SU1417150A2 - Регулируемый электропривод посто нного тока с периодической нагрузкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быТь использовано в электр оприводах с переменной нагрузкой . Целью изобретени  йвл етс  расширение функциональных возможностей путем снижени  пульсаций момента и частоты вращени  электродвигател  при сложных законах изменени  момента нагрузки. Электропривод содержит преобразователь 30 двойного угла поворота в синусно-косинусные сигналы, выходы которого подключены к входам третьего 31 и четвертого 32 демодул торов . Выход демодул тора 23 соединен с входом блока 25 перемножени  через последовательно соединенные первый полюс 37 коммутирующего элемента 35 и сумматор 33. В данном устройстве обеспечиваетс  компенсаци  возмущений по нагрузке при трех различ ных законах изменени  момента нагрузки на валу механизма. 1 ил. S W

Description

м

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к регулируемым электроприводам посто нного тока, работающим с переменной нагрузкой, име- ющей посто нную и гармоническую составл ющие , например к электроприводам поршневых насосов, центробежных вибромодулей , механизмов Качани  кристаллизаторов .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей электропривода путем снижени  пульсаций мо мента и частоты вращени  электродвигател  при сложных законах изменени  момента нагрузки.

На чертеже изображена функциональна  схема предлагаемого электропривода .

Электропривод содержит электродви гатель посто нного токи,  корна  обмотка 1 которого подключена к управл емому преобразователю 2, а обмотка 3 возбуждени  - к преобразователю 4, В цепь управлени  преобразовател  2 включены последовательно соединенные задатчик 5 интенсивности, регул тор б частоты вращени  с блоком 7 ограничени  в цепи обратной св зи, р.егул - тор 8 тока  кор  и система 9 импульс но-фазового управлени , а в цепь управлени  преобразовател  4 включены последовательно соединенные регул то 10 возбуждени  и система 11 импульс- но-фазового управлени . Электропри- вод содержит также датчик 12 частоты вращени , датчики 13 и 14 тока  кор  датчик 15 т-ока возбуждени  и датчик 16 напр жени ,, подключенные к входам регул торов частоты врап|ени , тока  кор  и возбуждени .

Электродвигатель через редуктор 17( на выходном валу 18 которого установлен эксцентрик 19 или кривошип, соединен с механизмом 20. С валом 18 св зан преобразователь 21 угла поворота в синусно-косинусные сигналы, выходы которого подключены к входам демодул торов 22 и 23. Выход датчика 12 частоты вращени  через масштабирующий усилитель 24 подключен к одному из входов блока 25 перемножени , выход которого через масщтабируюшие усилители 26 и 27 соединен соответственно с входами регул тора 6 частоты вращени  и регул тора 10 возбуждени  к которым подключены также блоки 28 и 29 смещени .

Кроме того, в электропривод введены преобразователь 30 двойного углаповорота в синусно-косинусные сигналы , выходы которого подключены к входам третьего 31 и четвертого 32 демодул торов , сумматоры 33 и 34 и двухполюсные коммутирующие элементы 35 и 36, при этом выход демодул тора 23 соединен с входом блока 23 перемножени  через последовательно соединенные первый полюс 37 коммутирующего элемента 35 и сумматор 33, второй вход которого св зан с выходом демодул тора 31 через первый полюс.38 коммутирующего элемента 36, а выход демодул тора 22 подключен к блокам 28 к 29 смещени  чере з второй полюс 39 коммутирующего элемента 35 и сумматор 34, второй вход которого св зан с выходом демодул тора 32 через второй полюс 40 коммутирующего элемента 36.

Преобразователи угла поворота и двойного угла в синусно-косннусные сигналы могут быть выполнены в виде двух каскадно включенных синусно-ко- синусных вращаюшихс  трансформаторов.

Изобретение позвол ет компенсировать возмущени  со стороны нагрузки при периодически измен ющемс  моменте на валу 18 по следующим основным законам: синусоида

М, Мп -5- Мд31плпри О fe об 6 2Т, Т 2tj.(1)

выпр мленна  синусоида

Mj, Мп ьM,sinйiпpи О ё , :Т 1Г:(2)

детектированна  синусоида

М + М 81пй.при Об оСйТГ , М, 2-4, (3)

Mr.U при ut. 2 ii -.

Т 2, ;

где Ы. к о. - угол поворота и частота

вращени  вала 18; М - посто нна  составл юща 

момента нагрузкиi Mg - амплитуда переменной

составл ющей момента нагрузки .

