SU1159139A1 - Электропривод посто нного тока с двухзонным регулированием скорости - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СКОРОСТИ, содержацшй электродвигатель,  корь которого подключен к силовому преобразователю с системой регулировани  тока, в цепь управлени  которого включены последовательно соеданенные задатчик скорости, первый узел сравнени  и регул тор скорости , а обмотка возбуждени  подключена к управл емому возбудителю с системой регуICf-CON-BKAJ П «A, Tfrr :r-;- H SiiiiJiiOi-EKA лировани  потока, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узел сравнени  и регул тор ЭДС, а также датчик напр жени  на  коре, датчик тока  кор  и блок делени , вход делител  которого соединен с датчиком потока, а выход - с вычитающим входом первого узла сравнени , о т л и ч а jk ) щ и и с   тем, что, с целью повышени  быстродействи . и надежности работы, в него введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, два сумматора, первый из которых с ограничением выходного сигнала, а также последовательно соединенные интегратор, и двухвходовый инвертирующий усилитель, выход которого подключен к входу делимого блока- делени  (Л и к первому входу интегратора,, второй вход которого соединен с датчиком напр жени   кор , а третий вход и второй вход двухвходовою инвертирующего усилител  с датчиком тока  кор , при этом вторые входы обоих сумматоров св заны с датчиком напр жени  на  коре, выход второго ел сумматора подключен к вычитающему вхосо ду второго узла сравнени , а вход инвертирующего усилител  соединен с выходом 00 двухвходового инвертирующего усилител . со

