Устройство для релейного регулирования тока электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 11 Н 02 Р 5(06 ЗОБРЕ ОПИС НИ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Волжское объединение по производст.ву легковых автомобилей(56) 1, Авторское свидетельство СССРНф 773882,.кл, Н 02 Р 5(16, 1980,2; Авторское свидетельство СССР Яо 775851,кл. Н 02 Р,5(16, 1980,(54)(57) .1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЛЕЙНОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕ -ЛЯ, содержащее полупроводниковый преры.ватель, датчик тока, состоящий из шунта,включенногов цепь якоря электродвигателя,и операционного усилителя, выход которогочерез резистор соединен с компаратором, выполненным на операционном усилителе, выходкомпаратора подключен к управляющемувходу полупроводникового прерывателя, источ.ник питания и второй. резистор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повы-.шения надежности, в. него введены источники напряжения задания амплитуды пульсацйй тока и среднего значения тока электродвигателя и амплитудно-импульсный модулятор, аналого. вый вход которого подключен к источнику напряжения задания амплитуды пульсаций тока электродвигателя, импульсньщ вход со. единен с выходом компаратора, а выход амплитудно-импульсного модулятора - с неинвертирующим входом операционного усилителя компаратора, инвертирующий вход которого через второй резистор подключен к источнику напряжения задания среднего значения тока электродвигателя,2. Устройство по п; 1, о т ли ч а ю. щ е е с я тем,.что амплитудно импульсный модулятор содержит операционный усиди- з тель,.резисторы и управляемый ключевой элемент, включенный между иеинвертирующим входом операционного усилителя и шиной иаточника питания, входы операционного усилителя о 6 ьединены через резисторы, общая точка которых служит . аналоговым входом, а. управляющий вход ключевого элементаимпульсным входом амплитудно-импульсногомодулятора,Изобретение относится к электротехнике; вчастности к управлению электродвигателямипостоянного тока с полупроводниковымипрерывателями, и может быть использованов различных электроприводах постоянного тока.Известно релейное устройство для регулиро.валия тока электродвигателя, содержащее полупроводниковый, в частности тиристорный,прерыватель, частотный датчик тока в цепиякоря электродвигателя, формирователь пи 1 Олообразного напряжения, вход которогосоединен с выходом датчика тока, и ком.паратор, соединенный с выходом формирова.теля пилообразного напряжения 11,В этом устройстве ток якоря электродвигателя преобразуется сначала в последо.вательность прямоугольных, а затем пилооб.разных импульсов, амплитуда которых. зави.сит от .величины тока в электродвигателе,В компараторе происходит сравнение пило.образного напряжения с напряжением уставки, определяющим заданное среднее значе.ние тока, и по результатам сравнения происходит переключение полулроводниковогопрерывателя. 25Диапазон регулирования тока в таком устройстве определяется шириной зоны нелинейности магнитного материала датчика тока и не может быть достаточно большим.В устройстве не предусмотрена воэможность30изменения или поддержания на желаемомуровне амплитуды пульсаций тока якоряэлектродвигателя, что снижает надежностьработы устройства.Наиболее близким по техническому реше.нию к предлагаемому является устройство З 5для релейного регулирования тока электро.двигателя, содержагцее полупроводниковыйпрерыватель, датчик тока, состоящий изшунта, включенного в цепь якоря электродвигателя, и операционного усилителя, вы. 40ход которого через резистор соединен скомпаратором, вьшолненным на операци.онном усилителе, выход компаратора под.ключен к управляюцему входу полупроводникового прерывателя, источник питания и 45второй резистор 12,Недостатком данного устройства являетсявзаимная зависимость регулировки среднегозначения и амплитуды пульсаций тока якоря, так как изменение сопротивления как 50потенциометра датчика тока, так и делителя напряжения приводит к одновременномуизменению обоих этих параметров.Кроме того, ослабление потенциометромсигнала с шунта приводит к снижению надежности работы данного устройства,Целью изобретения является повышениенадежности,1 оставленная цель достигается тем, чтоустройство для релейного регулирования то.ка электродвига 1 еля, содержащее полупро.водниковый прерыватель, датчик тока, со.сто 1 пций из шунта, включенного в цепьякоря электродвигателя, и операционногоусилителя, выход которого через резисторсоединен с комиаратором, выполненным наоперационном усилителе, выход компаратораподключен к управлявшему входу полупро.водникового прерывателя, источник питанияи второй резистор, дополнительно гведеныисточники напряжения задания амплитудыпульсаций тока и среднего значения токаэлектродвигателя и амплитудно-импульсныймодулятор, аналоговый вход которого под.ключен к источнику напряжения заданияамплитуды пульсаций тока электродвигателя,импульсшяй вход соединен с выходом ком.паратора, а выход модулятора - с неинвер.тирующим входом операционного усилителякомпаратора, инвертирующий вход которогочерез второй резистор подключен к источни.ку напряжения задания среднего значениятока электродвигателя.