Устройство для моделирования двигателя постоянного тока

Устройство для моделирования двигателя постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

955120 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 20.01.81 (21) 3238804/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51}NL. Кл.

G 06 G 7/62

1Ъеуаарстеенны6 камвтет

CCCP ае двлэм «зоеретенне и еткрытив

Опубликовано .30. 08. 82 ° Бюллетень И. 32 (53) Ул K681 ° 335 (088.8) Дата опубликования описания .30.08.82

V.

Л. С. Удут, П.Г.Яковенко, В. В. Коннов и И. В. Коваленко ф

У

Томский ордена Октябрьской Революции и ордене-ТрудовогоКрасного Знамени политехнический институт им. С.И.Кирова (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель

-(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при исследовании: реверсивных вентильных электроприводов.

Известно устройство для моделиро5 вания двигателя постоянного тока, содержащее последовательно соединенные первый и второй интеграторы, четыре инвертора и шесть разделитель. ных элементов, которое обеспечивает моделирование двигателя постоян-. ного тока с высокой точностью в ре" жиме непрерывного и прерывного тока при различных направлениях тока через двигатель tlj .

Недостатком этой модели двигателя постоянного тока является то, что на его входы следует подавать напряжение, форма которого должна 2о соответствовать режиму тока нагрузки, что приводит к усложнению моделей систем реверсивных вентильных электроприводов.

Наиболее близ.ким к предлагаемому является устройство для моделирования двигателя постоянного тока содержащее инвертор, операционный усилитель с релейной характеристикой, два разделительных диода и три суммирующих интегратора, первые входы которых являются входами устройства, а выходы первого и второго суммирующих интеграторов соединены с соответствующими входами операционного усилителя с релейной характеристикой, выход которого через разделительные диоды соединен с вторыми входами первого и второго сумми.рующих интеграторов и первым входом третьего интегратора, выход которо" го соединен с входом инвертора и является выходам устройства. Выход инвертора подключен к третьим входам первого и второго, суммйрующих интеграторов, второй вход, третьего суммирующего интегратора является третьим входом устройства (21.

9551

Это устройство обеспечивает точное моделирование двигателя постоянного тока при питании его от вентиль ных преобразователей в случае раздельного управления группами вентилей, а также при совместном управлении„ когда отсутствуют уравнивающие токи между группами, Такое устройство не обеспечивает точного моделирования при пита- 10 нии двигателей постоянного тока от вежтильных преобразователей (ВП) с совместным управлением, работающих с уравнительными токами.

Цель изобретения - повышение точ- !3 ности моделирования двигателя no" стоянного тока при питании от управляемых реверсивных вентильных преобразователей с совместным управле" нием. 20

Поставленная цель достигается тем, что B устройство для моделирования двигателя постоянного тока, содержащее первый, второй и третий суммирующие интеграторы, операционный усилитель с релейной характеристикой, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго суммирующих интеграторов, инвертор и два .раздели" тельных диода, первые входы первого и второго суммирующих интеграто" ров соответственно являются первым и вторым входами устройства, а вто" рые входы - "соответственно через первый и второй разделительные диоды

35 подключены к выходу операционного уси лителя с релейной характеристикой, первый вход третьего суммирующего интегратора является третьим входом

40 устройства, а выход " является выходом устройства, введены интегратор, первый, второй и третий инвертирующие сумматоры, четыре ключа и резистивный сумматор, причем выход

4$ первого суммирующего интегратора под,ключен к первому входу первого инвертирующего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго суммирующего интегратора, а выход первого инвертирующего сумматора подключен к второму входу третьего. суммирующего интегратора, к первому входу резистивного сумматора и к первому входу второго инвертирующего сумматора, выход третьего суммирующего интегратора подключен к третьему входу первого суммирующего интегратора, к второму входу резистив2О ного сумматора, к второму входу второго инвертирующего сумматора и к третьему входу второго суммирующего . интегратора, выход первого суммирующего интегратора подключен к третьему входу резистивного сумматора, первый вход первого суммирующего интегратора подключен к четвертому в входу резистивного сумматора, а четвертый вход первого суммирующего интегратора - к пятому входу резистивного сумматора и к выходу первого ключа, информационный вход которого подключен к выходу инвертора, вход которого подключен к выходу третьего инвертирующего сумматора, к входу интегратора и к информационному входу второго ключа, выход второго суммирующего интегратора подключен к третьему входу второго инвертирующего сумматора, первый вход второго суммирующего интегратора подключен к четвертому входу второго инвертирующего сумматора, четвертый вход второго суммирующего интегратора подключен к выходу второго ключа и к пятому входу второго инвертирующего сумматора, выход которого подключен к информационному входу третьего ключа, выход третьего ключа подключен к йервому входу третьего инвертирующего сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого ключа, а третий и четвертый входы соответственно являются четвертым и пятым входами устройства, выход резистивного сумматора подключен к информационному входу четвертого ключа, выход интегратора подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а выход операционного усилителя с релейной характеристикой подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для моделирования двигателя постоянного тока, на фиг. 2 - схема замещения силовой цепи реверсивного вентильного преобразователя и двигателя постоянного тока.

