SU1145438A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель,  корна  обмотка которого подключена к усилителю мощности, задатШк частоты вращени , регул торы частоты вращени  и тока  кор , при этом к суммир щему и вычитающему входам регул тора частоты вращени  подключ ны соответственно задатчик и датчик частоты вращени , а выход регул тоpa частоты вращени  соединен с первым суммирующим входом регул тора тока  кор , а также датчик тока  кор  и дифференцирующее звено, отличающийс  тем, , с целью повышени  точности регулировани  частоты вращени , регул тор тока  кор  снабжен втор№с суммирующим входом и введен нелинейный элемент с характеристикой /i/-:lo -Kjd) при где KI , Кг - коэффициенты пропорциональности; i - ток  кор ; 1в- наибольшее допустимое значение тока  корл, вход которого подключен к датчику тока, а выход - к второму суммирующему входу регул тора тока  кор , вычитающий вход которого через дифференцирующее звено соединен с датчиком частоты вращени .

Description

I Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  1|спольз вани  в промышленном автоматизирова ном оборудовании различного назначе ни . Известен электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель , элемент сравнени , задатчик частоты вращени  и датчик тока,1под ключенные к суммирующим входам элемен та сравнени , датчик частоты вращени , подключенный к вычитающему вхо ду элемента сравнени , усилитель мо ности, вход которого подключен к выходу элемента сравнени , а выход соединен с  корной обмоткой электродвигател  .Введение положительной обратной св зи по току в таких электроприводах позвол ет повысить точность регулировани  С1 3. Недостаток этих электроприводов невысокие динамические характеристики , так как при положительной обратной св зи по току в системе имею место перегрузки по току в переходных режимах. Наибодее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  электропривод, содержащий электродвигатель посто нного тока независимого возбуждени ,  корна  обмотки которого подключена к усилителю мощ ности, задатчик частоты вращени , регул торы частоты вращени  и тока  кор , при этом к суьширующему и вычитаницему входам регул тора частоты вращени  подключены соответственно задатчик и датчик частоты вра щени , а выход регул тора частоты вращени  соединен с первьм суммирующим входом регул тора тока  кор  а также датчик тока  кор  и диффере цирующее звено. В этом электроприво де датчик тока  кор  через регул то коэффициента обратной св зи подключен к вычитающему входу регул тора тока  кор , а к управл ющему входу регул тора коэффициента обратной св зи чер(Ез последовательно соедине ные дифференцИрукщее звено и звено с зоной нечувствительности подключен датчик статической нагрузки. Изменение коэффициента обратной св зи по току в зависимости от скорости изменени  м жента на валу электродвигател  повышает качество регулировани  частоты вращени  в пе реходных режимах 2. 38 Однако это устройство характеризуетс  невысокой точностью в установившихс  режимах. Цель изобретени  - повышение точности регулировани  частоты вращени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электропривод посто нного тока , содержащий электродвигатель,  корна  обмотка которого подключена к усилителю мощности, задатчик частоты вращени , регул торы частоты вращени  и тока  кор , при этом к суммирующему и вычитающему входам регул тора частоты вращени  подключены соответственно задатчик и датчик частоты вращени , а выход регул тора частоты вращени  соединен с первьм ..суммирующим входом регул тора тока  кор , а также датчик тока  кор  и дифференцирующее звено, регул тор тока  кор  снабжен вторьм суммирующим входом и введен нелинейный элемент с характеристикой K(i) при при /i/ 5(1) где K;,,Kj - коэффициенты пропорциональности; i - ток  кор ; 1 - наибольшее допустимое значение тока  кор , вход которого подключен к датчику тока, а выход - к второму суммирующему входу регул тора тока  кор , вычитакщий вход которого через дифференцирующее звено соединен с датчиком частоты вращени . На фиг. «1 изображена функциональна  схема электропривода; на фиг.2 характеристика нелинейного элемента; на фиг. 3 - пример выполнени  нелинейного элемента с такой характеристикой . Электропривод посто нного тока (фиг. 1) содержит электродвигатель 1,  корна  обмотка которого подключена к усилителю 2 мощности, задатчик 3 частоты вращени , регул тор 4 частоты вращени , регул тор 5 тока  кор , при этом к суммирующему и вычитающему входам регул тора 4 частоты вращени  подключены соответственно задатчик 