Кроме того, амплитудно-импульсный модулятор содержит . операционный усилитель, резисторы и управляемый ключевой элемент, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя и шиной источника питания, входы операционного усилителя объединены через резисторы, общая точка которых служит аналоговым входом, а управлявший вход ключевого элемента импульсным входом амплитудно импульсного модулятора.На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит полупроводниковыйпрерыватель. 1, датчик тока, состоящий изшунта 2, включенного в цепь якоря электродвигателя 3, и операционного усилителя 4,выход .которого через резистор 5 соединенс компаратором, вьптолненным на операци.олпом усилителе 6 выход компаратора подключен к .управляющему входу полупроводникового прерывателя 1,Кроме того, устройство содержит источник7 напряжения задания амплитуды пульсацийтока, источник 8 напряжения задания среднегозначения тока и амплитудно импульсный модулятор 9, аналоговый вход которого подклю.чен к источнику 7 напряжения. импульсныйвход соединен с выходом компаратора, авыход модулятора 9 - с неинвертирующимвходом операционного усилителя 6 компара.тора, инвертирующий вход которого черезрезистор 1 О подключен к источнику напряжения 8,1159140 4неинвертируюшем входе усилителя 61 на.пряжение становится отрицательным).В момент, когда ток в якоре электродвигателя 3 достигнет значения, при котором напряжение на инвертирующем входеусилителя б станет отрицательным и помодулю равным О за счет его большого коэффициента усиления происходитбыстрое изменение полярности напряжения11 О на выходе компаратора, следствием чего яв.ляется размыкание силового ключа прерывателя 1. Ток в якоре электродвигателя3 начинает уменьшаться, протекая через диод 16. Одновременно с изменением поляр.ности напряжения на выходе компаратораизменяется полярность напряжения и на.его неинвертирующем входе за счет сменысостояния ключевого элемента 14.Когда ток в якоре электродвигателя 3 .упадет настолько, что напряжение на инвертируюшем входе усилителя б станет поло.жительным и достигнет значения напряже.ния О повторяется описанный выше про.цесс, приводящий к замыканию силовогоключа прерывателя 1,Таким образом, при работе устройства на.пряжения на обоих входах усилителя 6 из.меняются в пределах + О, При этом среднее значение пилообразного напряжения наинвертирующем входе всегда равно нулю,30 Поэтому при изменении напряжеиия 1,1пропорционально изменяется и среднее значе,ние напряжения на выходе операционногоусилителя 4, т.е. среднее значение токаэлектродвигателя 3 при неизменном значении35 его амплитуды пульсаций,При изменении напряжения происходитпропорциональное изменение амплитуды пря.моугольных импульсов, т,е. амплитуды моду.ляция; напряжения на выходе модулятора 9,400 что ведет к пропорциональному изменениюамплитуды пилообразного напряжения на выходе операционного усилителя 4, пропорцио.нальной амплитуде пульсаций тока электродвигателя, при его неизменном среднем значе.45 нии. 3Амплитудно-импульсный модулятор 9 со. держит операционный усилитель 11, резисторь12 и 13 и управляемый ключевой элемент14, включенный между неинвертирующим входом операционного усилителя 1 и ши. ной 15 источника питания, входы операционного усилителя 11 объединены через ре,зисторы 12 и 13, общая точка ко орых ,служит аналоговым входом, а управляющий вход ключевого элемента 14 - импульснымвходом амплитудно. импульсного модулятора9. Якорная обмотка электродвигателя 3 шунтирована диском. 16.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии на выходе компаратора напряжение положительное, что соответствует разомкнутому состоянию силового кл 1 оча прерывателя 1, Ток в яко ре электродвигателя 3 отсутствует. Напряжение на выходе операционного усилителя и включенной дифференциальной схе.ме равно нулю,На аналоговый вход модулятора 9 систочника 7 напряжения подают напряжение О, соответствующее заданному значению амплитуды пульсаций тока электродвигате. ля 3, с полярностью, совпадающей с по. лярностью напряжения на управляющемвходе ключевого элемента 14, при кото.рой он разомкнут. При этом на выходемодулятора 9 и неинвертируюшем входеусилителя б напряжение также равно Оиположительно по знаку,На вход устройства от источника 8 напряжения задания среднего значения токаэлектродвигателя подают положительноенапряжение О такое, чтобы на инвертируюшем входе усилителя 6 напряжение превысило напряжение ОПри этом на выходе колщаратора и управляюшем входе прерывателя 1 устанавливается отрицательное напряжение, что ве.дет к замыканию его силового ключа. Врезультате в якоре электродвигателя 3 нарас. . тает ток, сигнал которого с шунта 2, усиленный операционным усилителем 4, вызывает уменьшение напряжения на инвертиру. аким о разом, в устройстве осуществля. ющем входе усилителя 6. ется независимое .раздельное регулированиеОдновременно с изменением полярности как среднего знзчс ио значения, так и амплитуды пуль. напряжения на выходе компаратора проис.саций тока электродвиктродвигателя, что позволяет ходит изменение состояния ключевого эле при одновременнов сменном управлении этими пара. мента 14, что ведет к смене полярности метрами непрерывно поддерживать оптимальнапряжения на выходе модулятора 9 и ,ное соотношение межцу ними..Техред М.Гергель о Корректор С,Шекма ктор Л, Весе кая Тираж 646 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/