Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров

Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

00692041

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.12.76 (21) 2428091/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.10.79. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 15.10.79 (51) М. К .

Н 02Р 5/06

Государственный комитет (53) УДК 621.31 6.718.5 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

В. Я. Ткаченко (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерностроительный институт им. В. В. Куйбышева (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПОДЧИНЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к области управления электроприводами механизмов, работающих с частыми перегрузками и стопорениями, например, нажимных винтов прокатных станов, копающих механизмов землеройных машин и др.

Известна система управления электроприводом постоянного тока по системе подчиненного регулирования с контурами регулирования тока и напряжения, содержащая соединенные последовательно датчик ускорения с вентильным элементом на выходе, датчик электромагнитного момента и элемент сравнения, которые через элемент ограничения подключены ко входу управления приводом (1).

Эта система обеспечивает введение отрицательной обратной связи по моменту нагрузки двигателя при превышении этим моментом, измеряемым суммированием выходных сигналов датчиков ускорения и электромагнитного момента, допустимого значения, задаваемого элементом сравнения, и тем самым ограничивает максимальный момент нагрузки на двигатель. Однако эффективность работы этой системы ограничивается тем, что действие обратной связи начинается только после достижения допустимого значения нагрузки, а, вследствие инерционности системы управления, максимальный момент будет значительно превышать допустимый.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система уп5 р авл ения электроприводом, содержащая включенные по схеме подчиненного регулирования регулятор скорости с ограничителем в цепи обратной связи и регулятор тока, включенный на вход тиристорного пре10 образователя, питающего двигатель, а также датчик величины усилия в механизме, который через пороговый элемент включен на вход регулятора скорости (2);Недостатком этой системы является не15 достаточная эффективность ограничения момента нагрузки на двигатель в результате включения сигнала ограничения с выхода датчика величины усилия в механизме через пороговый элемент на вход регулято20 ра скорости лишь после достижения им допустимого (стопорного) значения, что

/ вследствие инерционности системы управления при быстром нарастании внешней нагрузки неизбежно приведет к существенно25 му превышению усилием допустимого значения и снижению надежности привода.

Целью изобретения является повышение надежности электропривода путем снижения динамических нагрузок на двигатель и

30 механизм.

692041 напря3

Эта цель достигается тем, что в систему управления дополнительно введены последовательно включенные операционный усилитель с тиритовым резистором на его входе и блок дифференцирования, а также два суммирующих усилителя с двумя входами, выходы которых подключены к двум входам опорных напряжений блока ограничения регулятора скорости, причем тиритовый резистор подключен к выходу датчика момента нагрузки на двигатель, к первым входам каждого из суммирующих усилителей подключены напряжения задания опорных напряжений блока ограничения с разными знаками, а вторые входы через диоды соединены с выходом блока дифференцирования, который соединен также со входом регулятора тока.

На чертеже приведена схема электропривода. Она включает в себя регулятор скорости 1, в обратную связь которого включен блок ограничения 2 с двумя входами опорных напряжений, регулятор тока 3, тиристорный преобразователь 4, питающий двигатель 5, датчики скорости 6, тока 7 и момента нагрузки на двигатель 8, выход последнего через тиритовый резистор 9 подключен ко входу операционного усилителя

10, соединенного со входом блока дифференцирования 11. К двум входам опорных напряжений блока ограничения 2 регулятора скорости подключены выходы суммиру ющих усилителей 12 и 13 с двумя входами каждый, причем к их первым входам подключены напряжения U„, è U,, задания опорных напряжений U«U», блока ограничения 2, а вторые входы через диоды

14 и 15 соединены с выходом блока дифференцирования 11, который подключен также ко входу регулятора тока 3.

Работает система следующим образом.

Поскольку тиритовый резистор 9 имеет гладкую нелинейную вольт-амперную характеристику с крутизной, возрастающей от нуля с увеличением приложенного к ней напряжения, при малых значениях момента нагрузки на двигатель, а следовательно, и малом выходном напряжении датчика 8 этого момента, мало и выходное напряжение операционного усилителя 10, Вследствие малой крутизны вольт-амперной характеристики тиритового резистора 9 в зоне малых входных напряжений, изменение момента нагрузки двигателя в зоне его малых значений почти не влияет на изменение выходного напряжения операционного усилителя 10, а потому и выходное напряжение блока дифференцирования 11 близко к нулю. В режимах, когда момент нагрузки двигателя не изменяется или изменяется медленно (при любых его абсолютных значениях), выходное напряжение блока дифференцирования 11 также практически равно нулю, т. к. при этом не изменяется или

65 изменяется медленно его входное жение.

При этом значения опорных напряжений

U, и U,, блока ограничения 2 определяются только величинами напряжений U„, и U... подаваемых на первые входы суммирующих усилителей 12 и 13, и остаются практически постоянными.

