SU1264287A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  электродвигател ми с двухзоннь(м управлением частотой вращени . Повьшение надежности обеспечиваетс  тем, что контур регулировани , ofipasoBaHHbm регул тором 16 напр жени , вентильным преобразователем 3 и датчиком 9 напр жени , обеспечивает стабилизацию коэффициента передачи пр мого канала усилени  при изменени х коэффициента передачи преобразовател  3, св занных с изменением напр жени  сети, а также служит дл  частичной динамической компенсации запаздываний в преобразователе 3, Кроме того , осуществл етс  защита от опрокидывани  инверторного режима путем сравнени  на входе блока 14 сравнени  сигналов с выхода блока 13 нелинейности и сигнала с выхода датчика I7 амплитуды напр жени  сети. При приближении соотношени  амплитуды напр жени  сети и ЭДС электродвигател  к с Ф опасному пределу на выходе блока J.4 сравнени  по вл етс  положительный сигнал, на выходе блока 18 нелинейС ности по вл етс  сигнал, который, поступа  на вход управлени  ограничением блока 5, вызывает уменьшение тока возбуждени  и ЗДС электродвигател . 2 3. п. ф-ль. 5 ил.

Description

щ-

(puf f

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  электродвигател ми посто нного тока в схемах электроприводов с двухзонным управлением частотой вращени  главных приводов прокатных станов, экскаваторов и других ответственных , механизмов.

Цель изобретени  - повьшшние надежности и КПД электропривода,

На фиг.1 изображена функциональна  схема электропривода посто нного тока; на фиг.2 - схема первого адаптивного фильтра; на фиг.З - схема второго адаптивного фильтра; на фиг.4 - схема блока.регулируемого ограничени ; на фиг.З - схема интегратора с регулируемой посто нной времени.

Электропривод (фиг.1) содержит электродвигатель 1, обмотка 2 возбуждени  которого подключена к вентильному преобразователю 3, в цепь управлени  которого ёключены последовательно соединенные задатчик 4 минимального тока возбуждени , блок 5 регулируемого ограничени  и регул тор 6 тока возбуткдени  с подключенным к его входу датчиком 7 тока возбуждени , датчики 8 и 9 тока  кор  и напр жени  возбуждени , сумматор 10, фильтры П и 12, блок 13 нелинейности с характеристикой типа зоны нечувствительности с выделением модул  и блок 14 сравнени . Электропривод со-держит также датчик 15 напр жени  на  коре электродвигател , регул тор 16 напр жени  возбуждени , датчик 17 амплитуды напр жени  сети, блок 18 нелинейности с характеристикой типа зоны нечувствительности и блок 19 выделени  модул , при этом фильтр 11 выполнен адаптивным с фильтрацией сигналов высокой частоты, а фильтр 12 - адаптивным с фильтрацией сигналов низкой частоты, регул тор 16 напр жени  возбуждени  включен между регул тором 6 тока возбуждени  и управл ющим входом вентильного преобразовател  3 и его второй вход соединен с выходом датчика 9 напр жени  возбуждени , выход которого вместе с выходом датчика 7 тока возбуждени  подключен к входам сумматора 10, соединенного своим выходом с входами адаптивных фильтров 11 и 12, управл ющие входы которых соединены с выходом датчика 7 тока возбуждени , выход адаптивного фильтра 11 подключен к дополнительному входу регул тора 7 тока возбуждени , выход адаптивного фильтра 12, как и выход блока нелинейности 18, - к входу управлени  ограничением блока 5 регулируемого ограничени , второй вход которого через блок 19 выделени  модул  соединен с датчиком 8 тока  кор , причем

вход блока 18 нелинейности через блок 14 сравнени  св зан с выходами датчика 17 амплитуды напр жени  сети и блока 13 нелинейности, вход которого подключен к выходу датчика 15 напр жени  на  коре;  корь электродвигател  1 подключен к вентильному пре--образователю 20.

Адаптивный фильтр 11 (фиг.2) содержит интегратор 21 с регулируемой

посто нной времени и последовательно соединенные усилители 22 и 23, вход первого из которых  вл етс  входом фильтра, а выход второго - его выходом , при этом интегратор 21 включен

в цепь обратной св зи усилителей 22 и 23, а его вход изменени  посто нной времени через блок 24 нелинейности соединен с управл ющим входом фильтра.

