SU1471274A1 - Электропривод посто нного тока с оптимальным управлением - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  электродвигател ми посто нного тока. Целью изобретени   вл етс  повышение качества управлени . Устройство содержит задатчик интенсивности 28, выход которого соединен с входом сумматора 11 и с входом нуль-органа 21. Выходы задатчика момента 25 через ключи 13,14 соединены с входом сумматора 9. Устройство позвол ет повысить качество управлени  режимами электропривода с двухзонным регулированием электродвигател  за счет организации оптимальной траектории регулируемых координат-момента и частоты вращени . 5 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  электродвигател ми посто нного тока. .

Целью изобретени   вл етс  повышение качества управлени .

.На фиг. 1 приведена схема электропривода; на фиг. 2-5 - графики изменени  параметров электродвигател .I

Электропривод посто нного.тока с оптимальным управлением содержит электродвигатель  корна  обмотка 1 которого подключена к реверсивнрму тиристорному преобразователю 2, а обмотка 3 возбуждени  к тиристорному возбудителю 4, датчики 5-8 соответственно тока  кор , магнитного потока , напр жени  и скорости, четыре сумматора 9-12, четыре ключа 13-16, два регул тора 17 и 18, два пороговых элемента 19 и 20, нуль-орган 21, задатчик 22 максимального потока, задатчик 23 потока, усилитель 24. Первый регул тор 17 включен между выходом первого сумматора 9 и первым входом второго сумматора 10, второй регул тор 18 включен между выходом третьего сумматора 11 и входом ти- ристорного возбудител  4, первый вход четвертого сумматора 12 соединен с выходом датчика 8 скорости, усилитель ,24 включен между выходом второго сумматора 10 и входом реверсивного тиристорного преобразовател  2. Электропривод также содержит

ю

4

31471274

задатчик 25 моментад триггер 26,. узел 27 внешних команд, первый выход которого соединен е первым входом задатчика 25 момента и управл ющим входом первого ключа 13, а второй выход подключен к второму входу задатчика 25 момента и установочному входу триггера 26, задатчик 28 интенсивности изменени  магнитного потока , выход которого соединен с первым входом третьего сумматора 11, второй и третий входы которого подключены к выходам датчика 6 магнитности , величина которого пропорциональна максимальному начальному моменту (Но на фиг. 2, и задатчика интенсивности сигнала обратной пол р- ности с двум  уставками. Причем величина первой.уставки, включаемой по команде Пуск, .пропорциональна  величине, динамической составл ю щей момента Чд-,(Чс а значение втор уставки, включаемой по команде Ст пропорционально величине 2(). Общее врем  интегрировани  задатчи ка интенсивности равно длительност

20

25

ного-потока и задатчика 22 максималь-,5 отработанного в переходных ного потока,, датчик. 29 момента, Режимах (без учета участка устано- входы которого подключены к выходам датчика 5 тока и датчика 6 магнитного потока, а выход соединен с вторь м входом первого сумматора 9, первый и второй ключи 13 и 14. включены между выходом задатчика 25 момента и третьим входом первого сумматора 9,, третий ключ 15 включен менсду выходом четвертого сумматора 12 и четвертым входом первого сумматора 9, четвертый ключ 16 включен между выходом задатчика 23 магнитного потока и входом задатчика 28 интенсивности изменени  магнитноЪо потока, входы нуль-органа 21 соединены с выходами задатчиков 23 и .28 магнитного потока и интенсивности изменени  магнитного потока9 а выход подключен к управл ющему входу третьего ключа 15, управл ющий вход второго ключа соединен с в ыходом датчика 8 скорости и с входом первого порогового элемента.

30

вход которого подключен к счетному входу триггера 26, выходом подключенного к управл ющему входу четвертого ключа, второй пороговый элемент 20 включен между выходом датчика 7 напр жени  и BTOPBLM входом второго сумматора 10.

Электропривод работает следующим образом.

По команде Пуск, поступающей . из узла 27 в момент И О, замкнетс  ключ и программный задатчик 25 момента начинает формировать во времени сигнал задани  регул тору 17 момента в виде отрезка, пр мой с отрицательным угловым коэффициентом. В простейшем случае программный задатчик момента представл ет, собой комбинацию из стабилизированного источника задающего сигнала пр мой пол рвившегос  движени , если он есть).

