Способ импульсного управления частотойвращения электродвигателя постоянноготока

Союз Советскив Соцмапмстмческик Республик(61) Дополнительное к авт, св (22) Заявлено 0206.75 (21) с присоединением заявки йо (23) ПриоритетОпубликовано 280231, Б у 51 139766/24-07 2 Р 5/ арствеииый комитеСССРелам изобретеиийи открытий осуд летен 53) УДК 621. З 14,.57 (0888)та опубликования описания 28028 72) Автор изобрет ъ;,(1 ое а В,Г.К и сачев(7 ) Заявите ектротехнический институт оси бирс 4) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТО ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКАуправляющего сигнаданной функциональтаким образом, что оря остаются постоя чениях входного упа, а скважность меьно управляющему функции входного ла по заранее з ной зависимости) пульсации тока я ными при всех зн равляющего сигнал няют пропорцион сигналу 2) . ектр ет х сисэ им- воО Наибол техничес з аключаю ключения пос-.оянн нию спос ту п очни т вИзобретение относится к л оприводу постоянного тока и мож быть использовано в электропривода темы автоматики.Йзвестно несколько способов пульсного управления электропри дами постоянного тока. Один из них заключается в том, что длительность подключенного состояния якоря двигателя постоянного тока к источнику1 постоянного напряжения (скважность) меняют. пропорционально входному управляющему сигналу, а частоту оставляют постоянной (1 .Однако при таком способе управления отсутствует воэможность регулирования частоты. В этом случае для ограничения пульсаций тока и дополнит ел ьных потерь в цепи н агру з ки и реобразователя на допустимом уровне частоту коммутации выбирают высокой и поддерживают ее во всем диапазоне измен ени я входного си гн ала, что обусловливает низкие энергетические показатели привода в целом.ее близким к изобретеким решением является об,шийся в том, что часто одякоря двигателя к ист куого напряжения изменяю алНедостаток данного способа состоит в том, что при управлении электро- приводами постоянного тока не обеспечивается постоянство амплитуды пульсаций тока (а значит и пульсаций других параметров привода, например, скорости, пути) при изменении параметров нагрузки, а также в режимах, отличных от статических режимов, т .е. постоянство амплитуды пульсаций тока этот способ обеспечивает только при постоянстве входного управляюшего сигнала и при постоянстве параметров нагрузки. Это связано с тем, что изменение частоты коммутации от сигнала управления заранее задается соответствующей расчетной функциональной зависимостью для конкретных параметров нагрузки в установившемся режиме.Цель изобретения - повышение КПД электропривода путем обеспечения постоянства пульсаций тока якоря неза 3висимо от параметров нагрузки режимов работы и всех значений входногоси гнала,Поставленная цель достигается тем,что якорь электродвигателя постоянного тока периодически подклгочают кисточнику постоянного напряженияи контролируют величину пульсацииякорного тока, измеряя при каждомподключении время с,г за котороеток якоря увеличивается на величинузаданной пульсации, и устанавливаютвремякаждого последующего отключенного состояния электродвигателясогласно зависимости- к чу3г1куцг-е " - напряжение управляющегосигналаХ - коэффициент пропорциональ Оности, в общем случае непостоянный,На Фиг. 1 приведено одно из возможных устройств, реализирующих предлагаемый способ; на Фиг. 2 - диаграммы, поясняющие способ.Устройство состоит из силовойчасти злектропривода и системы управления. Силовая часть включает всебя якорь 1 двигателя постоянноготокаподключенный через вентильныйуправляемый элемент 2 к источнику3 питания постоянного тока, и диод4 включенный параллельно якорю двиФгателя встречно относительно источника питани я.35Система управления включает в себя датчик 5 тока якоря, подключенныйк входу схемы б формирования импульсов выключения вентильного элемента,триггер 7 с раздельным запуском, 40выход которого через интегратор 8подключен к одному иэ входов компаратора 9, другой вход которого черезинтегратор 10 соединен с источником11 входного управляющего сигнала.Выход упомянутого компаратора подключенк входным цепям сброса интегратора8 и 10. При этом элементы 8, 9 и 1 Ообразуют схему 12 Формирования импульсов включения вентильного элемента. Выходы схем б и 12 (выход компаратора 9) подключены к входам вентильного элемента 2 и к входам триггера 7 а выход схемы 12, кроме того,подключен еще и к одному из входовсхемы б.