Способ регулирования скорости электродвигателя постоянного тока

(21) (22) (46) (71) т.ут (72) и В. (53) (56) Прое У 20хнический инсти С.Процеров С.Н.Радимов .Вдовиченко 621.316,718 Решмин Б.И. 5 (088,8)Ямпольский Д,М.наладка систем подования электроприво, с. 184.етельство СССР 02 Р 5/16, 1983. тировани чин ного регулМ.: Энергияторское св0949, кл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводах, не имеющих датчиковобратной связи по скорости. Цельюизобретения является повышение точности регулирования. По данному способу с помощью блока 22 и блока 23 измеряют и запоминают мгновенные амплитудные значения напряжения сети. Система управления 3 тиристорного преобразователя 4 определяет реальный угол управления тиристорного преобразователя 4. Вычисляют мгновенные значения ЭДС преобразователя 4 в режиме прерывистых токов для момента времени достижения током максимального значения на интервале проводимости. Вычитая иэ вычисленной ЭДС преоб" разователя 4 падение напряжения в активном сопротивлении якорной цепи, определяют ЭДС двигателя 5, которую используют в качестве сигнала обрат- с 2 ной связи по скорости. В соответствиие с величиной и знаком рассогласования действительного и заданного значений скорости двигателя 5 изменяют ток якорной цепи, воздействуя на величину угла управления тиристорного преобразователя 4. 3 ил.У,ЬаМИзобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам, и может быть использовано в системах автоматичес 5 кого регулирования быстродействующих тиристорных электроприводов с малыми ошибками регулирования, не имеющих датчиков обратной связи по скорости.Целью изобретения является повы О шение точности регулирования.На фиг.1 изображена схема электро" привода, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 и 3 - диаграммы, поясняющие работу электропривода. 15Электропривод содержит последовательно соединенные регуляторы ЭДС 1 и тока 2, включенные на входе системы 3 управления тиристорного преобразователя 4. К выходу тиристорного 20 преобразователя 4 подключены последовательно соединенные якорь двигателя 5 и токовый шунт 6. Параллельно токовому шунту 6 подключен датчик 7 максимального тока на интервале проводи мости преобразователя, выход которого соединен с первым входом первого блока 8 умножения, первым входом блока 9 управления и входом обратной связи регулятора 2 тока, Первый выход сис темы 3 управления соединен с входом первого блока 10 вычисления функции синуса, с входом первого функционального преобразователя 11 и первым входом первого блока 12 вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя 11. Выход первого блока 10 вычисления функции синуса подключен к первому входу второго блока 13 умно жения, выход которого связан через блок 14 деления, второй функциональный преобразователь 15 и инвертор 16 с третьим входом первого блока 12 вычитания. Выход последнего через вто рой блок 17 вычисления функции синуса и третий блок 18 умножения подключен к первому входу второго блока 19 вычитания, к второму входу которого подключен выход первого блока 8 умножения. Выход второго блока 19 вычитания соединен с входом обратной связи регулятора 1 ЭДС двигателя, вход задания которого через четвертый блок 20 умножения подключен к блоку 21 задания скорости. Блок 22 измерения максимального значения напряжения своими входами подключен к сети, питающей тиристорный преобразователь,а выходом - к блоку 23 памяти, Выход последнего соединен с вторыми входами второго блока 13 умножения и третьего блока 18 умножения. Блок 24 памяти постоянных величин первым и вторым выходами соединен с вторыми входами соответственно первого 8 и четвертого 20 блоков умножения, а третий выход блока 24 соединен с четвертым входом первого блока 12 вычитания. Второй выход системы 3 управления тиристорного преобразователя 4 подключен к второму входу блока 9 управления. Выходы блока 9 управления соединены с входами управления регуляторов 1 и 2, блоков 12 и 19 вычитания, блоков 8, 13, 18 умножения, датчика 7, блока 22 измерения максимального значения напряжения, функциональных преобразователей 11 и 15, блоков 10 и 17 вычисления функции синуса, блока 23 памяти, блока 21 задания и блока 20 умножения.