Астатический регулятор частоты вращения

Союз Советски кСоциалисткческнкРеспублик к автосном свидетельств(22) Заявлено 18,08,77 (21) 2520202/24 М. Кл.Н 02 Р 5/1 присоединением заявки Государстеенный квинтет СССР. к открыт ата опубликования описани(72) Автор изобретени П. Инеш Заявител 4) АСТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЬ ВРАЩЕНИЯ уд игИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматической стабилизации скорости вращения электропривопов постоянноготока, например, электроприводов синхронных генераторов со стабилизацией их выходной частоты, широко применяемых вкачестве источников питания автономныхсетей бортового питания электрообор ования судов и самолетов.Известны астатические регуляторыскорости или частоты, содержащие дваканала регулирования статический и астатический, включенные параллельно наодин и тот же объект регулйрования )11 .Недостаток их состоит в том, чтоони имеют узкий диапазон синхройизации по фазе. Это усложняет реализацию.Наиболее близким по техническойсущности является, астатический двухка. нальный.регулятор с фазовым дискримнатором 21,Известный астатический регулятор частоты содержит два канала регулирования,статический и астатический, параллельно работающие на общий усилитель сигнала ошибки, управляющий работой регулятора возбуждения стабилиэируемого по скорости двигателя постоянного тока. Статический канал регулирования содержит частотный датчик обратной связи, измерительный элемент ухода (девиации) частоты от заданной эталонной, выполняемый обычно на Орезонансных контурах с последующей выходной схемой двухтактного выпрямления.Астатический канал регулирования содержит эадак 1 щий генератор опорной частоты и фазовый детектор с выходным. сигналом 5постоянного тока, пропорциональным раз ности фаэ сравниваемых частот датчика обратной связи и задающего генератора эталонной частоты.В установившемся режиме работы грубый статический канал регулирования обеспечивает подведение скорости вращения двигателя к номинальной с точностью не менее, чем + 0,5-2%, необходимой и достаточной для захвата системыдействием астатического регулятора, доводящего точность поддержанияскоростии частоты системы до весьма малой ошибки порядка 0,1-0,01%,Основными недостатками известногоастатического регулятора являются наличие двух устройств задания эталонной частоты, параметрического в статическом канале регулирования с его резонанснымиконтурами и активного в виде автономно 10работающего эталонного генератора вастатическом канале регулирования, чтосушественно удорожает и усложняет конструкцию регулятора, затрудняя такжеперестройку уровня стабилизации часто- . 15ты в обычных пределах + 2%, осуществляемую при необходимости в процессеэксплуатации системьц ограничение поусловиям устойчивости диапазона синхронизации системы, по которым понимается 20наибольшее допустимое отклонение частоты и скорости вращения стабилизируемого электродвигателя, при которомэлектродвигатель втягивается в синхронизм под действием астатического кана 25ла регулирования.Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции двухканальногоастатического регулятора частоты и увеличение диапазона синхронизации дейст 30вия астатического канала регулирования.Поставленная цель достигается тем, чтов астатический регулятор частоты вращенйя двигателя, содержащий датчик час тоты вращения, соединенный с первым35входом фазового детектора, второй входкоторого подключен к задающему генератору, а выход соединен через фильтр низких частот и усилитель с блоком регулировайия частоты вращения двигателя,40введены последовательно соединенныесимметричный нелинейный элемент с начальной зоной нечувствительности и регулятор частоты, причем вход симметричного нелинейного элемента соединен с45фильтром. низких частот, а выход регулятора частоты соединен с задающим генератором,На чертеже представлена функциональная блок-схема построения системы стабилизации скорости вращения и частоты сустройством астатического регулятора,составленная применительно к стабилизируемому по частоте приводу сййхронного55генератора с приводным двигателем постоянного тока,Электродвигатель постоянного тока 1с блоком регулирования частоты вращения 2 приводит во вращение ротор синхронного генератора 3, выполняющего роль датчика частоты вращения, который соединен с первым входом фазового детектора 4, На второй вход фазового детектора 4 поступает выходное напряжение задающего генератора 5, частота которогр может изменяться воздействием на его синхронизирующий контур 6. Выходное напряжение фазового детектора 4, отфильтрованное фильтром низких частот 7, поступает на вход промежуточного усилителя 8 с его внутренней цепью динамической коррекции системы, управ ляюшего работой блока 2 приводного двигателя 1. Кроме того, выходное .