SU1705995A1

SU1705995A1 - Two-position system for controlling motor current

Info

Publication number: SU1705995A1
Application number: SU904796241A
Authority: SU
Inventors: Андрей Артурович Кромм; Геннадий Михайлович Симаков; Олег Юрьевич Елисеенко
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1992-01-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени электродвигател ми посто нного тока. Целью изобретени вл етс повышение надежности системы в динамических режимах , Система содержит последовательно соединенные блок 8 задани тока, компаратор 6, распределитель 7 импульсов, усилитель 3 мощности, выход которого предназначен дл подключени к электродвигателю 10. Выход источника 1 питани через последовательно соединенные регулируемый источник 11 напр жени и фильтр 2 соединен с усилителем 3 мощности. К входу регулируемого источника 11 напр жени подключен формирователь 12 задающего напр жени . Выход блока 15 задани частоты переключений через сумматор 14 и регул тор 13 соединен с входом формировател 12. В устройстве обеспечиваетс требуема частота переключени , задаваема допустимыми потер ми в электродвигателе 10 и силовых ключах усилител 3. 2 ил. fe VI О ел ю ю елThe invention relates to electrical engineering and can be used to control DC motors. The aim of the invention is to improve the reliability of the system in dynamic modes. The system comprises a series of current-setting unit 8, a comparator 6, a pulse distributor 7, a power amplifier 3, the output of which is intended to be connected to the electric motor 10. The output of the power supply 1 through a series-connected adjustable source voltage and filter 2 is connected to power amplifier 3. A shaper 12 of the driver voltage is connected to the input of the adjustable voltage source 11. The output of the switching frequency setting unit 15 through the adder 14 and the regulator 13 is connected to the input of the imaging unit 12. The device provides the required switching frequency specified by the allowable losses in the electric motor 10 and the power switches of the amplifier 3. 2 Il. fe VI o ate yu ate

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл управлени электродвигател ми посто нного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used to control DC motors.

Целью изобретени вл етс повыше- ние надежности системы в динамических режимах.The aim of the invention is to increase the reliability of the system in dynamic modes.

На фиг.1 приведена функциональна схема двухпозиционной системы регулировани тока электродвигател ; на фиг.2 - эпюры, по сн ющие работу системы.Fig. 1 shows a functional diagram of a two-stage motor current control system; 2 shows diagrams for the operation of the system.

Двухпозиционна система (фиг.1) содержит источник питани 1, последовательно соединенные фильтр 2, импульсный усилитель 3 мощности с силовыми ключами, датчик 4 тока, усилитель 5 сигнала датчика тока, выход которого соединен с первым входом компаратора 6, выход компаратора 6 соединен с входом распределител 7 импульсов , выход которого подключен к управ- л ющим входам импульсного усилител 3 мощности, последовательно включенные блок 8 задани тока, усилитель 9 сигнала заданного тока, выход которого соединен с вторым входом компаратора 6, выход им- пульсного усилител 3 мощности соединен с входом двигател 10.The two-position system (FIG. 1) contains a power source 1, a filter 2 connected in series, a switching power amplifier 3 with power switches, a current sensor 4, a current sensor signal amplifier 5, the output of which is connected to the first input of the comparator 6, the output of the comparator 6 is connected to the input pulse distributor 7, the output of which is connected to the control inputs of the pulse power amplifier 3, the current-setting unit 8 in series, the current signal amplifier 9, the output of which is connected to the second input of the comparator 6, the output and - pulsed power amplifier 3 connected to the inlet 10 of the engine.

Кроме того, система содержит регулируемый источник 11 напр жени , формирователь 12 задающего напр жени , регул тор 13 частоты, сумматор 14, блок 15 задани частоты, преобразователь 16 частота-напр жение , причем сумматор 14, регул тор 13 частоты, формирователь 12 задающего напр жени включены последовательно, выход формировател 12 задающего напр жени соединен с входом задани напр жени регулируемого источника 11 напр жени , выход блока задани 15 частоты соединен с первым входом сумматора 14, второй вход которого соединен с выходом преобразовател 16 частота-напр жение, вход которого подключен к выходу компаратора 6, регулируемый источник 11 напр жени включен между источником 1 питани и фильтром 2.In addition, the system contains an adjustable voltage source 11, a shaper 12 of the driving voltage, a frequency regulator 13, an adder 14, a frequency setting block 15, a frequency-voltage converter 16, and an adder 14, a frequency regulator 13, a shaper 12 of the driving voltage are connected in series, the output of the driver 12 of the driving voltage is connected to the voltage input of the adjustable voltage source 11, the output of the frequency reference 15 is connected to the first input of the adder 14, the second input of which is connected to the conversion output bodies 16 are a frequency-voltage, the input of which is connected to the output of comparator 6, an adjustable voltage source 11 is connected between the power source 1 and the filter 2.