Устройство для моделирования двигателя постоянного тока содержит первый суммирующий интегратор 1, первый инвертирующий сумматор 2, третий суммирующий интегратор 3, первый ключ 4, инвертор 5, третий инвертирующий сумматор 6, четвертый ключ 7, интегратор 8, операционный

20 (R+R ) " (Ä). — "=Е -Е

dY, .1 при 1 =0; 1„=1 ) О, или

2S (" 2) " (L1L,,I.— -I

d< при 1„=0; -1 =1 О, где 1< и.i1, 12 и i1 - ЗДС и ток, соответственно первой и второй групп . вентилей преобразователя, Й1 и L1, Rg u Lg - активное сопротивление и индуктивность цепи соответственно первой и второй группы, 35 еи 1. - ЭДСи ток двигателя, R u L - активное со" противление и индуктивность двигателя.

При наличии уравнивающего тока моделирование процессов в системе следует вести с учетом направления тока через двигатель по уравнениям

e1R1iL — R — - О (Ь)

С1, . 3лл аа «11 л2 1

Е1К 1 11, — 21.Р 1,1л(. — -1=0 (4)

2 2 2 2 1 л ф 1 (5) 5О.11= 1 01 7 которые составлены на основании схемы замещения ВП-ДПТ, которая изображена на фиг. 2 °

При отсутствии тока в двигателе (i=0) токи первой и второй групп вен5 955 усилитель 9 с релейной характеристик кой, третий ключ 10, развязывающие дйоды 1-1 и 12, второй суммирующий интегратор 13, второй Улюч 14, второй инвертирующий сумматор 15, 5 резистивный сумматор 1б. устройство для моделирования двигателя постоянного тока работает следующим образом.

При совместном управлении группами вентилей реверсивного вентильного преобразователя (ВП) ток нагрузки формируется электродвижущей силой (ЗДС) нечетной 11 и четной I групп. В этом случае моделирование процессов в системе вентильный преобразователь — двигатель постоянного тока (ВП-ДПТ) осуществляется по уравнениям

120 6 тилей (i1 и 12) равны и могут быть определены из уравнения (4) (RÄ R>j (L< 1. Д "," . Е„-,. (7)

Если в двигателе протекает ток (i 0) и есть уравнивающий ток между группами вентилей, то из уравнений (3)- (5) можно записать

I (" 4"л) — "=6 е-(R .1 l, Ы. л dt,- л „17 1 1д"„11рр (8) ("2) 21(L< 42) — =Е„-Е,- R,.1iL, () где R1 i 2+L1 (d ig/dt) " составляющая падения найряжения на первом уравнительном реакторе (К1, L< ) от тока второй группы вентилей (в данном случае уравнивающего);

R1 i+L1 d4/dt . - составляющая падения напряжения на первом уравнительном реакторе от тока двигателя.

При решении дифференциальных уравнений (8) и (9) рационально применить косвенный метод определения производных

L,— - e,-е-(8 1É) -(R 12 )..— 2, 1 (К, 1 а1

i (1О

С г „вЂ” =1е„-е,-(R,,),-(R, 1.." )l (л1

Если в двигателе протекает ток (i а О) и есть уравнивающий ток, то иэ уравнений (4), (5) и (б) можно получить

LR R,1 «(Lit,! —" =e,-е Р,,, — "); (2) где (11+1-2 di)>

При решении дифференциальных уравнений (12) и (13) определение производных величин возможно по выражениям

1R,is,l, (,iaä "=e,-е, (е, L„—.)>

Формула изобретения

7. 9Б12 („—. Е -Е-(R Я) -(К 1 L — ") 1 г, г г г ) ))

<*(e;e;(R;R,\ i, (R, н — „(6)

4+ " г

Таким образом при наличии тока в двигателе моделирование уравнительного тока .должно осуществляться по уравнению (9) или (13), а при его гр отсутствии -,. по уравнению,7) . Если

npHHsITb условия К„=Ку сопьй и L = б2 . const, то из уравнения (7) следует

cpu g >О, "("г44 =Ц 6 -Вг-(R "< 1. ° — Ц", 4 ° У „2 „„,1 Ц),.1Б)

1 ври«О,:

R i,

Для нахождения неизвестных состав" ляющих в уравнениях (16) и (17) следует: .;пользоваться выражениями (10) > или (14).

При отсутствии уравнивающего тока ток двигателя следует искать по уравненияй (!) и (2), в противном случае необходимо пользоваться выражениями (8) и (12), используя для нахождения неизвестных составляющих уравнения (16) и ((7), Согласно предложенной методике разработана модель двигателя постоянно"го тока (фиг. 1) при питании от реверсивного ВП с совместным управлением, учитывающая протекание уравнивающего тока между группами. Предлагаемая модель имеет переменную структуру, как и известная система ВП-ДПТ.