После разложени  ( 2) и (3) в р д Фурье и отбрасывани  высших гармоник

начина  с четвертой ввиду их малости вьражени  дл  момента сопротивлени  на валу 18 принимают вид:

М, М„ + MjjSinai; (

М

М, + М(-|- - соз2об);

ты 21-32 и коммутирующие элементы 35 и 36,.состо ние которых зависит от вида нагрузки на валу 18 и указано в таблице.

M J М„ + М(-|- + - -sinot . 2 -cos2uL).

J II

В большинстве случаев электропривод описываетс  передаточной функцией вида

W(p) де и(р)

Кит

M(El .К„ и(р) Тр+1

-напр жение управлени  на входе регул тора частоты вращени  или на входе регул тора возбуждени  i

-коэффициент передачи

и посто нна  времени по

Электропривод работает следующим образом.

При синусоидальной нагрузке на вацепи управлени ,

Тогда корректирующие сигналы на .. ,„ . . входах регул торов 6 и 10 дл . компен- ° Двигател  равен сации инерционности .привода должны , m иметь опережающую фазу дл  рассматри- i ваемых трех случаев (А)-(6) нагрузки

на валу 18 в установившемс  режиме - м конструктивна  посто нна  будут иметь вид:-95 . двигател ;

1 и

двигател ,

(7)Дл  поддержани  посто нного тока

двигател  i 1ц const поток Р 40 двигател  должен измен тьс  по закону

1 иФ - ток  кор  и маг-нитный поток

и

Kl

и

п + - (sino6 + Twcosei,) ;

и

кг

п--|(4--з|- °«2оС-ь

(8)

+ sinei - -r-cos2ei+ 37

8

+ Ta(cosoi + )l

где Uy, и Uq - электрические сигналы, пропорциональные посто нной составл ющей и амплитуде переменной составл ющей момента сопротивлени  соответственно ,

Дп  формировани  корректирующих сигналов (7)-(9) используютс  элемен .(6)

О соответствует выключенному состо нию коммутирующего элемента (кон- такты разомкнуты), 1 - его включение му состо нию. Электропривод работает следующим образом.

При синусоидальной нагрузке на ва ,„ . . Двигател  равен , m i

м конструктивна  посто нна  . двигател ;

1 и

1 иФ - ток  кор  и маг-нитный поток

д Мп + MaSinJZt г - -------

Й(52)

М/

45 Это достигаетс  путем подачи на вход регул тора 10 возбуждени  двух корректирующих сигналов от преобразователей 21 и 30 углов поворота, Пер- вый корректирующий сигнал формируетgQ с  преобразователем 2t угла поворота в синусоидальный сигнал и через демодул тор 22, контакт 39 коммутирующего элемента 35, сумматор 34 и блок 28 смещени  подаетс  на вход регул gg тора 6 частоты вращени  , а через блок 29. смещени  - на вход регул тора 10 возбуждени . Второй корректирующий сигнал формируетс  на выходе преобразовател  21 угла поворота в коси-

нусоидальный сигнал   подаетс  через демодул тор 23, контакт .37 коммутирующего элемента 35 и сумматор 33 на блок 25 перемножени , перемножаетс  с сигналом датчика 12 частоты вращени , поступающим через блок 24 масштбировани  на второй вход блока 25 перемножени , и результирующий сигнал с выхода блока перемножени  чере . блок 26 подаетс  на вход регул тора 6 частоты вращени , а через третий ;блок 27 масштабировани  - на вход регул тора 10 возбуждени .

Корректирующие сигналы подаютс  на дополнительные входы регул торов 6 и 10.

; В.в едение второго корректирующего сигнала эквивалентно смещению по фазе первого корректирующего сигнала, причем смещение по фазе зависит от частоты $2 пульсаций (частоты враще- :ни  вала 18) и измен етс  автоматически в функции частоты Q Это объ сн етс  следующим.

В установившемс  режиме работы S1 dbt/dt, где об - угол поворота вала 18, сумма корректирующих сигналов поступающих на вход регул тора 10 возбуждени  от преобразователей 21 и 30. углов поворота, равна:

и и„ + UqSinS2t + K,K5U4BUaCosQt (

где Uj - посто нное напр жение дл  компенсации посто нной составл ющей момента, формируемое блоком 29 смещени } Uq - максимальное значение напр жени  на выходе демодул то- ров 22, 23, 31 и 32,- . напр жение на выходе датчика 12 частоты вращени  К, и K..J- коэффициенты передачи первого 26 и третьего 27 блоков масштабировани ,

Напр жение на выходе датчика частоты вращени  определ етс  соотношением

Ь|Л (11)