На первом участке разгона до мо мента времени с j магнитный поток д гател  посто нен и равен максималь ному значению, определ емому уста кой задатчика 22. Датчик 29 при по то нном потоке работает, как датчи тока  кор , поэтому контур автомат ческого регулировани  момента фактически регулирует ток  кор . Благ дар  быстродействию контура по это му параметру формирование желаемог графика момента двигател  не вызывает затру нений и двигатель разго н етс  до основной скорости по оптимальному параболическому графику В момент времени С, сигнал обратно св зи по скорости, поступающий с датчика 8, превысит порог срабатыв 35 ни  элемента 19 и поступит ный вход триггера 26, что вызовет срабатывание триггера и замыкание ключа 16. Сигнал задани  на измене ние магнитного потока и скорости с задатчика 23 поступит на вход зада чика 28 интенсивности, который нач нет формировать во времени сигнал ослабление магнитного потока. Зако изменени  магнитного потока значен не имеетf но он должен удовлетвор  ограничени м на предельный по усло  м коммутации темп регулировани  магнитного потока.

Поскольку замкнута  система ав матического регулировани  момента двигател  продолжает отслеживать тимальный график момента и поскол изменени  тока  кор  протекают на го быстрее, чем и зменени  магнитн потока,, то закон изменени  тока   р , автоматически принимает такой чтобы фактический график момента гател , пропорционального произве

40

45

50

55

ности, величина которого пропорциональна максимальному начальному моменту (Но на фиг. 2, и задатчика интенсивности сигнала обратной пол р- ности с двум  уставками. Причем величина первой.уставки, включаемой по команде Пуск, .пропорциональна  величине, динамической составл ю-, щей момента Чд-,(Чс а значение второй уставки, включаемой по команде Стоп пропорционально величине 2(). Общее врем  интегрировани  задатчика интенсивности равно длительности.

0

5

5 отработанного в переходных Режимах (без учета участка устано-

0

вившегос  движени , если он есть).

На первом участке разгона до момента времени с j магнитный поток двигател  посто нен и равен максимальному значению, определ емому уставкой задатчика 22. Датчик 29 при посто нном потоке работает, как датчик тока  кор , поэтому контур автоматического регулировани  момента фактически регулирует ток  кор . Благодар  быстродействию контура по этому параметру формирование желаемого графика момента двигател  не вызывает затру нений и двигатель разгон етс  до основной скорости по оптимальному параболическому графику. В момент времени С, сигнал обратной св зи по скорости, поступающий с датчика 8, превысит порог срабатыва- 5 ни  элемента 19 и поступит на счет- ный вход триггера 26, что вызовет срабатывание триггера и замыкание ключа 16. Сигнал задани  на изменение магнитного потока и скорости с задатчика 23 поступит на вход задатчика 28 интенсивности, который начнет формировать во времени сигнал на ослабление магнитного потока. Закон изменени  магнитного потока значени  не имеетf но он должен удовлетвор ть ограничени м на предельный по услови-.  м коммутации темп регулировани  магнитного потока.

Поскольку замкнута  система автоматического регулировани  момента . двигател  продолжает отслеживать оп-. тимальный график момента и поскольку изменени  тока  кор  протекают намного быстрее, чем и зменени  магнитного потока,, то закон изменени  тока  кор , автоматически принимает такой вид, чтобы фактический график момента двигател , пропорционального произведе40

45

50

55

514

нию тока  кор  на магнитный поток, и во второй зоне регулировани  представл л собой отрезок пр мой с отрицательным угловым коэффициентом, скорость вращени  пропорциональна  интегралу от динамической составл ющей момента,  вл  сь отрезком параболы . Если наклон линии момента на участке, соответствующем второй зоне регулировани , измен етс , то при этом измен етс  и крутизна отрезка параболы.

Глубина ослаблени  магнитного потока определ етс  уставкой задатчика 23 изменени  магнитного потока. Кроме того, задание на скорость непре- рьшно сравниваетс  с сигналом обратной с.в зи в сумматоре .12, но сигнал

рассогласовани  не пропускаетс  ключом 15. Лишь когда выходное напр жение задатчика 28 интенсивности сравн етс  на входе нуль-органа 21 с сигналом задани  на изменение магнитного потока и скорость, нуль-орган

; 21 сработает и даст команду на замы- :кание ключа 15. После этого сигнал

рассогласовани  по скорости с сумматора 12 сможет поступать на вход сумматора 9 и при необходимости корректировать первую уставкУ задани  на момент двигател , если она не совпадает со значением, необходимым дл 

компенсации статиче;ского момента нагрузки . На этом процесс разгона заканчиваетс  . Если в рабочем цикле будет участок установившегос  движени  (на фиг. 2 его нет), то контур регулировани  момента на этом участке поддерживает момент двигател  равньм моменту статической нагрузки и обеспечивает стабилизацию скорости до тех пор, пока узел 27, не подаст команду на остановку привода. По этой команде, во-цервых, сработает триггер 26 и даст команду на размыкание ключа. 16, который обесточит задатчик 28-интенсивности регулировани  магнитного потока и вызовет убывание сигнала на его выходе.. Результирующий сигнал задакЕи  на выходе сумматора 11 начнет возрастать с посто нной времени задатчика 28 интенсивности , что приведет к возрастанию магнитного потока двигател . Кроме того, снижение выходного сигнала задатчика 28 интенсивности вызовет от- ключе.ние нуль-органа 21 и размыкание

б

ключа 15 в цепи сигнала коррекции по скорости.