Адаптивный фильтр 12 (фиг.З) содержит апериодическое звено с регулируемой посто нной времени, выполненное в виде операционного усилител  25, вход и выход которого  вл ютс 

соответственно входом и выходом фильтра , а в цепь обратной св зи включен резистор 26, вывод которого, подключенный к выходу усилител  25, соединен с одним из выводов резистора 27,

второй вывод которого через конденсатор 28 подключен к входу усилител  25 и к стоку полевого транзистора 29 с изолированным затвором, исток которого подключен к общей шине, а затвор - к вьцсоду блока 30 нелинейности , вход которого  вл етс  управл ющим входом фильтра. На входе операционного усилител  25 включен резистор 31 .

Claims (3)

1. Клок 5 регулируемого ограничени  (фиг.4) содержит пропорциональный усилитель 32, инвертирующий вход которого соединен с катодами диодов 33 и 34. Ограничивающий вход пропорционального усилител  32 присоединен к выходу источника 35 противофазных подпирающих напр жений. Аноды диодов 33 и 34  вл ютс  входами блока. Входы источника 35 противофазных подпирающих напр жений  вл ютс  входами управлени  ограничением. Выход пропорционального усилител  32  вл етс  выходом блока. Интегратор 21 с регулируемрй посто нной времени (фиг.5) содержит операционный усилитель 36, вход которого присоединен к первому выводу резистора 37, второй вывод которого  вл етс  входом интегратора, и через конденсатор 38 - к первому выводу ре зистора 39 и стоку полевого транзистора 40 с изолированным затвором, ко торые вместе образуют делитель напр  жени . Исток полевого транзистора 40 присоединен к общей шине, а затвор к входу, который  вл етс  управл ющим входом интегратора. Второй вывод второго резистора 39 присоединен к выходу операционного усилител  36, который также  вл етс  выходом интегратора . Электропривод работает следующим образом. При отсутствии напр жени  на выходе преобразовател  20 в цепи  кор  и после длительной сто нки ток в цепи  кор  электродвигател  I отсутству ет. Поэтому напр жение на выход( дат чика 8 тока  кор  и блока 19 выделени  модул  отсутствует, а сигнал задари  управлени  ограничением блока 5 регулируемого ограничени  определ  етс  только сигналом, поступающим с выхода задатчика 4 минимального тока возбуждени . При этом на выходе блока 5 регулируемого ограничени  находитс  минимальный сигнал, который обуславливает минимальные сигналы на выходах регул тора 6 тока возбуждени , регул тора 16 напр жени  возбуждени  и вентильного преобразовате л  3 в цепи обмотки 2 возбуждени . Ток в обмотке 2 возбуждени  электро- j дпигател  минимален, что обуславливает минимальный нагрев обмотки 2. В этом режиме сигналы на выходах датчика 7 тока возбуждени  и датчика 9 напр жени  возбуждени  равны и на выхо-50 де сумматора 10 сигнал равен нулю, а следовательно, равны нулю сигналы на выходах первого фильтра 11 и 12. При нулевом напр жении на  коре электродвигател  I равны нулю сигналы на выходе датчика I5 напр жени  на  коре и на выходе тре1ьего блока 13 нелинейности. Сигнал с выхода блока 13нелинейности сравнива.етс  в блоке 14сравнени  с сигналом, поступающим с выхода датчика 17 амплитуды напр жени  питающей сети переменного тока, не равным нулю, В результате на выходе блока 14 сравнивани  сигнал отрицателен , следовательно, на выходе блока 18 нелинейности сигнал отсутствует . Таким образом, сигналы на входах управлени  ограничением отсутствуют . В этом режиме блок 5 регулируемого ограничени  (фиг.4) работает следующим образом. При отсутствии сигналов на входах управлени  ограничени- ем сигнал на выходе источника 35 противофазных напр жений определ етс  сигналом, поступающим от источника посто нного напр жени  (на фиг.4 источник посто нного напр жени  не указан ) ,  вл етс  максимальным и не ограничивает сигнал на выходе пропорционального усилител  32. В результате на выходе блока 5 регулируемого ограничени  получаетс  сигнал, пропорциональный сигналу задани  минимального тока возбуждени , поступающему с выхода задатчика 4, так как сигнал на выходе блока 19 выделени  модул  отсутствует При разгоне  кор  электродвигател  I растет ток на выходе преобразовател  20, по вл етс  сигнал на входе датчика 8 тока и блока 19 выделени  модул . Когда сигнал на выходе блока 19 выделени  модул  становитс  больше сигнала на выходе задатчика А, диод 33 в схеме блока 5 регулируемого ограничени  запираетс , а диод 34 отпираетс  и сигнал на выходе, блока 5 регулируемого ограничени  определ етс  сигналом на выходе блока 19 выделени  модул . При этом начинают расти напр жени  на выходе регул то .