напряжение фазового детектора 4 поступает через вспомогательную цепь отрицательной задержанной обратной связи, выпол няемой на симметричном нелинейном элементе 9 с его начальной зоной нечувствительности на характеристике вход-выход, иа вход регулятора частоты 10Нормально в статическом установившемся режиме работы, т. е. при равенстве частоты выходного напряжения синхронного генератора. 3 ее номинальному заданному значению, выходное напряжение фазового детектора 4 невелико и недостаточно для отпирания нелинейного элемента 9 цепи задержанной обратной связи управления частотой задающего генератора 5, которая при этом разомкнута, а задающий генератор подает на фазовый детектор 4 выходное напряже. ние с номинальным заданным значением частбты, определяемым резонансной частотой его синхронизирующего контура 6, Образующийся нри этом астатический канал регулирования компенсирует приложенные статические возмущения за счет сдвига фаз сравниваемых напряжений на вхоае фазового детектора, частоты которых совпадают. При необходимости уставка стабилизируемой частоты системы может быть легко изменена путем простого внешнего воздействия на параметры синхронизируюшего контура 6 зааающего генератора 5.При приложении внезапного возмущения, напримерпри ударном приемо сбросе нагрузки синхронного генератора 3 скорость вращения агрегата ипропорциональная ей частота сигнала главной обратной связи -системы начинает изменяться, Соответствующий рост выходного напряжения фазового детектора 4 той илииной полярности приводит.при этом к отпиранию нелинейного элемента 9 и замыканию цепи задержанной отрицатель ной обратной связи, воздействукйцей посредством регулятора 10 перестройки частоты на синхронизирующий резонано ный контур 6 задающего генератора 5. При достаточном быстродействии этого контура регулирования частоты задающего генератора частота его выходного напряжения "следит" за вынужденным уходом частоты сигнала главной обратной связи системы (частотой синхронного генератора 3), а сдвиг фаз этих двух сравниваемых напряжений, пропорциональный статической ошибке работающего статического канала регулирования . системы н преобразованный фазовым детектором 4 в эквивалентный сигнал постоянного тока, обеспечивает необходимый закон управления блока 2 приводного двигателя 1. По мере уменьшения сигнала рассогласования и восстановления первоначального значения частоты синхронного генератора 3 уменьшается и выходной сигнал фазового детектора. Наконец при уменьшении этого сигнала до уровня зоны нечувствительности нелинейного элемента 9 размыкается цепь задержанной отрицательной обратной связи частотного управления задающего генератора 5 и восстанавливается исходная структура регулятора с его астатическим каналом регулирования.Данное устройство существенно упрощено ввиду использования всего лишь одного измерителя сигналов ошибок (фазового детектора) и одного частотно-задающеГо элемента (синхронизирующего резонансно го контура 6) Функциональные возможности астатического регулятора ввиду упрощении на- стройки задаваемого уровня стабплизируемой частоты и расширенйя диапазона синВ хронизации реулятора расширены, т, е.раСширена зона "захвата" астатического регулятора системы.10 формула изобретенияАстатический регулятор частоты вращения двигателя, содержащий датчик частоты вращения соединенный с первым1 входом фазового детектора, второй входкоторого подключен к задающему генератору, а выход соединен через фильтр ниэких частот и усилитель с блоком регулирования частоты вращения двигателя,26 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения конструкции и расширения диапазона синхронизации,в него введены последовательно соединенные симметричный нелинейный элемент с начальной5 зоной нечувствительности и регуляторчастоты генератора, причем вход симметричного нелинейного элемента соединенс фильтром низких частот, а выход регулятора частоты генератора соединен сЗО задающим генератором.Источники информации,инятые во внимание при экспертизе1, Патент США М 3553555,кл, 318 314, 197135 2, Бертон А, И. и Миэюрин С. Р.Система точной стабилизации скоростив ащения двигателя постоянного тока.р.Сб, "Научно-технические проблемы автоматизированного электропривода . Изд оАН СССР, 1977,738085 тавитель В, Тарасов Техред А. Шепанская 783 . Подписноенно о комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/ 2826/35 Тираж ЦНИИПЙ Государст по делам изобре 3035, Москва, Ж