Регулируемый электропривод постоянного тока с периодической нагрузкой

Регулируемый электропривод постоянного тока с периодической нагрузкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Ресттублии

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. спид-ву (5E)A1. Кл. (22)Заявлено 11.06.81 (21) 3299751/24-07

Н 02 Р 5/06 с присоединением заявки №

Гоаударствснкый комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

ОпубЛиковано 30.12.82. Бюллетень № 48 (53) УДК 62-83:

:621 313.2 (088. 8) Дата опубликования описания 03.01.83

„,„, . (.. ЩйЪ вЂ”-"."-" «;1 ";»-; " 4т лq

Комсомольский-на-Амуре политехнический ин титу .,„„.. и дъ» (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым электроприводам постоянного тока, работающим с переменной нагрузкой, имеющей постоянную и гармбническую составо ляющие, например электроприводам центробежных вибромодулей, механизмов качания кристаллизаторов.

Известен вентильный электропривод, содержащий двигатель постоянного тока, вентильные преобразователи для питания цепей якоря и возбуждения двигателя, регуляторы частоты вращения и тока якоря и систему регулирования возбуждения двигателя $1) .

Недостатками этого электропривода являются значительные пульсации тока и частоты вращения электропривода, что приводит к необходимости увеличе- 2о ния мощности устанавливаемого двигателя и к ухудшению качества продукции.

Известен также электропривод, содержащий дополнительно преобразователь угла поворота вала механизма в синусоидальный сигнал, выход которого подключен к входу регулятора тока двигателя f2) .

Данный электропривод уменьшает колебания скорости двигателя, однако пульсации тока якоря в нем не устраняются, Кроме того, известен вентильный электропривод с подчиненным регулиро ванием. тока якоря и частоты вращения, содержащий генератор периодических сигналов, блок расчета среднеквадратического значения отклонения .скорости, анализатор колебаний параметров электропривода, блок самонастройки фазы и формы сигналов генератора (3) .

Однако этот электропривод имеет систему управления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является элект3 9859 ропривод, содержащий электродвигатель, тиристорный преобразователь питания цепи якоря двигателя, последователь. но соединенные регулятор тока якоря, регулятор частоты вращения двигателя, преобразователь питания обмотки возбуждения двигателя, регулятор возбуждения, а также преобразователь угла поворота в синусоидальный сиг" нал, вход которого соединен с валом t0 эксцентрика механизма; блоки смещения и подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока воэбужде" ния Я.

Недостатком известного электропривода является ручное управление блоками фазировки, вследствие чего компенсация пульсаций тока якоря и скорости обеспечивается только для опре- 20 деленной фиксированной скорости. При другой скорости электропривода настройка блока фазировки должна быть изменена. Это затрудняет эксплуатацию электропривода, а в случае необходи- 25 мости изменения частоты вращения в программном режиме (например, в электроприводах вибромодулей) компенсация колебаний тока якоря и частоты вращения при частотах, отличных от фиксироВ0 ванной (для которой настроены блоки фазировки), становится невозможной, что отражается на качестве регулирования скорости.

Цель изобретения " повышение качества регулирования электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод введены два блока

40 смещения, три блока масштабирования, блок перемножения, два демодулятора и преобразователь угла поворота в ко-. синусоидальный сигнал, выход которого через первый демодулятор соединен

45 с первым входом блока перемножения, второй вход которого через первый блок масштабирования соединен с выходом датчика;частоты вращения, а выходс входами второго и третьего блоков масштабирования, выходы которых со50 единены соответственно с входом регулятора частоты вращения и входом регулятора возбуждения, при этом выход преобразователя угла поворота в синусоидальный сигнал соединен с- входами регуляторов частоты вращения.и возбуждения через второй демодулятор и блоки смещения.

15 4

Формирование на входах регуляторов частоты вращения и возбуждения сигнала, пропорционального косинусу угла поворота выходного вала в сумме с синусоидальным., обеспечивает соответствующий сдвиг .фазы компенсирующего воздействия, а умножение косинусоидального сигнала на сигнал, пропорциональный частоте вращения выходного вала, подаваемый с выхода датчика частоты вращения привода, обеспечивает автоматическое изменение сдвига фазы компенсирующего воздействия в функции изменения частоты вращения электропривода.

На чертеже приведена принципиальная схема электропривода.