Двухпозиционна система регулировани тока работает следующим образом.Two-position current control system operates as follows.

До начала разгона вала двигател (на- пример, из неподвижного его состо ни ) в блоке 15 задани частоты переключени силовых ключей импульсного усилител 3 мощности и в блоке 8 задани тока установлены задающие сигналы (фиг.2а, б). Так как в начальный момент времени интервала to силовые ключи импульсного усилител 3 мощности закрыты и ток в корной цепи электродвигател 10 отсутствует, то на выходе компаратора 6 переключающий сигналPrior to starting the motor shaft acceleration (for example, from its stationary state), in block 15 of setting the switching frequency of the power switches of pulse power amplifier 3 and in block 8 of the setting of current the driving signals are set (fig. 2a, b). Since at the initial time interval of the interval to the power switches of the pulse amplifier 3, the power is closed and there is no current in the core circuit of the electric motor 10, the output signal of the comparator 6 is a switching signal

отсутствует, что, в свою очередь, приводит к нулевому напр жению на выходе преоПра- зовател 16 частота-напр жение.is absent, which, in turn, leads to zero voltage at the output of the transducer 16 frequency-voltage.

Сумматор 14 формирует разность напр жений блоков 16 и 12, выходной сигнал которого поступает на регул тор 13 частоты. Начав разгон электродвигател 10, на выходе сумматора 14 формируетс максимальное напр жение, соответствующее максимальной положительной ошибке частоты переключени усилител 3. Регул тор 13 частоты начинает накапливать ошибку поThe adder 14 forms the voltage difference of the blocks 16 and 12, the output of which is fed to the frequency regulator 13. Starting acceleration of the electric motor 10, at the output of the adder 14 a maximum voltage is formed corresponding to the maximum positive frequency error of the amplifier 3. The frequency regulator 13 begins to accumulate an error according to

t закону 11Вых К / UBX dt и через формирt the law 11Vykh K / UBX dt and through the form

рователь 12 задающего напр жени сигнал поступает на задающий вход регулируемого источника 11 напр жени . На выходе фильтра 2 формируетс питающее напр жение импульсного усилител мощности З.Так как сигнал с датчика 4 тока мал, а задание тока установлено, то компаратор 6 формирует на своем выходе сигнал лог. 1 (фиг.2д, tr-ti). Распределитель 7 импульсов по данному сигналу компаратора 6 открывает соответствующие ключи усилител 3, при которых на электродвигателе 10 по вл етс напр жение положительной пол рности (фиг.2в, to-ti).The voltage-sensing driver 12 is supplied to the control input of the variable voltage source 11. At the output of the filter 2, the supply voltage of the pulse power amplifier is formed. Since the signal from the current sensor 4 is small and the current command is set, the comparator 6 forms a log signal at its output. 1 (Fig.2d, tr-ti). The distributor 7 pulses on this signal of the comparator 6 opens the corresponding keys of the amplifier 3, in which a positive polarity voltage appears on the electric motor 10 (Fig. 2c, to-ti).

При достижении током кор электродвигател 10 значени тока трогани вал электродвигател 10 начинает вращение и по вл етс ЭДС электродвигател (фиг.2е, конец интервала to). Напр жение кор увеличиваетс быстрее ЭДС двигател , и поэтому ток двигател увеличиваетс (ti). Достигнув верхней границы трубки тока, сигналом с датчика 5 тока компаратор опрокидываетс и формирует лог. О (интервал t2J.When the current of the core of the electric motor 10 reaches the value of the moving current, the shaft of the electric motor 10 starts rotation and the EMF of the electric motor appears (Figure 2e, end of the interval to). The core voltage increases faster than the motor's emf, and therefore the motor current increases (ti). Having reached the upper boundary of the current tube, the signal from the current sensor 5 makes the comparator tilt and form a log. O (t2J interval.

В это врем регул тор 13 продолжает накапливать ошибку сумматора 14. так как частота перелючени усилител 3 не достигла заданного значени . Напр жение на ихо- де усилител 3 продолжает увеличиватьс , что приводит к более форсированным процессам в коре электродвигател .At this time, the controller 13 continues to accumulate the error of the adder 14. since the frequency of the switching of the amplifier 3 has not reached the specified value. The voltage on the amplifier 3 continues to increase, which leads to more forced processes in the motor core.