Предложенная система работает как обычная система подчиненного регулирования с постоянным токоограничением, в том числе в режимах разгона, торможения и реверса.

Если же происходит быстрое нарастание момента нагрузки двигателя, быстро изменяется выходное напряжение операционного усилителя 10, на выходе блока дифференцирования появляется определяемое этим изменением напряжение, которое поступает на второй вход одного из суммирующих усилителей 12 или 13 через диоды 14 и 15. Диоды 14 и 15 включены так, что поступающий с выхода блока дифференцирования сигнал обеспечивает уменьшение выходных напряжений суммирующих усилителей 12 или 13.

Рассмотрим работу схемы при одном направлении движения.

Положительному значению управляющего напряжения U . соответствует отрицательное выходное напряжение регулятора скорости 1, ограничение которого при этом определяется величиной опорного напряжения +U„,, Полярность выходного напряжения датчика момента нагрузки 8 выбирается такой, что при возрастании абсолютного значения реактивного момента нагрузки на выходе блока дифференцирования 11 возникает положительное напряжение, которое через диод 15 поступает на второй вход суммирующего усилителя 13 и уменьшает его выходное напряжение, т. е. опорное напряжение +U„„,, и тем самым уменьшает уставку токоограничения в сторону возрастающего момента нагрузки, не изменяя ее для противоположного знака тока двигателя, поскольку при этом диод 14 заперт, благодаря этому обеспечивается упреждающее токоограничение, которое вступает в действие еще до достижения током и моментом его граничного значения, причем тем раньше, чем больше скорость нарастания момента нагрузки, вследствие чего увеличивается эффективность токоограничения и уменьшаются максимальные нагрузки.

Поступающий одновременно с этим сигнал с выхода блока дифференцирования 11 на вход регулятора тока 3 складывается с сигналом обратной связи по току, поступающему с выхода датчика тока 6, что еще больше увеличивает эффективность токоограничения и способствует снижению максимальных динамических нагрузок.

По мере возрастания момента нагрузки 692041

5 благодаря возрастанию крутизны вольт-амперной характеристики тиритового резистора 9 возрастает крутизна выходного напряжения операционного усилителя 10. Вследствие этого, чем ближе этот момент к гра- 5 ничному значению, тем большее значение выходного напряжения блока дифференцирования 11 соответствует одинаковому изменению величины момента нагрузки, что также существенно увеличивает эффектив- 10 ность токоограничения, уменьшая максимальные динамические нагрузки.

Аналогично работает система управления при изменении направления движения и знака момента нагрузки двигателя, только 15 при этом открывается диод 14 (диод 15 заперт) и изменяется выходное напряжение суммирующего усилителя 12 (опорное напряжение — U ). В случае, если момент нагрузки привода имеет только один знак, 20 система может быть упрощена за счет исключения одного из суммирующих усилителей и связанного с ним диода.

После окончания переходного процесса, вызываемого изменением момента нагрузки 25 двигателя и практически возникающего лишь при достаточно больших значениях этого момента, близких к граничным, выходное напряжение блока дифференцирования 11 становится равным нулю, опорные 30 напряжения блока ограничения 2 остаются постоянными и равными заданным.

Таким образом, при отсутствии опасности возникновения динамических нагрузок на привод, превышающих допустимые, систе- 35 ма управления обеспечивает расчетные статические и динамические характеристики привода в установившемся режиме, в режимах разгона, торможения и реверса, а в случае возникновения такой опасности осу- 40 ществляет упреждающее снижение уставки токоограничения и тем самым — эффективное снижение максимальных динамических

6 нагрузок, что обеспечивает повышение надежности привода.

Формула изобретения

1, Электропривод постоянного тока с подчиненным регулированием параметров, содержащий последовательно включенные регулятор скорости с регулируемым блоком ограничения в цепи его обратной связи и регулятор тока, датчики скорости и тока, подключенные ко входам соответствующих регуляторов, тиристорный преобразователь для питания двигателя и датчик момента нагрузки на двигатель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электропривода путем снижения динамических нагрузок на двигатель и механизм, в систему управления дополнительно введены последовательно включенные операционный усилитель с тиритовым резистором на его входе и блок дифференцирования, а также два суммирующих усилителя с двумя входами, выходы которых подключены к двум входам опорных напряжений блока ограничения в цепи обратной связи регулятора скорости, причем тиритовый резистор подключен к выходу датчика момента нагрузки на двигатель, к первым входам каждого из суммирующих усилителей подключены задатчики напряжения ограничения с разными знаками, а ко вторым входам через диоды подключен выход блока дифференцирования.

2, Электропривод по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что выход блока дифференцирования дополнительно подключен ко входу регулятора тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 312356, кл. Н 02Р 5/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 377949, кл. Н 02Р 5/00, 1970 (прототип).