Электропривод содержит двигатель 1 постоянного тока, якорь которого питается от вентильного, например тиристорного, преобразователя 2, а его обмотка возбуждения 3 - от тиристорного преобразователя 4. Эти преобразователи имеют системы, 5 и 6 импульсно"фазового управления, Электропри4

l вод содержит также регулятор 7 частоты вращения с блоком 8 ограничения, регулятор 9 тока якоря и регулятор 10 возбуждения. B цепях обратных связей используются датчик 11 частоты вращения, датчики 12 и 13 тока якоря, датчик 14 напряжения и датчик 15 возбуждения. На входе регулятора скорости включен эадатчик 16 интенсивности, Двигатель 1 через редуктор 17, на выходном валу 18. которого установлен эксцентрик 19, приводит в возвратно-поступательное движение механизм 20.

С валом 18 связаны преобразователи 21 и 22 угла поворота в синусоидальный и в косинусоидальный сигнал (в качест" ве преобразователей 21 и 22 может быть использован, например, вращающийся трансформатор). Преобразователь 21 угла поворота через демодулятор 23 и первый блок 24 смещения (состоящий, например, из резистора с подключенным к нему источником напряжения ) подключен к входам регулятора 7 частоты вращения, а через второй, блок 25 смещения — к входам регулятора 10 возбужде" ния. Преобразователь 22 угла поворота в косинусоидальный сигнал через де" модулятор 26 подключен к первому вхо« ду блока 27 перемножения, второй вход которого подключен через первый блок 28 масштабирования к датчику 11 частоты вращения. Выход блока 27 перемножения через второй блок 29 масш! где

@=arch/(„ 4 52j

5 9859 табирования подключен к входу регулятора 7 частоты вращения, а через третий блок 30 масштабирования - к входу регулятора 10 возбуждения.

Электропривод работает следующим образом.

При вращении вала 18 с эксцентриком 19 приводится в возвратно"посту" пательное движение механизм 20. На валу 18 действует момент нагрузки, 30 изменяющийся циклически. Момент двигателя равен

И = И„Ф HQ sin5? t = Khh ia cp, где М вЂ” постоянная составляющая мои мента; !$

M и 2 - амплитудное значение и часа тота изменения переменной составляющей момента;

t - -время; и сР - ток якоря и магнитный по- 20 ток двигателя;

К - конструктивная постоянная двигателя.

Для поддержания постоянного.тока двигателя ig = 1 — — const поток iP 2$ двигателя должен изменяться по закону Мцi pAö. sin 524 N (n)

CP =

Ф

KM I H kN IH

Это достигается путем подачи на з© вход регулятора 10 возбуждения двух корректирующих сигналов от преобразователей 21 и 22 угла поворота. Пер-. вый корректирующий сигнал формируется преобразователем 21 угла поворота в синусоидальный сигнал и через демодулятор 23 и блок 24 смещения подает" ся на вход регулятора 7 частоты вра" щения, а через блок 25 смещения " на вход регулятора 10 возбуждения. Второй корректирующий сигнал формируется преобразователем 22 угла поворота в косинусоидальный сигнал и подается через демодулятор 26 на блок 27 перемножения, где перемножается с сигналом датчика 11 частоты вращения, поступающего через блок 28 масштабирования на второй вход блока пере". множения. Результирующий сигнал с выхода блока перемножения через блок 29 масштабирования подается на

SO вход регулятора 7 частоты вращения, а через третий блок 30 масштабирова" ния - -на вход регулятора 10 возбуждения.

Корректирующие сигналы подаются на дополнительные входы регуляторов 7 и 10. Введение второго корректирующего сигнала эквивалентно смещению

15 ° 6 по фазе первого корректирующего сигнала. Причем смещение по фазе зависит от частоты 2, пульсации (частоты вра" щения вала 18 ) и изменяется автоматически в функции частоты. Объясняется это следующим.

В установившемся режиме работы (Я= сВ/dt где 5 " угол поворота ва-. ла 18, сумма корректирующих сигналов, поступающих на вход регулятора 10 возбуждения от преобразователей 21 и

22 через демодуляторы 23 и 26, после преобразования в блоках 28-30 масштабирования, блоке 25:смещения и бло" ке 27 перемножения равна и+ цс з < night ° К К$Ug < созе (1)где 0п " постоянное напряжение для компенсации постоянной со-ставляющей момента, формируется с помощью блока смещения 25;

U< " максимальное значение напряжения на выходе демодулято" ров 23 и 26;

Ц - напряжение на выходе датчииь ка 11 частоты вращения;

К и К> " коэффициенты передачи первого 28 и третьего 30 блоков масштабирования.