Способ иллюстрируется на примереработы электропривода, показанногона фиг, 1,Работа злектропривода начинаетсяс момента выработки схемой 12 импуль- Щса включения вентильного элемента2 - Т д (Фиг. 2 д) . Этим импульсомоткрывается вентильный элемент 2,подключая тем самым якорь 1 двигателя к источнику 3 питания, и опроки- Я дывается триггер 7 в положение, соответствующее подключенному состоянию якоря 1 к источнику 3 (фиг. 2 а,е). При этом ток якоря двИгателя под действием разности (сумьы) напряжения источника 3 и ЭДС якоря 1 двигателя (Б - 1 г) начинает нарастать (фиг. 2 б) . Кроме того, импульс Там поступает в схему б Формирователя импульсов Т 8 ыггг, (Фиг. 1), которая с этого момента начинает измерение нарастания тока якоря, сигнал которого постугает с датчика 5 тока (фиг. 2 б) . При увеличении тоха якоря на заранее заданную величину а 1 схема б вырабатывает импульс выключения вентильного элемента Твыг,д (Фиг. 2 б,в) . Этим импульсом запирается вентильный элемент 2, отключая якорь двигателя от источника питания (ток якоря при этом замыкается в шунтирующий диод 4 фиг. 2 б,е) и в соответствующее состояние опрокидывается триггер 7 (Фйг. 2 а). Моментом Формирования импульса Т еыкл определяется длительность импульса напряжения на якоре двигателя и (что соответствует длительности импульса выхода триггера 7 - фиг. 2 а, е) . На этом работа схемы формирования импульса Т выгггг данном такте заканчивается.Длительность паузы п напряжения на двигателе (фиг, 2 е) определяется моментом Формирования схемой 12 импульса Т(фиг. 2 д), Соотношение длительностей импульса и паузы напряжения на двигателе определяет величину среднего значения напряжения на нем, которая в свою очередь тем или иным образом задается входйым управляющим сигналом. В устройстве, приведенном на фиг. 1, реализуется пропорциональная зависимость между средним за период напряжением на якоре двигателя и средним за период напряжением управляющего сигнала. В этом случае момент Формирования импульса включения вентильного элемента Твг, определяется следующей Функциональной зависимостью:Фи ф(и сЫ С 11=К 1 и .пФгде К - коэффициент пропорциональности.уравнение отражает, что момент формирования импульса Т г, (или длительность паузы) определяется моментом равенства левой и правой частей уравнения. Формирование импульсов Т вв приведенном на Фиг, 1 устройстве осуществляется схемой 12. С помощью интегратора 8 реализуется правая часть уравнения, а интегратором 10 - левая часть уравнения. Компаратор 9 осуществляет сравнение сигналов выходов упомянутых интеграторов и в момент их равенства - Формирование импульса Твко На фиг. 2 г, д приведены эпюры напряжений схемы формирования импульсов Т в 4 при постоянном уровне входного управляющего сигнала.Моментом выработки схемой 12 импульса Тзаканчивается данный такт (окончание паузы напряжения на двигатель - Фиг. 2 е) и начинается следующий. Этот импульс опять поступает на вентильный элемент, подключая якорь двигателя к источнику питания, поступает в схему 6 Форьярования импульсов Твц, которая начинает контролировать нарастание тока, и поступает на соответствующий вход триггера 7, опрокидывая его в положение, соответствующее подключенному состоянию двигателя к источнику питания. Кроме того, он поступает на вход цепей сброса интеграторов,осуществляя их подготовку к следующему такту. Далее все повторяется. Таким образом, предлагаеьий способ обеспечивает импульсное управление двигателем с постоянным уровнем пульсаций тока якоря независимо от параметров нагрузки, режимов работы и всех значений входного сигнала, что в итоге обеспечивает помааение КПД электропривода.- напряжение управляющего сигн ала;ко э ффи ци ен пр о порци он ал ьн ости, в общем случае непостоянный.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.,1. Гольц М.Е. и др. Автоматизированные электроприводы постоянноготока с широтно-импульсными преобразователями. М" Энергия , 1972.2, Т.А.Глазенко, А.Н.Пискарев,В,А, Синицын и В. С, Томасов. Тиристорные широтно-импульсные преобразователи в современных электроприводахпостоянного тока, В сб. Краткие тезисы докладов к всесоюзному научнотехническому совещанию. Автоматическое управление электроприводами иэлектромеханическими системами,1974 прототип). 25 30 Способ импульсного управлениячастотой вращения электродвигателя постоянного тока, согласно которому якорь электродвигателя периодически подключают к источнику постоянного напряжения У и контролируют величину пульсации якорного тока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД, измеряют при каждом подключении время , за которое ток якоря увеличивается на величину заданной пульсации, и устанавливают время Т каждого последующего отключенного состояния электродвигателя 15 согласно з ави симости809459 оставитель Е.Коростелеваехред С.Иигунова Корректор Г.Решетн н оно Госу ел ам сква 5 Филиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Т.КузьЗаказ 452/73ВНИИПИпо1130 35, И 1 ираж 741 арственного изобретений%-35, Раушс По омитета СССР открытий ая наб., д.