3 и датчик 6 частоты вращени , а выход регул тора 4 частоты вращени  соединен с суммирующим входом регул тора 5 тока  кор , а также датчик 7 тока  кор  и дифференцирующее : J звено 8. В электропривод введен нелинейный элемент 9, вход которого подключен к датчику 7 тока, а выход к второму суммирующему входу регул тора 5, вычитывающий вход которого через дифференцирующее звено 8 соеди нен с датчиком 6 частоты вращени . На структурной схеме электродвигател  1 обозначено: r,L - активное сопротивление и индуктивность обмотки  кор ; С - конструктивна  посто нна  I - момент инерции нагрузки, приведенный к валу электро двигател ; Нц - статический момент нагрузки; S - оператор Лапласа. На фиг .21,, - наибрльшее допустимое значение тока  кор . Нелинейный элемент 9 (фиг. 3) содержит операционные усилители 10-13 резисторы 14 и 15 на входе и в цепи обратной св зи усилител  10, резистор 16 в цепи обратной св зи усилите л  11, регулируемые резисторы 17-19 . резисторы 20 и 21 на входе усилител  j12 и резистор 22 на его выходе, а также резисторы 23 и 24 на входе и I резистор 25 в цепи обратной св зи усилител  13. Кроме того, устройство содержит диоды 26-29, полевые транзисторы 30 и 31,.бипол рный тран зистор 32 и резистор 33. Операционные усилители 10 и 11, резисторы 14-16 и диоды 26-29 образуют вьтр митель , на вход которого подаетс  сигнал i с датчика тока  кор . Выход выпр мител  соединен с пороговым элементом, выполненньм на операционном усилителе 12 и резисторах 17, 20 и 21. Электропривод работает следующим образом. На входе регул тора 4 частоты вращени  формируетс  сигнал, равный разности высходньос сигналов задатчика 3 и датчика 6 частоты вращени  электродвигател  и представл ющий ошибку регулировани . Этот сигнал преобразуетс  корректирующей цепью регул тора в соответствии с выбранным законом регулировани , например пропорционально-интегральным, и пбступает на первый суммирующий вход ре гул тора 5 тока  кор . На второй суммирующий вход регул тора 5 пос384 тупает выходной сигнал нелинейного элемента (i), завис щий от тока  кор  электродвигател , на вычитающий - сигнал, пропорциональный производной частоты вращени , т.е. угловому ускорению электродвигател  т, - к к J а - 14 l / ; . « 6 d t где Kg, Kg - коэффициенты передачи дифференцирующего звена 8 и датчика 6 частоты вращени . Алгебраическа  сумма сигналов преобразуетс  корректирующей цепью регул тора 5 в соответствии с выбранным законом и поступает на усилитель 2 мощности, к выходу которого подключена  корна  обмотка электродвигател  1. Характеристика нелинейного элемента в F(i) формируетс  таким образом, чтобы при токах, не превышающих допустимый IQ дл  конкретных электродвигател  и усилител  мощности, обратна  св зь по току бьта положительной , при токах,превьшающих 1 отрицательной . В режимах, характеризующихс  малыми отклонени ми сигнала задани  и момента нагрузки, ток элeктpo твигaтел  не превышает допустимый 1, обратна  св зь по току при этом  вл етс  положительной. В этом случае результирующий сигнал на входе регул тора 5 равен разности ,-.,, где К - коэффициент передачи датчика тока. При . Это есть статический момент нагрузки двигател , т.е. Uj - и, С i - I В результате в электроприводе осуествл етс  регулирование по возмущающему воздействию - моменту нагрузки , что обеспечивает высокую точность регулировани  скорости. В переходных режимах, характери- . зующихс  значительными изменени ми сигнала задани  и момента нагрузки при превьш ении током значени  1д , обратна  св зь по току становитс  отрицательной. В результате электропривод работает в режиме стабилизации тока, т.е. действует токова  отсечка. Нелинейный элемент с характеристикой К i при /i/ lo -Kj i при /i/ , I может быть выполнен с помощью разли ных нелинейных элементов. Изображенна  на фиг. 3 схема работает следуюа ш образом. Сигнал i, пропсрциональньй току, поступает на вход выпр мител , на выходе которого фотмадруетс  модуль /i/. Выходное напр жение порогового элемента может принимать два значени : +1С при /i/ lo и -Kj при /i/7/lj, следовательно,сигнал на выходе порогового элемента соответс вует знаку разности (/i/-I), т.е. sign (/i/-I,). Выходное напр жение нелинейного элемента при /i/ I, при /i/ 7 (, ;Kj(i) Напр жение срабатывани  порогово го элемента соответствует максималь но допуст1Вд 4у току 1 и регулирует с  резистором t7. Функцию блока перемножени  выполн ют вычитакщее уст ройство на операционном усилителе и резисторах 23-25 ключи на полевы транзисторах 30 и 31 и резисторы 1 и 19. Ключ на транзисторе 32 и рези

