Электропривод

2) Авторы Г.И,Болтунов, В. Низобретения Е, Козярук нное электромаш им С.М. Кирова еханики и оптик Ленинградское провзводс бьединение "Электросащ институт точно71) Заявители ЛЕКТРОПРИВО 1 2Изобретение относится к электротех- функциональный преобразователь, непинике, а именно к устройствам автомати- нейный элемент, выход которого соединен ческого управления электродвигателями, с усвпителем ыощности, выход которого обеспечивающими оптимальное по быстро соединен с двигателем, датчик тока воздействию регулирование частоты враще-бужденвя электродвигателя2.ния электродвигателей, управляемых по Однако использование етого устрой- цепи обмотки возбуждения. ства не позволяет обеспечить высокоеИзвестен электропрьъод постоянного быстродействие прн управлении электротока, подчиненного регулирования, со-приводом по цепи возбуждения.держащий электродвигатель, послеаова , Бель юобретенвя - повышение быстро тельно соединенные задающее устройство, действия устройства.первый сумматор, регулятор скорости, . Поставленная цепь доствгается тем, второй сумматор и регулятор тока об- что в устройство дополнительно введены мотки возбуждения электродвыгателя 1 Ц. перестраиваемый функционалыый преобНеаостатком этого устройства-являет 15 разователь, бйок расчета параметров, ло ся низкое быстродействие при ступенча гичеасий блок, коммутатор, выход кототом изменении задающего воздействия.рого соединен с вкоащ нелинейного элеНаиболее-близким по технической сув мента, выход задающего бпаа соединен ности к предлагаемому является устрой- с входом блока расчета параметров, вы ство, содержащее электродвигатель, эа ход которого соединен с входом перестдающий блок, выход которого соединен,равваемого функционального цреобразомс первым входом сумматора, второй вход топя, другой вход которого соединен с которого соединен с датчиком частоты выходом сумматора, а .третвй вход - с вращения электродвигателя, стационарный датчиком тока аээбуждения, который соедХ=й Ь)+а,ХХ ах =ох, о,Р 2(1) где Х ( угловая скорость алектродвигателя, ток обмотки возбуждения; 3 М 493динен с одним входом стационарного преобразователя, второй вход которого со.динен с датчиком частоты вращения электродвигателя, выход перестраиваемогои стационарного функциональных преобразователей соединены с входами коммутато-.фра и;логического блока, выход которогосоединен с другим входом коммутатора,выход которого соединен с нелинейнымэлементом. 16На фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 и 3 - графаки поясняющие его работу,Устройство содержит электродвигатель1, задающий блок 2, выход которого соединен с первым входом сумматора 3,второй вход которого соединен с датчиком4 тока возбуждения алектродвигателя 1,стационарный функциональный преобразова-.тель 5, нелинейный элемент 6, выход 2которого соединен с усилителем 7 мощности, выход которого соединен с обмоткой возбуждения электродвигателя 1, датчик 8 частоты вращения электродвигателя 1, перестраиваемый функциональный 2 Зпреобразователь 9 блок 10 расчета параметров, логический блок 11, коммутатор1 2, выход которого соединен с входомнелинейного. элемента 6. Выход задающего блока 2 соединен с входом блока 10,выход которого соединен с входом перестрающемого функционального преобразователя 9, другой вход которого соединен свыходом сумматора 3, а третий вход - сдатчиком 8, который соединен также с3одним входом стационарного функционального преобразователя 5, второй входкоторого соединен с датчиком 4. Выходынерестраиваемого и стационарного функциональных преобразователей 9 и 5соединены с входами коммутатора 12 илогического блока 11, выход которогосоединен с другим входом коммутатора12, выход которого соединен с нелинейным элементом 6.Устройство работает следующим об 4разом.Электродвигатель 1, управляемый поцепи возбуждения, с учетом коаффициента усилителя 7 описывается системойдифференциальных уравнений; 8 4( - напряжение на выходе управляющего устройства;,ОЬ)- приведенный момент динамичеокого сопротивления;Ди С, р - постоянные коэффициенты." 2В соответствии с ограничением на напряжение обмотки возбуждения на величину Ц накладывается ограничение М-оЛиния , установившихся значений скорости алектродвигателя 1 в координатах Х х 2. описывается уравнением: 1О(ХДО,иХХ;2. фО х - О Ю и длЯ слУчаЯ Р (Х) = -оХ, З 1 Римеет вид, представленный йа фиг. 2. Здесь же приведены типовые траектории оптимального по быстродействию разгона электродвигателя 1 до заданного значения установившейся скорости Х, вклю чающие три участка; ОВ-участок движения при О = Оо; ВС-участок движения при ОЩи СЗ -участок движения при О =-Ц, Участок ВС лежит на линии оптимального движения с, .(3)участок СЭ - по линии переключения 5, описываемой приближенным уравнением:1 - Х, + С, Х 1 СХ(4) где С, С - коэффициенты аппроксимации фазовой траектории, проходящей через точку .0 при О=+Оо.Значения С и С. зависят от величинызаданной скорости )( , т.е, С, С,(Хт), С=С (Х.). Отклойение движения сиотемы от рассматриваемых участков оптимальной траектории оценивается функциями.(5В предлагаемом устройстве сигналы 30 и С, получаются с помощью пере- страиваемого и стационарного функциональных преобразователей 9 и 5, как результат обработки выходных сигналов датчиков 4 и 8 и сумматора 3. Причем, перестраиваемый функциональный преобразователь 9 настраивается автоматически в соответствии с текущими значениями параметров С и С, вырабатываемыми блоком 10 расчета параметров. Блок 10 также является функциональным преобразователем, который производит расчет параметров по величине сигналападает в область А, всегда выполняется 1 =0 и переключения коммутатора 12 не происходит (фнг. 2, ломаная). В режиме торможения работа устройства протекает аналогично.