Description

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно, к системам подчиненного ретулировани  электропривода, и может быть применено в быстродействующих электроприводах с двухзонным регулированием скорости без применени  тахогенераторов и npk необходимости зашиты коллектора электродвигател  от перенапр жений. Известен электро51ривод посто нного тока с двухзонным регулированием скорости, содержаишй последовательно соединенн1.1е  корь эле:ктродвигател , силовой преобразователь с системой регулировани  тока, регул тор скорости, первый узел сравнени  с тахогенератором в обратной св зи, эадат шк скорости, а также последовательно соединенные обмотку возбуждени , управл емый воз дитепь с системой регулировани  потока возбуждени , регул тор ЭДС, второй узел сравнени  с датчиком ЭДС в обратной св зи, задатчик ЭДС 1., Недостатком известного электропривода  вл етс  то, что в неМ примен етс  тахоге нератор, вызывающий вследствие оборотных пульсаций, особенно у низкооборотных пре дельной МО1Щ10СТИ электродвигателей, повышенные пульсации тока  кор  и дополнител ный нагрев электродвигател . Кроме того, отсутствие затциты коллектора от перенапр жений снижает надежность работы электропривода .. Известен также электропривод посто нного тока с двухзонным регулированием скоpoct«i содержащий систему управлени  напр жением  кор  электродвигател , а также систему управлени  его возбузкдени  с регул тором ЭДС, узлом сравнени  с датчиком ЭДС в обратной св зи, -состо щим из датчика напр жени   кор , датчика тока  кор , последовательно соединенных инвертора , св занного входом с датчиком напр жени , и двух сумматоров, первый из которых св зан входом с датчиком тока, а второй - с инверторюм, а также эадатчиком ЭДС (2). Этот электропривод обеспечивает защиту коллектора электродвигател  от перенапр жений путем переключени  .на регулирование напр жени   кор  вместо регулировани  ЭДС при достижении номинального зна .чега  напр жени  на зажимах  кор . Однако вследствие ттерционного ввода сигнала напр жени   кор  от датчика напр  жени  дл  измерени  ЭДС в извеспюм эле роприводе не исключаютс  перенапр жени  на коллекторе в динамике, при усилении пол  электродвигател  в процессе его замед лени . Что снижает надежность работы элект ропрйвода. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  электропривод пост() нного тока с авухзонным регулированием скорости, содержащий электродвигатель,  корь которого подключен к силовому преобразователю с системой регулировани  тока , в цепь управлени  которого рключены последовательно соединенные задатчик скорости , первый узел сравнени  и регул тор скорости ,-а обмотка возбуждени  подключена к управл емому возбудителю с системой регулировани  потока, в цепь управлени  которого включен последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узеЛ сравнени  и регул тор ЭДС, а также Датчик напр жени  на  коре, датчик тока  кор  и блок делени , вход делител  которого соединен с датчиком потока, а выход - с вычитающим входом первого узла сравнени  |3}. . Однако такой электропривод не обеспечивает быстрс действующего регулировани  скорости вследствие инерционного измере ни  ЭДС электродвигател , а также не обеспечивает защить коллектора электродвигател  от перенапр жений, что снижает надежность работы электроп 7ивоДа. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и надежности работы электропривода ,.4 . Цель достигаетс  тем, что в электропривод посто нного тока с двухзонным регулированием скорости, содержа1Ций электродвигатель ,  корь которого подключен -к силовому преобразователю с системой регулировани  тока, в цепь управлени  которого включены посл1едовательно соединенные задатчик скорости, первый узел сравнени  и регул тор скорости, а o6ivitoTKa возбуждени  подключена к управл емому возбудителю с системой регулировани  потока, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные задатчик: ЭДС, второй узел сравнени  и регул тор ЭДС. а также датчик напр жени  на  коре, датчик тока  кор  и блок делени , вход делител  которого соединен с датчиком потока, а выход - с вычитающим входом первого узла сравнени , введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, два сумматора, первый из которых с ограничением выходного сигйала, а также последовательно соединённые интегратор и двухвходовйй инвертирующий усилитель, выход которого подключен к входу делимого блока делен: и к первому входу интегратора, второй вход которого соединен дапиком напр жени  на  коре, а третий вход и второй вход двухвходового инвертирующего усилител  - с датчиком тока  кор , при 3 этом Вторые входы обоих сумматоров св заны с датчиком напр жени  из  коре, выход второго сумматора подключен к . вьгчитаютцему входу второго узла сравнени , а вход инвертирующего усилител  соединен с выхог.эм двухвходового инвертирующего усилител . На чертеже изображена функциональна  схема электропривода. Электропривод содержит электродвигатель ,  корь 1 которого подключен к силовому преобразователю 2 с системой регулировани  тока, в цепь управлени  которого включены последовательно соединеннь1е задатчик 3 скорости, узел 4 сравнени  и регул тор 5 скорости, а обмотка 6 возбуждени  подключе и к управл емому возбудителю 7 с системой регулировани  потока, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные зад чик 8 ЭДС, узел 9 сравнени  и регул тор 10 ЭДС, а также датчик I напр жени  на  коре, датчик 12 тока и блок 13 дел ни , вход делител  которого соединен с датчиком 14 потока, а выход. - с вычитающим входом узла 4 сравнени . В злектроприрод введены последовательно со диненные инвертирующий усилитель 15, сумматоры 16 к П, первый из которых с ограничением ВЫХОДНОГО сигнала, а также последовательно соединенные интегратор 18и двухвходовый инвертирующий усилитель 19, выход которого подключен к вх делимого блока 13 делени  и к первому входу интегратора 18, второй вход которо го соединен с датчиком И напр жени   кор , а третий вход и второй вход двухвходового инвертирующего усилител  19- с датчиком 12 тока  кор , при зтом вторые входы обоих сумматоров св заны с датчиком напр жени   кор , выход сумматора 17 подключен к вычитающему входу узла 9 сразнени , а вход инвертирующего усилител  15 соединен с выходом двухвходового инвертирующего . усилител  19. Силовой преобразователь 2 включает в себ  систему 20 регулировани  тока с узлом 21 сравненн . Регул тор 5 скорости может содержать корректирующие злементы .дл  оптимизаш1н пепеходньк процессов при изменении злекгромеханической посто нной времени электропривода соответственно изменению потока возбуждени , а также дл  ограничени  произвогдой тока  кор . В состав управл емого возбудител  7 . входит система 22 регулировани  потока с узлом 23 сравнени . 94 Регул тор 10 ЭДС может содержать корректирующие злементы дл  оптимизации переходных процессов при изменении параметров объекта регулировани  ЭДС. Электропривод работает следующим образом .,: Сигнал задани  Ц на скорость  кор  1 от задатчика 3 скорости сравниваетс  в узпе 4 сравнени  с сигналом ь) обратной св зи по скорости с выхода блока 13 делени , и их разность преобразуетс  регул тором 5 скорости в сигнал задани  на ток  кор . Сигнал задани  на ток преобразуете системой 20 регулировани  тока  кор , вход щей в силовой преобразователь 2, а выпр млентгое напр жение, которое до достижени  поминального значени  соответствует заданию на скорость, подаетс  к  корю 1 в качестве питающего. При изменении питающего нагф жени  измен етс  скорость  кор  1. Сигнал (О обратной св зи по скорости образуетс  на блока 13. делени  в соответствии с выражением ы в. /с .1/ где t - величина ЭДС  кор  1; и - поток возбуждени , образуемый обмоткой 6 возбуждени  и измер емый датчиком 14 потока возбуждени ; С - посто нна . Величина ЭДС  кор  I равна а U-vR(pT |) где U,i - напр жение и ток  кор  I; R,Tj, - сопротивлепие и электромагнитна  посто нна   кор  1. Сигнал, пропорциональный ЭДС е , снимаетс  с инвертарованием с выхода усилител  19, образующего вместе с интегратором 18 контур, функционирующий в соответствии с уравнением r,V(), где и„,к ,д выходной сигнал и коэффициент усилени  усилител  19; передаточные коэффициенты, датчиков 12 тока и 11 напр жени   кор ; 4 - посто нна  интегрировани  интегратора J8.

Из уравне1ш  (3) можно получить

.

(р,}

y,q

. Р .

Если параметры К, К и Т в такими, чтобы

%- У

м

то уравнение (4) будет иметь вид К a-iR(pT + l)

l9 н

г

.