Электропривод работает следующим образом. В исходном положении на выходе регулятора 2 тока установлен код угла Ып) управления тиристорами, который поступает на вход блока 3 импульсно- фазового управления, где происходит отсчет временных интервалов, начинающихся с моментов естественной коммутации соответствующих тиристоров и оканчивающихся моментами подачи импульсов управления на эти тиристоры. Величина этих временных интервалов, соответствующая реальным углам управления, измеряется в блоке 3 импульсно-фазового управления, Открывание очередного тиристора происходит сразу же по окончании вычислений регулятором 2 тока угла управления, если последний больше текущего реального угла, н в момент равенства измеренного и заданного углов управления, если текущий угол в момент окончания вычислений в регуляторе 2 тока меньше вычисленного. Код измеренного реального угла управления, с которым произошло открывание в рассматриваемом периоде очередного тиристора, поступает на входы блока 10 вычисления функции синуса, блока 12 вычитания и функционального преобразователя 11. Последний преобразует величину кода угла управленияв величину фазового сдвига в соответствии с занесенной3 1399 в преобразователь зависимостью =1(с), характер которой показан на фиг.2.В блоке 10 по величине реального угла управления находится значение5 максимального на интервале проводимости тока для граничного режима в случае питания тиристорного преобразователя от сети с неизменным напряжением. В соответствии с реальным изме ренным напряжением сети в блоке 13 происходит корректировка вычисленного значения тока граничного режима. В блоке 14 деления находится отношение максимальных на интервале проводимос ти значений токов измеренного, поступившего с выхода датчика 7, и вычисленного в блоках 10 и 13 для граничного режима, функциональный преобразователь 15 преобразует это отношение 2 О в изменение относительно граничного режима величины фазового сдвига между началом интервала проводимости и моментом достижения током граничного режима максимального значения на ин тервале в соответствии с занесенной в преобразователь зависимостью Л=Ев в в ), характер которой показан1 р,максна фиг.3. ЗОВ блоке 12 иэ угла О, равного 180 для однофазных схем, 150 - для нулеовой схемы и 120 - для трехфазной мостовой схемы преобразователя, вычитаются угол управления Ы(п), величина фазового сдвига (п) и инвертированное инвертором 16 значение изменения величины фазового сдвига д Ч(п).В блоке 17 вычисления функции синуса по величине угла, полученного в 4 О реэупьтате операции вычитания в блоке 12, находится код, пропорциональный ЭДС тиристорного преобразователя 4, в случае питания последнего от сети с неизменным напряжением для мо мента времени, при котором ток достигает максимального на текущем интервале проводимости значения. В блоке 18 умножения происходит коррекция полученной на выходе блока 17 величины в соответствии с измеренным в блоке 22 и запомненным в блоке 23 макси- мальным значением напряжения питающей сети, определяющим ток на текущем интервале проводимости преобразователя. Выходной код с выхода блока 18, соответствующий реальной величине ЭДС тиристорного преобразователя в момент максимума тока в текущем интервале проводимости, поступает на вход блока19, где из него вычитается код, пропорциональный падению напряжения вякорной цепи, полученный в блоке 8путем перемножения величин сопротивления якорной цепи и максимальногона текущем интервале тока, На выходеблока 19 устанавливается код сигналаобратной связи, пропорциональный ЭДСдвигателя, поступающий на инверсныйвход (вход обратной связи) регулятора1 ЭДС двигателя. Задание из блока 2 1на скорость двигателя 5, умноженное .в блоке 20 на постоянный коэффициентпропорциональности между скоростью иЭДС двигателя, характеризующий конструктивные параметры двигателя, поступает на прямой вход (вход задания)регулятора ЭДС двигателя. Последнийрассчитывает величину задания на ток.Регулятор 2 тока вычисляет угол управления 3(п+ 1) тиристорами для очередного такта работы преобразователяисходя из рассогласования сигнала задания на ток, который поступает с выхода регулятора 1 ЭДС двигателя, исигнала обратной связи с выхода датчика 7 максимального на интервалепроводимости значения тока для текущего такта работы устройства.