Для исключения вибраций управляющего сигнала и выходных координат при движении системы вдоль оптимальной траектории, нежелательных в системах большой мощности, релейная зависимость, реализуемая нелинейным алементом 6, может быть заменена на нелинейность типа "насыщение", коаффициент линейного участка которой определяется в зависимости от условий работы электродвигателя 1 и желаемой степени приближения Применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить длительность пере ходных процессов разгона и реверса элек-. тродвигателя, так как при любых значени-, ях задающего воздействия переходные процессы протекают оптимальным образом. Наибольший технико-экономический аффект может быть достигнут при использовании устройства управления в системах,работающих в режиме частых ступенчатыхрегулировок угловой скоростй. Так, например, применение устройства для управления электродвигателем электрическойустановки транспортных средств позволяет значительно увеличить их маневренность. Электропривод, содержащий алвктродви. гатель, задающий блок, выход которого соединен с первым входом сумматора,5 9649, поступающего с задающего устройства. 2. Характер зависимостей "1:С(Х )и С= С(Х ,) для случая,и(Х)=аХламу,Хиллюстрируется фиг. 3.Для обеспечения попадания изображающей точки ( Х 1,%. ) на линию Я, илии последующего движения вдоль оптимальной траектории, составленной иэотрезков этих линий, формируется релвйный с переменной структурой закон управ 11лений по отклонению;-О 61 и В цригде - ОсЧр р- релейная функциональнаязависимость, реализуемая нелинейным Фэлементом 6,1 - управляющий сигнал, формируемый логическим блоком 11 и поступающий на вход С коммутатора 12.Значение сигнала 1 и, следовательно, 20структура закона управления (6) определяются текушим состоянием электродвигателя 1: 1 1, если изображающая точканаходится внутри области А (фиг, 2),;1 =0 - в остальных случаях 25В режиме разгона алектродвигателя 1логический блок 11 реализует следующийалгоритм: г ОСО1=1 при,7 О1 = 0 В остальных случаях. ЭЕКоммутатор 12 представпяет собойуправляемый контакт, осуществляющийпереключение структуры закона управления (6), т.е. подключение к нелинейномуэлементу 6 сигналов 3 или 0. в эависимости от значения д .Рассмотрим работу устройства в режиме разгона электродвигателя 1 от нулевой скорости. При поступлении на входблока 10 задающего воздействия 11блок 10 вырабатывает значения параметров С и С, и производит настройку перестраиваемого. функционального преобразователя 9. Сигналы с датчиков 4 и 8и сумматора 3 поступают на входы перестраиваемого и стационарного функциональных преобразователей 9 и 5 Последниепроизводят расчет текущих значений сирналов 10 и Ю, подающихся на входы коммутатора 12 и логического блока 11. Навыходе логического блока 11 формируются управляющий сигнал 1 = О. При атомсигнал 0 0 со входа коммутатора 12поступает на его выход и, следовательно,вход нелинейного элемента 6, формируетсЯ сигнал 0 =0 о 51 Яи 0 о = Ос в подаетсЯ55на вход усилителя 7 и электродвигателя1 приходит в движение, соответствующееперемещению изображающей точки (Ум,М 6Х ) по отрезку ОВ (фиг. 2), По мере возрастания скорости и тока точка попадаетв область А, выполняются условия, при которых на выходе логического блока 11 4 1, и происходит перекгпочвние коммутатора 12. Сигнал с входа в подается . на вход нелинейного элемента 5, формируется управляющее воздействие Цф - . =-Ос 1 ре,обеспечивающее скольжение изображающей точки вдоль отрезка ВС линии. После выхода системы из области А в точке С выполняется 10 и 01 О. Коммутатор 12 церекщочается. На выходе нелинейного элемента 5 формируется сигнал 0=-0,фЯибоОо, изображающая точки движется вдоль линии 6 э до попадания в точку ), где Х 1 - . Х 7.При разгоне до меньших значений угловой скорости, когда система нв пок оптимальному режиму формуйа изобретения7 964 М 8 8второй вход которого соединен с датчи матора, а третий вход - с датчиком токаком частоты вращения электродвигателя,возбуждения, который соединен с однимстационарный функциональный преобразо- входом стационарного преобразователя,ватель, нелинейнь 1 й элемент, выход кото- второй вход которого соединен с датчикомрого соединен с усилителем мощности, вычастоты вращения электродвигателя, выход которого соединен с электродвигате- ходы перестраиваемого и стационарноголем, датчик тока возбуждения электро- функциональных преобразователей соедидвигателя, о т л и ч а в щ и й с я тем, иены с входами коммутатора и:логическочто, с целью повышения быстродействия, го блока, выход которого соединен св него дополнительно введены перестраи другим входом коммутатора.ваемый функциональный преобразователь,блок расчета параметров, логический блок, Источники информации,коммутатор, выход которого соединен с принятые во внимание при экспертизевходом нелинейного элемента, выход 1. Шитилло В. П, Автоматизированзадающего блока соединен с входом блока И ный вентильный электропривод, МфЭнеррасчета параметров, выход которого сое- гия", 1969, с. 368-393.динен с входом перестраиваемого функ. Атанс М., Фалб П, ОптимальноеодписнССР ого комитетаний и открытий 5, Раушская на де ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,нл