Напряжение на выходе датчика частоты вращения определяется следующим соотношением:

О, = gË вЂ” р (2)

P где K.. - коэффициент передачи датчиК%В ка 11 частоты вращения;

К - коэффициент передачи редукР тора 17.

Используя известные формулы записи синусоидальных величин, выражение (1) с учетом (2) представим в виде

= U„e „.A sin(gt+ cf ), (3) Выражение (3) показывает, что суммарный корректирующий сигнал подается на вход регулятора 10 возбуждения с опережающим сдвигом по фазе на угол Ц, величина которого автоматичес. ки изменяется в функции частоты вра" щения Р вала 18. Этот сигнал компен985915 сирует инерционность регулятора 10 возбуждения.

Для компенсации воздействия гармонической составляюшей потока двигателя на скорость вращения следует иметь 5 в виду закон изменения напряжения вентильного преобразователя 2.

0-1 Я

Из равенства = = Иц сОпБ v(a) о м н

KE МЯ) KE пн находим, Ц = — п,„R > = М (й )

k н м н

-Для осуществления указанного зако- на изменения напряжения преобразователя 2 служат элементы схемы 23, 2528, 30, действующие аналогично элементам 23, 24, 26-29.

Необходимая фаза суммарного корректирующего сигнала, подаваемого на вход регулятора 7 частоты вращения, настраивается путем установки коэффициентов передачи блоков масштабирования 28 и 29, а корректирующего сигнала, подаваемого на вход регулятора !0 возбуждения, настраивается путем установки коэффициентов блоков масштабирования 28 и 30, Совместное действие двух каналов 30 формирования требуемых законов изменения магнитного потока двигателя 1 и напряжения преобразователя 2 обес печивает эффективное уменьшение ко лебаний тока и частоты вращения, Изобретение позволяет исключить ручную подрегулировку фазы компенсирующего сигнала при изменении скорости и тем самым повысить быстродействие и точность перехода от одной ско- в рости к другой. При согласовании скоростей и синхронизации работы нескольких центробежных вибромодулей, образующих виброблок и управляемых от одного программного устройства, 4s применение таких электроприводов улучшает синфазность действия вибромодулей, улучшает гармонический состав колебаний, создаваемых виброблоком, и уменьшает связанным с этим энергетические потери.

Формула изобретения

Регулируемый электропривод постоянного тока с периодической нагрузкой, содержащий двигатель, преобразователи для питания якоря и обмотки возбуждения двигателя, последовательно соеди" ненные регуляторы частоты вращения и тока якоря в цепи управления преобразователя для питания якоря, регулятор возбуждения, соединенный с валом эксцентрика или кривошипа механизма, преобразователь угла поворота в синусо идальный сигнал, блоки смещения и подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбуждения, о т - . л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качестве регулирования, в него введены два блока смещения, три блока масштабирования, блок перемножения, два демодулятора и преобразователь угла поворота в косинусоидальный сигнал, выход которого через первый демодулятор соединен с первым входом блока перемножения, второй вход которого через первый блок масштабирования соединен с выходом датчика частоты вращения, а выход - с входами второго и третьего блоков масштабирования, выходы которых соединены соответственно с входом регулятора частоты вращения и входом регулятора возбуждения, при этом выход преобразователя угла поворота в синусоидальный сигнал соединен с входами регуляторов частоты вращения и возбуждения через второй демодулятор и блоки смещения. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лебедев Е.Д. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. И., "Энергия", 1970, с. 76-83.

2. Патент ФРГ tf 1282140, кл. 21 с 62/05, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

< 729797, кл. Н 02 Р 5/00, 1977.

4 ° Авторское свидетельство СССР 555525, кл. H 02 P 5/06, 1971 °

985915

Составитель 8. Кузнецова

Редактор А. Orap Техред И.Тепер Корректор Н. Король

Заказ 10150/75 Чираж 721 . - Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035 Иосква Ж-35 Рамшская набд а. 4Д

«»»»»«» Р»»»»»»ее*»»1»»»й»сВ 2»«»»»»»«»»»«аВ»»»»»%ей»»

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Г