,в

где К.,„ - коэа}фициент передачи датчит О

ка 12 частоты вращени -,

Кр - коэффициент передачи редуктора 17. . При использовании известных фор- кул записи синусоидальных величин

вьфажение (10) с учетом (11) запишетс  в следующем виде:

и Up, + , sin(wt +tf, )., (12)

где

А, Jl + (- |i-ibn),

Cf, arctg( п). l

Выражение (12) показьгоает, что суммарный корректируюш51Й сигнал подаетс  на вход регул тора 10 возбуждени  с опережающим сдвигом по фазе на угол ср , величина которого автоматически измен етс  в функции частоты вращени  П вала 18. Этот сигнал компенсирует инерционность регул тора 10 возбуждени .

Дл  компенсацией воздействи  гармонической составл ющей потока двигател  на частоту вращени  следует иметь в виду закон изменени  напр жени  вентильного преобразовател  2, Из равенства

„ п

КЕ М(Я)

const.

к.

находим

.K.MM.R кепн„(,,)

К

/w

K«IH

Необходима  фаза суммарного корреК тирующего сигнала, подаваемого на вход регул тора 6 частоты вращени ,, настраиваетс  путем установки коэффициентов передачи блоков 24 и 26 масштабировани , а корректирующего сигнала , подаваемого на вход регул тора 10 возбуждени , - путем установки коэффициентов блоков масштабировани  24 и 27.

Совместное действие двух каналов формировани  требуемых законов изменени  магнитного потока электродвигател  и напр жени  преобразовател  2 обеспечивает эффективное уменьшение, колебаний тока и частоты вращени  при синусоидальной нагрузке.

При моменте сопротивлени , измен ющемс  по законам (2) или (3), прин 1ЩП компенсации возмущени  по моменту

остаетс  тем, же, но корректирующие сигналы формируютс  в соответствии с выражением (8) или (9)

При моменте на валу 18 вида (2) суммарный корректирующий сигнал по аналогии с (12) будет определ тьс  значением

и

Sli

пг (2Qt , (13) 10

А„

N

К2 + (.

к,

Cf, arctg(lfi|i -n).

а при моменте вида (3) корректирующий сигнал будет.определ тьс  значением20

пэ + U AjSin(lt +Cfp - (2nt + Cf),.

где

A -1-д 1 + (

J 2

К,

q, arctg(b|iKiLs).

A, (),

C arctg(Si.|iplB ji).

В выражени х (13) и (14) прин ты обозначени :

Uaz Un-b-|-h .

и и + -i- . и„, П- к

П5 - .n

К, Kj - коэффициенты передачи сумматоров 34 и .33 по вторым входам соответственно. Коэффициенты передачи этих сумматоров по первым входам во всех трех режимах равны единице.

Из вьфажений (13) и (14) видно, что при пульсирующей нагрузке (как и при синусоидальной) имеет место опеВНИИПИ Заказ 4076/55 Тираж 583

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

режающий фазовый сдвиг, причем амг- плитуда и фаза корректирующего сигнала завис т от частоты вращени  вала 18.

Таким образом, изобретение позвол ет расширить функциональные возможности электропривода за счет обеспечени  компенсации вoз ryщeний по нагрузке дл  трех различных законов изменени  момента нагрузки на валу механизма.

Частична  компенсаци  возмущений может быть также обеспечена и при других видах периодической нагрузки, если график момента на валу 18 содержит доминирующие первую и вторую гармоники от угла поворота вала. 18.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Регулируемый электропривод посто нного тока с периодической нагрузкой по авт. св. № 985915, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем снижени  пульсаций момента и частоты вращени  электродвигател  при сложных законах изменени  момен- .

   та нагрузки, в него введены преобразователь двойного угла поворота в си- нусно-косинусные сигналы, третий и четвертый демодул торы, два сумматора и два двухполюсных коммутирующих элеманта , при этом входы третьего и четвертого демодул торов подключены к выходам преобразовател  двойного угла поворота в синусоидальный и косину- соидальньш сигналы соответственно, выход второго демодул тора соединен с первым входом блока перемножени  через последовательно соединенные первый полюс первого коммутирующего элемента и первый сумматор, второй вход

   которого св зан с выходом третьего демодул тора через первый полюс второго коммутирующего элемента, а выход второго демодул тора подключен к блокам смещени  через второй полюс

   первого кoм ryтиpyющeгo элемента и второй сумматор, второй вход которого св зан с выходом четвертого демодул тора через второй полюс второго коммутирующего элемента.

   Подписное