шш, уштыва  уравнение (1) ,

XH

РТ,

(5)

т.е. выходной сигнал U,, усилител  19 прогюрционахген ЭДС е и имеет запаздывание относительно величины а. , соответствующее посто нной времени Т /К . При большом {Коэффициенте усилени  К усилител  19, запаздывание Т /К Практического значени  не имеет, т.е. сигнал ЭДС подводитс  к блоку 13 делени , к его входу Делимое, от усилител  19 практически безынерционно, благодар  чему повь1шаетс  быстродействие регулировани  скорости (о.

Пока ЭДС в при увеличении скорости м не достигла номинального значени  а. , задаваемого задатчика 8 ЭДС, регул тор 10 ЭДС гасыщен и его уровень насыщени  соответствует заданию номинального значени  Л/ потока возбуждени . Это задание отрабатываетс  системой . 22 регулировани  потока возбуждени , который при этом поддерживаетс  посто нным и равным заданию (т.е. номинальному значению) . Сигнал е , пропорциональный ЭДС, подводитс  к узлу 9 сравнени  через инвертирующий усилитель 15 и сумматоры 16 и 17; Поскольку сигнал напр жени  Ц подводитс  к входам сумматоров 16 и 17, а сумматоры 16 и 17 инвертируют выходной сигнал, то к входу узла 9 сравнени  сигнал U не проходит.

При ; величенин скорости ы и ЭДС е и приближении последних к номинальному значению утЛё1П)Шаетс  сигнал рассогласовани  на выходе, узла 9 сравнегга , и регул тор 10 ЭДС выходит из ограничени . .Уменьшаетс  сигнал f задани  потока возбужде91396

ни  на входе системы 22 регулировани  и, соотпетственно, уменьшаетс  поток возбуж- . ден.ил . Рег; лирова1 ие скорости 6J  кор  1 всгупает во вторую зону - зону ре5 гулировани  потока возбуждени  Ч При этом регул тором 10 ЭДС поддерживаетс  посто нной ЭДС  кор  1: ё . Если при этом возрастает нагрузка на злектродвигатель и. увеличиваетс  ток -i  кор  1,

10 то соответственно увеличиваетс  напр жение Ч на зажимах  кор  1. При увеличении тока до номинального значени  1 капр жение U достигает также номинального значени  U . При дальнейшем увеличении тока

t5 и поддержании ЭДС посто нной, равной е„, напр жение U увеличивалось бы сверх номинальной величины (и Uy), что недопустимо дл  коллектора  кор  1. Поскольку сумматор 16 имеет ограничение выходного сигнала,

-., равное

20 ff.)

ио е„.и„,

а сшналы.е и 14 арифметически суммируютс  на входе сумматора 16, то при последний .входит в зону насыщени  и не нропускает входные сигналы а и U .На входе узла 9 сравнени  при этом имеет место сумма сигналов, котора  регул тором 10 ЭДС доЛжна бытъ сведена к нулю, т.е.

(7)

- о U о,

Величина UQ соответствует выражению (6), и при подстановке его в уравнение (7),

получаем

U- UH ,

т.е. регул тор 10 ЭДС переключаетс  на поддержание посто нства напр жени  на зажимах  кор  1, равного номинальному значению , благодар  чему осуществл етс  Защита коллектора  кор  ,1 от перенапр же.ний.

Поск:ольку к узлу 9 сравнени , подвод тс  безынерционно сигналы ЭДС или напр жени , то в динамике, при усилении пото-ка возбуждени  Ч в процессе снижени  скорости {замед)1ении)  кор  1, не имеет места перерегулирование ЭДС и напр жени  на зажимах  кор ,, а также исключаютс  перенапр жени  на коллекторе.

Таким образом, в электроприводе посто нного тока с двухзонным регулированием ; скорости достигаетс  повышение бмстродей53 стви  регулировани  скорости и обеспечиваетс  защита коллектора электродвигател  от перенапр хсений, т;е. повышаетс  надежность работы.

iftzH R kvo

w I ii

ен

P5

8

fH Ш-

I

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СКОРОСТИ, содержащий электродвигатель, якорь которого подключен к силовому преобразователю с системой регулирования тока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик скорости, первый узел сравнения и регулятор скорости, а обмотка возбуждения подключена к управляемому возбудителю с системой регупирования потока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узел сравнения и регулятор ЭДС, а также датчик напряжения на якоре, датчик тока якоря и блок деления, вход делителя которого соединен с датчиком потока, а выход — с вычитающим входом первого узла сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия. и надежности работы, в него введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, два сумматора, первый из которых с ограничением выходного сигнала, а также последовательно соединенные интегратор, и двухвходовый инвертирующий усилитель, выход которого под- 5 ключей к входу делимого блока деления и к первому входу интегратора,, второй вход которого соединен с датчиком напряжения якоря, а третий вход и второй вход двухвходового инвертирующего усилителя — с датчиком тока якоря, при этом вторые входы обоих сумматоров связаны с датчиком напряжения на якоре, выход второго сумматора подключен к вычитающему входу второго узла сравнения, а вход инвертирующего усилителя соединен с выходом двухвходового инвертирующего усилителя.

   вгТОТТ'·’ П5

   1 1159139 2