ров 6 и 16 тока возбуждени  и напр жени  возбуждени , на выходе вентильного преобразовател  4 и датчиков 9 напр жени  возбуждени . Под действием напр жени  на выходе вентильного преобразовател  3 начинает расти ток в обмотке 2 возбуждени . Так как ток обмотки 2 вследствие ее индуктивнрсти растет медленнее, чем напр жение, то напр жение на выходе датчика 7 тока возбуждени  растет медленнее, чем на выходе датчика 9 напр жени  возбуждени . Поэтому на выходе сумматора 10 S по вл етс  сигнал, который пропорцио нален |k .„..J4 и„-(.-оЧ)-:ц uRpig), напр жение на обмотке 2 буждени ; RQ - сопротивление обмотки 2 воз буждени  в холодном состо нии; ij - ток в обмотке 2 возбуждени  L - индуктивность рассе ни  обмотки 2 возбуждени ; Ng- число витков обмотки возбуж дени ; Рд - полезный магнитный поток; otutgRg - изменение сопротивлени  об мотки 2 возбуждени  под действием нагрева; об - температурный коэффициент Адаптивный фильтр 11,  вл ющийс  реальным дифференцирующим звеном, об разует на выходе сигнал, равный L lk. w, i ч dt dt так как относительно медленно мен юща с  составл юща  при дифференцировании становитс  практически равной нулю. Сигнал с выхода фильтра 11 поступает на вход регул тора 6 тока возбуткдени , в результате чего обеспечиваетс  динамическа  стабилизаци  контура регулировани  тока возбуждени . Дифференцирование осуществл етс  за счет включени  в пр мой канал двух пропорциональных усилителей 22 и 23, а в канал обратной св зи - интегратора 21 с регулируемой посто нной времени (фиг.2). Регулирование посто нной времени, котора  определ  етс  сопротивлением резистора 37 и емкостью конденсатора 38 (фиг.5), осуществл етс  за счет изменени  условий зар да конденсатора 38. Изме нение условий зар да осуществл етс  за счет изменени  напр жени  на выхо де делител  напр жени , состо щего из резистора 39 и полевого транзистО ра 40, на затвор которого поступает сигнал с выхода датчика 7 тока возбуждени , обработанный с помощью бло ка 24 нелинейности. Это изменение па раметров цепи зар да конденсатора 38 приводит к изменению эквивалентной посто нной времени фильтра в соответ 876 ствии с изменени ми электромагнитной посто нной времени обмотки возбуждени . В результате обеспечиваетс  стабилизаци  формы переходных процессов, что обеспечивает повышение надежности . Адаптивный фильтр 12 (фиг.З)  вл етс  апериодическим звеном с регулируемой посто нной времени и служит дл  выделени  из сигнала, поступающего с сумматора 10, составл ющей, пропорциональной Lg utgR V Сигнал с выхода фильтра 12 поступает на вход управлени  ограничением блока 5 регулируемого ограничени  и служит дл  ограничени  задани  на ток во-збуждени  в зависимости от нагрева обмотки 2 возбуждени . При этом уменьшаетс  напр жение на выходе источника 35 (фиг.4) и, следовательно, напр жение на выходе блока 5 регулируемого ограничени . В результате ограничиваетс  нагрев обмотки 2 возбуждени  и повышаетс  надежность. Изменение посто нной времени адаптивного фильтра 12 осуществл етс  за счет изменени  условий зар да конденсатора 29, которое осуществл етс  путем изменени  напр жени  на выходе делител  напр жени , образованного резистором 27 и полевым транзистором 29. Блок 30 нелинейности формирует при этом закон изменени  сопротивлени  перехода сток - исток полевого транзистора 29 таким образом, чтобы частота среза адаптивного фильтра 12 мен лась пропорционально изменению электромагнитной посто нной времени обмотки 2 возбуждени . Контур регулировани , образованный регул тором 16 напр жени , вентильным преобразователем 3 и. датчиком 9 напр жени , обеспечивает стабилизацию коэффициента передачи пр мого канала усилени  при изменени х коэффициента передачи преобразовател  3, св занных с изменением напр жени  сети, а также