(i) торах 22 и 23 служит дл  преобразовани  уровн  выходного сигнала порогового элемента. Если /i/X I,, напр жение на выходе порогового элемента положительное, транзистор 32 заперт, Напр жение на его коллекторе отрицательное . При этом ключ на полевом транзисторе 30 закрыт, а ключ на полевом транзисторе 31 открыт. Выходное напр жение усилител  13 имеет пол рность, совпадаюпгую с пол рностью входного сигнала i, и равно , Коэффициент К настраиваетс  с помощью резистора 19. Если /i/7/I, выходное напр жение порогового элемента на усилителе 12 отрицательное, транзистор 32 открыт, напр жение на «го коллекторе равно 0. В этом случае ключ на транзисторе 30 открыт, а клоч на транзисторе 31 закрыт. Сигнал на выходе операционного усилител  13 имеет знак, противоположный знаку сигнала i, и равен -К. Коэффициент Kj регулируетс  с помощью резистора 18. Таким образом, предлагаема  структура электропривода пос±о нного тока обеспечивает повышенную точность ре гулировани  скорости при ограничении тока на допустимом уровне в переходных режимах. Применение электропривода в автоматизированном промьшшеннсж оборудовании , например в станках с числовьм програю1нь 1 управлением, позвол ет повысить эффективность и качество работы агрегатов, а также качество выпускаемой продукции.

о

1о i

PU2.Z

Фиг.

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к усилителю мощности, задатчик частоты вращения, регуляторы частоты вращения и тока якоря, при этом к суммирующему и вычитающему входам регулятора частоты вращения подключены соответственно задатчик и датчик частоты вращения, а выход регулято ра частоты вращения соединен с первым суммирующим входом регулятора тока якоря, а также датчик тока якоря и дифференцирующее звено, отличающийся тем, чТо, с целью повышения точности регулирования частоты вращения, регулятор тока якоря снабжен вторьм суммирующим входом и введен нелинейный элемент с характеристикой

   F(i) =

   K,(i) _:K₂(i) при /1/ < I„ при /£/?. Ι_β> где К,, К- коэффициенты пропорциональности;

   i - ток якоря;

   1о~ наибольшее допустимое значение тока якоря, вход которого подключен к датчику тока, а выход - к второму суммирующему входу регулятора тока якоря, вычитающий вход которого через дифференцирующее звено соединен с датчиком частоты вращения.

   >

   1145438 2

   I

   Однако это устройство характеризуется невысокой точностью в уста-