Во-вторых, по команде на остановку привода программный задатчик 25 момента начнет формирование во времени второй уставки момента и сигнал управлени  на входе сумматора 9 продолжит изменение по закону пр мой

с отрицательным угловьм коэффициентом от величины, пропорциональной статическому моменту jlij до величины , пропорциональной разности 2((Uo представл ющей собой максимальный

тормозной момент двигател .

В-третьих, по команде Стоп разомкнетс  ключ 13 в цепи задани  момента, но так как к этому времени уже будет замкнут ключ 14, срабатывающий при наличии скорости, отличной от нул , то это пока никак не скажетс  на управлении моментом.

На начальном участке торможени  контур регулировани  магнитного потока отслеживает закон увеличени  пол  двигател , определ емый задат- чиком 28 интенсивности. Одновременно основной контур регулировани  момента двигател  отрабатывает оптимальный закон изменени  момента, опре - дел емьй программным задатчиком-25. Поскольку оба управл ющих сигнала измен ютс  достаточно медленно в сравнении с быстродействием изменени  тока  кор , то отслеживание оптимального графика момента двигател  происходит за счет автоматической под;- стройки характера изменени  тока  кор  под закон изменени  магнитного потока .

С того момента времени, когда оптимальный поток достигнет максимального значени , определ емого уставкой задатчика 22 потока, ток  кор  будет повтор ть в масштабе оптимальный график момента двигател  вплоть до полной остановки электропривода. : При скорости близкой к нулю, разомкнетс  ключ 14 и отключит задание на момент двигател  полностью.

Таким образом, на прот жении вёе- Го цикла двухзонного регулировани  скорости, состо щего из участков разгона и торможени , обеспечиваетс  изменение момента вращени  двигател  по закону пр мой с отрицательным угловым коэффициентом, что, в свою очередь , обеспечивает оптимальный лараболический график скорости. Узел с датчиком 7 напр жени   кор  .и пороговым элементом 20 предназначен дл  защиты двигател  от превышени  допустимого напр жени  на  коре.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электропривод посто нного тока с оптимальным управлением, содержащий электродвигатель,  корна  обмотка которого подключена к реверсивному тиристорному преобразователю, а обмотку возбуждени  к тиристорному возбудителю, датчики тока  кор , магнитного noTOKEs напр жени  и скорости , четыре cyNMaTopa, четыре ключа, два регул тора, два пороговых элемента , нуль-орган, задатчик максимально- то потока,, задатчик потока и усили- ;тель, причем первый регул тор включен между выходом первого сум1 1атора и первым входом второго сумматора, второй регул тор включен мелоду выходом третьего сумматора и входом тиристор ного возбудител ,, усилитель включен

   между выходом второго сумматора и В7СОДОМ реверсивного тиристорного пре образовател , отличающий-: ;с   тем, что, с целью повышени  качества управлени р в него введены программный задатчик момента, триг- г ер, узел внешних команд, первьш вы- ход которого соединен с первым входом задатчика момента, н управл ющим входом первого ключа а второй ькод

   0

   5

   подключен к второму входу задатчика момента и установочному входу триггера , задатчик интенсивности изменени  магнитного потока, выход которого соединен с первым входом нуль-органа и первым входом третьего сумматора, второй и третий входы которого подключены к выходам датчика магнитного потока и задатчика максимального потока , датчик момента, входы которого подключены к выходам датчика тока и датчика магнитного потока , а выход соединен с вторым входом первого сумматора, первьш и второй ключи включены между выходом задатчика момента и третьим входом первого сумматора, третий ключ включен между выходом четвертого тора и четвертым входом первого сумматора , четвертый ключ включен между входом задатчика интенсивности изменени  магнитного потока, и выходом задатчика магнитного потока, который -.также соединен с вторым входом нуль- органа и первым входом четвертого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости, к управл ющему входу второго ключа и входу первого порогового элемента, - выход которого подключен к счетному входу триггера, выходом подключенного к управл ющему входу четвертого . ключа,второй пороговый элемент вклю- - чен между выходом датчика напр жени  и- вторым входом второго сумматора, выход нуль-органа соединен с управл ющим входом третьего ключа.