Модель работает следующим образом. в

На суммирующие интеграторы 1 и 13. подаются ЭДС нечетной 1 (вход 1) и, четной 1 (вход 2) групп вентилей, соответствующие режиму непрерывного, тока. Выходные напряжения суммирующих интеграторов 1 и 13 пропорциональны току двигателя, а выходное напряжение суммирующего интегратора

3 " частоте вращения вала двигателя.

С помощью операционного усилителя 9 Фв с релейной. характеристикой осуществляется блокировка одного из суммирующих интеграторов (1 или 13) в зависимости от направления тока через двигатель. На инвертирующем сум- ss маторе 6 производится суммирование

ЭДС групп вентилей " 1 и 1 с составляющей падения напряжения на пер8 вом или втором уравнительном реакторе от протекания тока двигателя. На выходе интегратора 8 мрделируется уравнивающий ток. На выходе суммирующего интегратора 3 моделируется напряжение, пропорциональное частоте вращения вала двигателя, так как на его входы поступают напряжения, пропорциональные нагрузке и тому двигателя. Переменная структура модели реализуется с помощью ключей 4, 7, 10 и 14 которые могут быть созданы с помощью элементов АВИ. Ключи работают следующим образом. При наличии уравнивающего тока (напряжение на выходе интегратора 8 не равно нулю) замыкаются ключи 4 и 14, в противном случае они разомкнуты. Если ток двигателя 1 ) О, то замыкается ключ 7 и размыкается ключ 10 (в этом случае напряжение на выходе суммирующего интегратора 1 не равно нулю) .

Если ток двигателя i 0 (напряжение: на выходе суммирующего интегратора

13 не равно нулю), то замыкается ключ

10 и размыкается ключ 7. Блоки 2, 5 и 15 работают как инверторы.

Таким образом предлагаемое устройство учитывает переменную структуру системы реверсивный вентильный преобразователь с совместным управлениемдвигатель постоянного тока и позволяет с высокой точностью моделировать процессы в ней с учетом характера тока нагрузки и уравнительного тока.

Данная модель двигателя постоянного тока может быть применена для исследования с высокой точностью вентильного электропривода постоянного тока.

Это расширяет возможности использова ния аналоговых вычислительных машин при решении задач анализа и синтеза систем вентильного электропривода постоянного тока методом математического моделирования на АВИ.

Устройство .для моделирования двигателя постоянного тока, содержащее первый, второй и третий суммирующие интеграторы, операционный усилитель с релейной характеристикой, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго суммирующих интеграторов, инвертор и два разделительных. диода, первые входы первого и второго суммиру9551 ющих интеграторов соответственно являются первым и вторым входами устройства, а -вторые входы соответствен-. но через первый и второй разделительные диоды подключены к выходу операционного усилителя с релейной характеристикой, первый вход третьего суммирующего интегратора является третьим входом устройства, а выход является выходом устройства, о т л и ч а - 10 ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены интегратор, первый, второй и третий, инвертирующие сумматоры, че, тыре ключа и резистивный сумматор, 1$ причем выход первого суммирующего интегратора подключен к первому входу первого инвертирующего сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго суммирующего интегратора,рв а выход первого инвертирующего сумматора подключен к второму входу третьего суммирующего интегратора, к первому входу резистивного сумматора и к первому входу второго инвертиру-. ющего сумматора, выход третьего суммирующего интегратора подключен к третьему входу первого суммирующего ин-. тегратора, к второму входу резистивного сумматора, к второму входу второго инвертирующего сумматора и к третьему входу второго суммирующего интегратора, выход первого суммирующего интегратора подключен к третьему входу резистивного сумматора, перЮ вый вход первого суммирующего интегратора подключен к четвертому входу резистивного сумматора, а четвертый вход первого суммирующего интегратора - к пятому входу реэистивного сумматора и к выходу первого

20 10 ключа, информационный вход которого подключен к выходу инвертора, вход которого подключен к выходу третьего инвертирующего сумматора, к входу интегратора и к информационному входу второго ключа, выход второго суммирующего интегратора подключен к третьему входу второго инвертирующего сумматора, первый вход второго суммирующего интегратора подключен к четвертому входу второго инвертирующего сумматора, четвертый вход второго суммирующего интегратора подключен к выходу второго ключа и к пятому входу второго инвертиру ацего сумматора, выход которого подключен к информационному входу третьего ключа, выход третьего ключа подключен к первому входу третьего инвертирующего сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого ключа, а третий и четвертый входы соответственно являются четвертым и пятым входами устройства, выход резистивного сумматора подключен к информационно" му входу четвертого. ключа, выход интегратора подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а выход операционного усилителя с ре" лейной характеристикой подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CCCP

И 630633, . G 06 G 7/62, 1976, 2. авторское свидетельство СССР и 661570, кл. G 06 G 7/62, 1977 (прототип).

955120

0 5 Тираж:73 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,,Иосквас Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул; Проектная, Составитель Т. Сапунова

Редактор И.Янович Техред.T.Èàòo÷êà Корректор .0rap