Частота переключени компаратора 6 возрастает и вместе с ней возрастает напр жение на выходе преобразователи 16 частота-напр жение. Ошибка на выходе сумматора 14 уменьшаетс , уменьшаетс темп нарастани входного напр жени усилител 3, но частота переключени компаратора 6 все возрастает (интервал тз-ts), так как ЭДС еще мала, чтобы компенсироЕать большое напр жение кор электродвигател 10.The switching frequency of the comparator 6 increases, and with it the voltage at the output of the frequency-voltage converters 16 increases. The error at the output of the adder 14 decreases, the rise rate of the input voltage of the amplifier 3 decreases, but the switching frequency of the comparator 6 increases all the time (interval ts-ts), since the emf is still small to compensate for the large voltage of the motor 10.

Продолжающийс процесс увеличени частоты компаратора 6 приводит к отрпцательной ошибке на выходе сумматора 14 и уменьшению напр жени на выходе регул тора 13, а также на входе усилител 4 (интервал te-ta). При достижении заданной частоты переключател ключей усилител 3 (интервал tg) ошибка на выходе сумматора 14 равна нулю и напр жение на входе усилител 3 должно быть стабильным, но вслед- ствиевозрастающей ЭДС электродвигател 10 частота переключени компаратора 6 несколько уменьшаетс , что, в свою очередь, приводит к положительной ошибке на выходе сумматора 14 и возрастанию напр жени кор . Увеличение напр жени кор (интервал tg-tio) компенсирует возросшую ЭДС двигател дл обеспечени режима стабилизации частоты. По достижении валом двигател номинальной скорости ЭДС больше не измен етс , что приводит к ста,- билизации напр жени на входе усилител 3 (пунктирна лини на фиг.2в).The ongoing process of increasing the frequency of the comparator 6 leads to a negative error at the output of the adder 14 and a decrease in the voltage at the output of the regulator 13, as well as at the input of the amplifier 4 (interval te-ta). When the key switch of the amplifier 3 reaches the specified frequency (interval tg), the error at the output of the adder 14 is zero and the voltage at the input of the amplifier 3 must be stable, but due to the increasing EMF of the electric motor 10, the switching frequency of the comparator 6 somewhat decreases, which, in turn, leads to a positive error at the output of the adder 14 and an increase in the voltage of the core. An increase in the core voltage (tg-tio interval) compensates for the increased motor emf to provide a frequency stabilization mode. When the motor reaches its nominal speed, the EMF does not change anymore, which leads to a steady-state voltage at the input of the amplifier 3 (dashed line in Fig. 2c).

В случае уменьшени задани тока в блоке 8 (фиг.26, tn) уменьшаетс ток кор двигател , что при прежнем напр жении на входе усилител 3 приводит к повышенной частоте коммутации.In the case of reducing the current setting in block 8 (Fig. 26, tn), the current of the motor core decreases, which, at the same voltage at the input of amplifier 3, leads to an increased switching frequency.

После окончани переходного процесса частоты переключени компаратора 6 в системе устанавливаетс посто нное напр жение на входе усилител 3 (фиг.2в, tis-tie) и требуема частота переключени силовых ключей импульсного усилител мощности 3 (при посто нной противо-ЭДС двигател ). Требуема частота переключени задаетс допустимыми потер ми в двигателе и силовых ключах усилител 3.After the transition process is completed, the switching frequency of the comparator 6 in the system establishes a constant voltage at the input of amplifier 3 (Fig. 2c, tis-tie) and the required switching frequency of the power switches of the pulse power amplifier 3 (at a constant counter-emf of the engine). The required switching frequency is determined by the allowable losses in the engine and power switches of amplifier 3.

Claims

Claims An on-off motor current control system comprising a power source in series

a connected filter, a pulse power amplifier with power switches, a current sensor to be included in the electric motor's main winding, a current sensor signal amplifier, the output of which

connected to the first input of the comparator. the output of which is connected to the input of the pulse distributor, the output of which is connected to the control inputs of the switching power amplifier, the series-connected current setting unit, the signal amplifier of the specified current, the output of which is connected to the second comparator input, the output of the switching power amplifier, is connected to

The core winding of an electric motor, characterized in that, in order to increase the reliability of the system in dynamic modes, an adjustable voltage source, a voltage driver, a frequency controller, an adder are introduced into it. the frequency setting unit, the frequency-voltage converter, the adder, the frequency controller, the driver of the drive voltage being connected in series,

the output of the driver of the driving voltage is connected to the input of the reference voltage of the adjustable voltage source, the output of the frequency reference block is connected to the first input of the adder, the second input

which is connected to the output of the frequency converter - a voltage, the input of which is connected to the comparator output, an adjustable voltage source is connected between the power source and the filter.

t

t0 ti t2 tj t tstetr tg tg tio til ttfttju ttf ti6

Thebes. 2