служит дл  частичной динамической компенсации запаздываний в преобразователе 3. В результате также повышаетс  стабильность переходных процессов и; следовательно, надежность работы электропривода. В электроприводе дл  повышени  его надежности предусмотрена также защита от опрокидывани  инверторного режима преобразовател  20 при возкикновении недопустимого соотношени  между ЭДС  кор  электродвигател  и амплитудой переменного напр жени , подведенного к сетевым зажимам преобразовател  20, Эта защита осуществл етс  путем сравнени  на входе блока 14 сравнени  счгналов с выхода блока 13 нелинейности и сигнала с выхода датчика 7 амплитуды напр жени  сети При приближении соотношени  амплитуды напр жени  сети и ЭДС электродвигател  к опасному пределу на выходе блока 14 сравнени  по вл етс  положительный сигнал, на выходе блока 18 нелинейности по вл етс  сигнал, который , поступа  на вход управлени  ограничением блока 5, вызывает уменьшение тока возбуждени  и ЭДС электродвигател  , . В результате применени  изобретени  повьш1аетс  КПД и надежность электропривода посто нного тока. Формула изобретени  1, Электропривод посто нного тока, содер ащий электродвигатель, обмотка возбуждени  которого подключена к вентильному преобразователю, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные задатчик мини- . мального тока возбуждени , блок регулируемого ограничени  и регул тор тока возбуждени  с подключенным к его входу датчиком тока возбуждени , датчики тока  кор  и напр жени  возбуждени , сумматор, два фильтра, блок нелинейности с характеристикой типа зоны нечувствительности с вьщелением модул  и блок сравнени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и КПД, в него введены датчик напр жени  на  коре электродвигател , регул тор напр жени  возбуждени , датчик амплитуды напр жени  сети, второй блок нелинейности с характеристикой типа зоны нечувствительности и блок выделени  модул , при этом первый фильтр выполнен адаптивным с фильтрацией сигналов высокой частоты, а второй - адаптивным с фильтрацией сигналов низкой частоты, регул тор напр жени  возбуждени  включен между регул тором тока возбуждени  и управл ювдим входом тильного преобразовател  и его второй вход соединен с выходом датчика напр жени  возбуждени , выходкоторого вместе с выходом датчика тока возбуждени  подключен к входам сумматора, соединенного своим выходом с входами обоих адаптивных фильтров, управл ющие входы которых соединены с выходом датчика тока возбуждени , выход первого адаптивного фильтра подключен к дополнительному входу, регул тора тока возбуждени , выход второго адаптивного фильтра, как и выход второго блока нелинейности, - к входу управлени  ограничением блока регулируемого ограничени , второй вход которого через блок выделени  модул  соединен с датчиком тока  кор , причем вход второго блока нелинейности через блок сравнени  св зан с выходами датчика амплитуды напр жени  сети и первого блока нелинейности, вход которого подключен к выходу датчика напр жени  на  коре.
2. 2.Электропривод по п.1, о т л ичающийс  тем, что первый адаптивный фильтр содержит интегратор с регулируемой посто нной времени и два последовательно соединенных пропорциональных усилител , вход первого из которых  вл етс  входом фильтра , а выход второго - его выходом, при этом интегратор включен в цепь обратной св зи усилителей, а его вход изменени  посто нной времени через блок нелинейности соединен с управл ющим входом фильтра.
3. 3.Электропривод по пп,1 и 2, о тли чающийс  тем, что второй адаптивный фильтр содержит апериодическое звено с регулируемой посто нной времени, выполненное в виде операционного усилител , вход и выход которого  вл ютс  соответственно входом и выходом фильтра, а в цепь обратной св зи включен резистор, вьшод которого подключен к выходу усилител  и соединен с одним из выводов второго резистора, второй вьшод которого через конденсатор подключен к входу усилител  и к стоку полевого транзистора с изолированным затвором, исток которого подключен к общей шине, а затвор - к выходу блока нелинейности , вход которого  вл етс  управл ющим входом фильтра.

   .

   7/а

   (puf.i

   (рауЛ

   Г