Управление работой устройства осуществляется сигналами, поступающимииз блока 9 управления. Синхронизацияработы блока 9 происходит управляющими импульсами, приходящими иэ блока3 импульсно-фазного управления и датчика 7 максимального тока,Таким образом, повышение точностирегулирования скорости электродвигателя постоянного тока достигается тем,что,.используя измеренные и запомненные мгновенные амплитудные значениянапряжения сети переменного тока, ккоторой подключен тиристорный преобразователь, и измеренный реальныйугол управления, с которым открылсяочередной тиристор преобразователя,вычисляют мгновенное значение злектродвижущей силы преобразователя.Использование предлагаемого способа позволяет эа счет увеличения диапазона регулирования расширить использование электроприводов с обратнойсвязью по ЭДС двигателя вместо обратной связи по скорости,Формула изобретенияСпособ регулирования скорости электродвигателя постоянного тока, под99881 6е,(п =13, в 1 п 6-Мп)+4(п)-Л 4 г(п)3где е (и) - мгновенное значение ЭДСЛпреобразователя на текущем и-м интервале, вычисленное для момента достижения током якорной цепи мас 1 О 15 20 25 с( (и) М(п) =зо =ы(п)3 35 4(п) =Г 1 мас(п)40 11 рр , (и) 3 45 50 5 13 ключенного к тиристорному преобразователю, в режиме прерывистых токов, при котором определяют моменты времени достижения током максимального значения на интервале проводимости тнристорного преобразователя, измеряют максимальное значение тока, по нему определяют величину падения напряжения на активном сопротивлении якорной цепи, алгебраически суммируют полученный результат с величиной мгновенного значения электродвижущей силы тиристорного преобразователя, определяя величину ЭДС двигателя, и изменяют ток якорной цепи в соответствии с величиной и знаком рассогласования действительного и заданного значений скорости . двигателя, воздействуя на величину угла управления тиристорами преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, для каждого интервала проводимости последовательно измеряют и запоминают мгновенные амплитудные значения напряжения сети переменного тока к которой подключен тиристорный преобразователь, измеряют и запоминают величину реального, угла управления очередного тиристора преобразователя, по величине реального угла управления на текущем интервале проводимости вычисляют значение максимального тока якорной цепи, соответствующего граничному режиму, и находят величину фазового сдвига между началом интервала проводимости и моментом достижения током в граничном режиме максимального значения на интервале, определяют отношение максимальных значений токов, измеренного в прерывистом режиме и вычисленного для граничного режима, по нему определяют изменение величины фазового сдвига между началом интервала проводимости и моментом достижения током максимального значения на интервале, и, используя запомненную величину амплитудного значениянапряжения сети, соответствующегопротеканию ток; на текущем интервалепроводимос ти, вычисляют мгновенное значение ЭДС преобразователя по выражению максимального значения;измеренное амплитудноезначение напряжения источника переменного тока,к которому подключен тиристорный преобразователь(фаэное - для нулевыхсхем, линейное - для мостовых схем преобразователя), соответствующее и-муинтервалу проводимости;угол, равный 180 для однофаэных схем, 150 - длятрехфаэной нулевой схемыи 120 - для трехфаэноймостовой схемы преобразователя;реальный угол управлениятиристорами преобразователя на текушем и-м интервале; величина сдвига между началом интервала проводимости и моментом достижения током якорной цепимаксимального значения вграничном режиме - функция реального угла управленияна текущем и-минтервале; изменение относительно граничного режима величины фазового сдвигамежду началом интервалапроводимости и моментом достижения током граничного режима максимального значения на йнтервале проводимости значений токов измеренного 1, (и) и вычисленного 1,р(п) для граничного режима на п-м интервале.1399881 З 2 цо ео во юооаайоба , цРц 20 Фиг.2 РУФЕЙд геев Составитель М. Техред М.Дидьк тунова едактор Е.Ко Корре, Гири аказ 2677/56 Подписноео комитета СССР и открытии ушская наб., д Производственно-полиг рафическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная,Фу,зрад 36Тираж 583 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж,