SU788321A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроприводам , склонным к колебани м под действием управл ющих и возмущающих воздействий. Известен электропривод посто нного тока, содержащий двигатель, питаемый от управл емого преобразовател , подключенный к управл ющему входу преобразовател , тахогенератор, соединенные последовательно датчик тока с фильтром, фазосмещающий элемент, представл гаций собой реальное дифференцирующее звено, и усилитель, обра зующие цепь отрицательной обратной св зи, обеспечивающей компенсацию ко лебаний электропривода 1. Недостатками этого устройства  вл ютс  увеличенное врем  переходных процессов, вызываемых наличием непре рывной линейной гибкой обратной свйзи по току и уменьшающее производи-, тельность, а также инерционность используемого реального дифференцирующего звена в цепи обратной св зи по току, что ухудшает демпфирун цие свой ства электропривода. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемо результату э гектропривод посто нного тока, содержащий питающий двигатель преобразователь, соединенные последовательно регул торы тока и частоты вращени  с включенными на их входах элементами сравнени  и подключенными к входам элементов сравнени  датчиками тока и частоты вращени , а также датчик производной тока (или датчик производной частоты вращени ), выполненный в виде дифференцирующего звена, включенного между выходом датчика тока и входом элемента суммировани  регул тора тока 2. Недостатком известного электропривода  вл етс  уменьшенное быстродействие вследствие наличи  непрерывной линейной гибкой обратной св зи по току  кор , зат гивающей переходные процессы при управл ющем воздействии, и недостаточна  эффективность демпфировани  колебаний вследствие неизбежной при реализации датчика производной тока в виде дифференцирующего звена инерционности реального блока дифференцировани , посто нна  времени которого сравнима с коэффициентом усипени  сигнала гибкой обратной св зи, и определ емой этим недостаточной точности дифференцировани .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и эффективности демпфировани  колебаний электропривода.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электропривод посто нного тока, содержащий подключенный к двигателю с обмоткой дополнительных полюсов и компенсационной обмоткой преобразователь , соединенные последовательно регул торы тока и частоты вращени  с включенными на их входах элементами сравнени  и подключенными ко входам элементов сравнени  датчиками тока и частоты вращени , а также датчик производной тока, введены включенный между выходом датчика производной тока и входом регул тора тока операционный усилитель, блок выделени  модул  и блок перемножени , причем выход блока перемножени  подключен ко входу операционного усилител , а два его входа соединены соответственно с выходом операционного усилител  и через блок выделени  модул  - с выходом элемента сравнени  регул тора тока.

Достижение указанной цели обеспечиваетс  также выполнением датчика производной тока (в электроприводе с вклченными в цепи  кор  двигател  обмотками дополнительных полюсов и компенсационной ) либо в виде двух резисторов , соединенных последовательно и включенных параллельно обмоткам допол нительных полюсов и компенсационной, и усилител , вход которого подключен к средним точкам между указанными обмотками и резисторами, либо в виде двух последовательно соединенных oneрационных усилителей, в цепи обратной св зи первого из которых включен терморезистор , и подключенного к зажимам указанных выше обмоток дополнительных полюсов и компенсационной потенциального разделител , выход которого соединен со входом второго операционного усилител , а вход первого операционного усилител  соединен с выходом датчика тока.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого электропривода, на фиг. 2 и 3 - варианты выполнени  датчика производной тока.

Электропривод содержит питающий двигатель 1 преобразователь 2, соедине .нные последовательно регул торы тока 3 и частоты вращени  4 с включеннйми на их входах элементами 5 и 6 сравнени  и подключенными ко входам элементов сравнени  датчиками тока 7 и частоты вращени  8, а также датчик 9 производной тока. В электропривод введены включенный между выходом датчика 9 производной тока и входом регул тора 3 тока операционный усилитель 10, блок 11 выделени  модул  и блок 1 перемножени , причем выход блока 12 перемножени  подключен ко входу операционного усилител  10, а два его входа соединены соответственно с выходом

операционного усилител  10 и через. блок 11 выделени  модул  с выходом элемента 5 сравнени  регул тора тока.

Дл  электропривода с включенными в цепи  кор  двигател  обмотки 13 дополнительных полюсов и компенсационно обмотки 14 предложено два варианта выполнени  датчика 9 производной тока.

В соответствии с первым вариантом (фиг..2) этот датчик выполнен в виде двух резисторов 15 и 16, соединенных последовательно и включенных параллельно обмоткам дополнительных полюсов 13 и компенсационной 14, и усилител  17, вход которого подключен к средним точкам между указанными обмотками 13 и 14 и резисторами 16 и 15.

В соответствии со вторым вариантом (фиг. 3) датчик производной тока выполнен в виде двух последовательно соединенных операционных усилителей 18 и 19, в цепи обратной св зи первого из которых включен терморезистор 20, и подключенного к зажимам указанных выше обмоток дополнительных полюсов 13 и компенсационной 14 потенциального разделител  21, выход которого соединен со входом второго операционного усилител  19, а вход первого операционного усилител  18 соединен с выходом датчика 7 тока. Резисторы 22,23, 24 и 25 включены в цеп х входов и обратных св зей операционных усилителей 18 и 19.

Электропривод работает следующим образом.

На выходе регул тора 4 частоты вращени  формируетс  сигнал задани  тока в функции разности заданного и фактического (с выхода датчика 8) значений частоты вращени , определенной с помощью включенного на входе этого регул тора элемента 6 сравнени . ,

Сигнал на выходе элемента 5 сравнени  пропорционален разности заданного (с выхода регул тора 4 частоты вращени ) и фактического (с выхода датчика 7 тока) значений тока, в функции этого сигнала регул тор 3 тока осуществл ет воздействие на питающий двигатель 1 преобразователь 2, обеспечива  приближение фактического значени  тока к его заданному.

Claims (3)

1. При наличии колебаний в электроприводе на выходе датчика 9 производной тока по вл етс  характеризующий эти колебани  сигнал, поступаклций через операционный усилитель 10 на вход регул тора 3 тока и обеспечивающий демпфирование этих колебаний. В отличие от известных технических решений той же задачи, степень указанного демпфирующего воздействи  измен етс  обратно пропорционально величине модул  Отклонени  тока от его заданного значени . При больших величинах модул  отклонени  тока от его Т1аданного значени  пропорциональный ему сигнал с выхода блока 11 выделени  модул , умноженный на выходной сигнал операционного усилител  10, с выхода блока 12 перемножени  поступает на вход операционного усилител  10, причем поскольку знак выходного сигнала блока 12 перемножени  всегда противоположен знаку сигнала с выхода датчика 9 производной тока, воздействие с выхода операционного усилител  10 на вход регул тора тока существенно уменьшаетс . При этом регул тор 3 тока осуществл ет воздействие на питающий двигатель 1 преобразователь 2 практически только в функции сигнала , поступающего с выхода элемента 5 сравнени  и пропорционального отклонению тока от заданного значени , обеспечива  быстрое приближение величины тока к его заданному значению, а сигнал с выхода операционного усилител  10, вследствие его малости, не преп тствует быстрому изменению тока, определ емому настройкой контура тока, что способствует уменьшению длительности переходного процесса и повышению быстродействи  электропривода . При приближении к нулю модул  отклонени  тока от его заданного значени  приближаютс  к нулю также выходные сигналы блока 11 выделени  модул  и блока 12 перемножени , а выходной сигнал операционного усилител  10 возрастает, увеличива  демпфирующее воздействие на вход регул тора 3 тока , что преп тствует по влению сущест венного перерегулировани  тока и увеличивает эффективность демпфировани  колебаний электропривода. Аналогично может быть реализовано предложение при использовании вместЬ датчика 9 производной тока  кор  датчика производной частоты вращени , при этом блок выделени  11 модул  под ключаетс  к выходу элемента сравнени  регул тора частоты вращени . Такое выполнение устройства целесообразно в случае, если период колебаний элект ропривода больше времени разгона и ре верса двигател . Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет существенно уменьшить противоречивость решений, вытекающих из необходимости обеспечени  высокого быстродействи  электроприво да j с одной стороны, и необходимости обеспечени  высокой эффективности демпфировани  колебаний, с другой, и благодар  этому повысить как быстродействие , так и эффективность демп фировани  колебаний. Решению этой за дачи способствуют также предложенные выполнени  датчика 9 производной тока , не требующие введени  реашьных дифференцирующих звеньев. При выполнении датчика 9 производ -- тока в соответствии с фиг. 2 в электропривод с включением в цепи  кор  двигатели обмотками дополнительных полюсов 13 и компенсацио нон 14 введены два дополнительных резистора 15 и 16 и усилитель 17. При этом выходное напр жение ид|д датчика 9 производной тока D при выборе величин резисторов 15 и 16 в соответствии с условием 14 16 Ii где R R| сопротивлени  резисторов 15 и 16; R,,Rj. - сопротивлени  обмоток дополнительных полюсов 13 и компенсационной 14, определ етс  зависимостью Kcj . к- р--1 1 - рТ L) R,34 R,4 RIS- Ri6 klUL-Lil l 14 6 индуктивности обмоЗдесь L ток 13 и 14; К и - коэффициент усилени  усилител  17; р - оператор дифференцировани . Поскольку передаточный коэффициент К схек1Ы, включающей резисторы 15 и 16 и обмотки 13 и 14, как следует из выражени  (3), практически не зависит от величин сопротивлений резисторов 15 и 16 (величина R15 + i значительно больше величины R|3 + Ri4 , а изменение ва.пичины резисторов 15 и 16 при соблюдении услови  (1) при этом приводит к пропорциональному изменению числител  и знаменател  выражени  (3), увеличением сопротивлений резисторов 15 и 16 можно обеспечить достаточно малое значение посто нной времени Т, существенно меньше периода колебаний электропривода, в результате чего напр жение практически пропорционально производной тока идп Ку-. К.р .1 (5) При этом температурный режим двигател  практически не сказываетс  на точности определени  производной тока как вследствие указанной выше практической независимости коэффициента К от величин сопротивлений обмоток 13 и 14, так и вследствие того, что указанные обмотки наход тс  в одинаковом температурном режиме, что обеспечивает выполнение услови  (1) при колГебани х температуры этих обмоток. Если в электроприводе в качестве преобразовател  2 применен генератор, вместо обмоток 13 и 14 двигател  (или вместе с ними при последовательном их соединении) могут быть использованы аналогичные обмотки генератора, включенные в цепь  кор . При выборе Обмоток дл  использовани  в датчике производной тока следует прин ть во внимание, что коэффициент усилени  этого датчика тем больше, чем больше разность посто нных времени используемых обмоток. Если допустимо некоторое , снижение жесткости механической характеристики электропривода и увеличение потерь в  корной цепи, дл увеличени  этого коэффициента вмес то одной из обмоток можно использовать включенный в  корную цепь и ус тановленный в одинаковых с обмоткой температурных услови х резистор, Второй вариант выполнени  датчика 9 производной тока (фиг. 3) требует введени  потенциального раздел тел  21 и двух операционных усилите лей 18 и 19, в цепи обратной св зи первого из которых включен терморезистор 20. В датчике осуществл етс  вычитание напр жени , снимаемого с обмот дополнительных полюсов 13 и компенсационной 14 и включающего составл ющую , пропорциональную производно тока, и выходного напр жени  датчика 7 тока. Парс1метры вход щих в датчик 9 эл ментов выбираютс  согласно условию R20.1R24 Knp(RiM: RI ), iZ -i где К , Кд-р - передаточные коэффицие ты потенциаипьного разд лител  21 и датчика 7 ка, а индексы резисторов соответствуют их н мерам в схеме. При этом выходное напр жение U. пропорционально производной тока Кдп - 4p|f () ПР R24 Включение в цепь обратной св зи операционного усилител  18 терморезистора 20, установленного в одинаковых с обмотками 13 и 14 температу ных услови х, обеспечивает сохранение услови  (6) при колебани х темп ратуры, что способствует обеспечени высокой точности определени  производной и высокой эффективности демп фировани  колебаний. Второй вариант выполнени  датчик пвризводной тока требует большего к личества элементов по сравнению с первым, но обеспечивает получение большей (без учета дополнительного усилени  в. первом варианте) величины выходного сигнала. Оба варианта выполнени  датчика производной тока не требуют введени рвсшьных дифференцирующих звеньев с присущими им недостатками и обеспеч зают высокую точность без существен ной инерционности, а это позвол ет вводить близкую к идеальной гибкую обратную св зь по току, что повышает эффективность демпфировани  колебаний, Таким образом, предлагаемый электропривод повышает быстродействие и эффективность демпфировани  колебаний электропривода, что способствует повышению производительности, увеличению надежности и долговечности электропривода и св занного с ним механизма . Формула изобретени  1.Электропривод посто нного тока, содержащий подключенный к двигателю с обмоткой дополнительных полюсов и компенсационной обмоткой преобразователь , соединенные последовательно регул торы тока и частоты вращени  с включенными на их входах элементами сравнени  и подключенными ко входам элементов сравнени  датчиками тока и частоты вращени , а также датчик производной тока, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и эффективности демпфировани  колебаний электропривода, в него введены включенный между выходом датчика производной тока и входом регул тора тока операционый усидитель, блок выделени  модул  и блок перемножени , причем выход блока перемножени  подключен ко входу операционного усилител , а два -его входа соединены соответственно с выходом операционного усилител  и через блок выделени  модул  - с выходом элемента сравнени  регул тора тока,
2. 2.Электропривод поп, 1, отличающийс  тем, что датчик производной тока выполнен в виде двух резисторов, соединенных последовательно и включенных параллельно обмотке дополнительных полюсов и компенсационной обмотке двигател , и усилител , вход которого подключен к средним точкам между указанными обмотками и резисторами .
3. 3.Электропривод по п,1, о т л ичающийсЯ тем, iTO датчик производной тока выполнен в виде двух последовательно соединенных операционных усилителей, в цепь обратной св зи первого из которых включен терморезистор, и подключенного к зажимам обмотки дополнительных полюсов и компенсационной обмотки двигател  потенциального разделител , вькод которого соединен со входом второго операционного усилител , а вход первого операционного усилител  соединен с выходом датчика тока . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 339342, кл, Н 02 Р 5/00, 1968, 2, Электротехническа  промышленность . Сборник. Сер. Электропривод, 1975, № б (41), с, 5-7, рис. 1.