирование (реверсирование) тока двигател . Амплитуда тока сканировани  зависит от быстродействи  регул тора 6, уровн  пульсаций датчика 8 частоты вращени  и величины задающего сигнала: при низком быстродействии рег ул тора 6 и малой величине задающего напр жени  сканировани  тока мало. При увеличении указанных факторов в известном электроприводе сканирование тока возрастает, что приводит к повьппению неравномерности частоты вращени  электродвига- тел , его дополнительному нагреву, а при максимальном напр жении на электродвигателе - к автоколебани м, В предпагаемом электроприводе при увеличении задающего сигнала, например 1) 0 5 5мчкс срабатывает компн ратор 15, отключаетс  ключ 13 и включаетс  ключ 12,на вход логического переключающего устройства 9 через сумматор 14 поступают сигналы задающий и обратной св зи с выхода датчика 8 частоты вращени  через нелинейное звено 11 . Нелинейное звено 11 в общем случае имеет характеристику с переменной величиной зоньГ нечувствительности, т.е. Up var (с возрастанием скорости Ид увеличиваетс ). Переменна  величина Uo(r) целесообразна дл  увеличени  помехбустойчивости электропривода. Действительно , на входе сумматора 14 сравниваютс  выходные сигналы регул тора 6 частоты вращени  и нелинейного звена 11 и при определенном уровне пульсаций напр жени  датчика 8 частоты вращени  на входе сумматора 14 вьщел етс  переменна  составл юща  (пульсаци ), котора  по абсолютной величине тем больша , чем вьше уровень скорости двигател . Это приводит к реверсированию сигнала на выходе сумматора 14 и при замкнутом ключе 12 к переключени м логического устройства 9 и реверсированию привода. Дл  исключени  этого нежелательного  влени  нужно иметь зону нечувствительности звена 11, зави- . с щую от частоты вращени  двигател . Тогда по мере возрастани  скорости возрастет величина UQ , сигнал U в большей мере преобладает над выходным сигналом нелинейного звена 11 и выходное напр жение сумматора 14 не реверсируетс , что исключает нежелательные переключени  логического устройства 9 и реверсирование тока двигател . При величине пульсаций сигнала датчика 8 .частоты вращени , меньшей уровн  зоны нечувствительности UQ нелинейного звена 11, алгебраическа  сумма сигналов на входе сумматора 14 имеет одну определенную пол рность и логическое устройство .9 не переключаетс , что исключает ск нирование тока и вытекающие из этого отрицательные последстви . В случае по влени  существенных изменений скорости знак сигнала на выходе сумматора 14 измен етс  и происходит переютгочение логического устройства 9 и преобразовател  2, в результате осуществл етс  автоматическое восстановление заданной ско рости электродвигател  1. Таким образом , логическое устройство 9 управ л ет переключением преобразовател  2 в двух зонах регулировани ; в первой зоне входные сигналы регул тора 6 частоты вращени  малы, поэтому вре регулировани  регул тора 6 возраста ет и сканирование тока минимальное во второй зоне входные сигналы регул тора 6 велики, в результате выходное напр жение регул тора 6 форсировано измен етс , логическое устройство 9 с помощью компаратора 15 и ключей 12 и 13 переключаетс  и соедин  етс  со звеном 11, содержащим зону нечувствительности , что резко уменьшает сканирование тока, повышает равномерность вращени  двигател  и исключает автоколебани  электропр1тода. В первой зоне регулировани  имеет наибольшую чувствительность логического устройства 9 (так как оно подключено к регул тору 6), а во второй чувствительность логического устрой ства 9 снижаетс  за счет его включе- ни  через элементы 11, 14 и 12. При . этом уровень зоны нечувствительности 110(1) измен етс  в функции двигател  и может быть выбран в допустимых пределах (в частном случае допустимо Llo(n) ). В остальном электропривод работает по известному алгоритму реверсивного тиристорного электропривода с раздельным управлением . Применение изобретени  позвол ет улучшить качество регулировани  в электроприводе и уменьшить нагрев электродвигател  за счет снижени  неравномерности вращени  и потерь в электродвигателе. Улучшение этих характеристик электропривода повьшшет качество регулировани , что очень важно в высокоточных системах регулировани , например в станках с ЧПУ, роботострое- НИИ и т.д., так как повышает точность обработки деталей и выполнени  операций .

Claims (1)

1. РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключен¹ный к реверсивному вентильному преобразователю, управляющие входы которого через управляемые ключевые элементы соединены с системой управления, подключенной входом к выходу регулятора частоты вращения, входы :

   которого соединены с выходами задатчика и датчика частоты вращения, логическое переключающее устройство, один из входов которого соединен с выходом датчика проводимости вентилей, а также нелинейное звено, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования и уменьшения потерь в электродвига- ¹ теле, в него введены два управляемых ключевых элемента, сумматор и компаратор с зоной нечувствительности, а нелинейное звено выполнено в виде звена с регулируемой зоной нечувствительности, которое включено между датчиком частоты вращения и сумматором, второй вход которого подключен к задатчику частоты вращения и к входу компаратора, а выход через первый из введенных ключевых элементов соединен с вторым входом логического переключающего устройства, соединенным также через второй из введенных ключевых элементов с выходом регулятора частоты вращения, при этом управляющие входа введенных ключевых элементов соединены с выходом компаратора, а управляющий вход нелинейного звена с зоной нечувствительности подключен к датчику частоты яващений.