Способ управления электродвигателем с вентильным преобразователем и устройство для его осуществления

(19) ( Н 02 М 1/08 Н ЗОБРЕ О ЕНИ Г ВТОРСКОМУ СВ ЕЛ.ЬСТВ О ение относится к ыть использован атых программ при регулирова лектродвигател енных механизм ектротехнидля отработ-задающих ии скоростиразличных действий, а ности путем ии) каждого ке и может ки ступен воздействи вращения производст ер реал предл ремен заявле иза- гае- ные нноГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР(54) СПОСОБ УП РАВЛ ЕНИЯ ЗЛ ЕКТРОДВ ИГАТЕЛЕМ С ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: для отработки ступенчатых программно-задающих воздействийпри регулировании скорости вращенияэлектродвигателей различных производственных механизмов. Сущность изобретения; способ управления электродвигателемзаключается в том, что измеряют частотувращения электродвигателя, фазные токи инапряжения, преобразуют измеренные фазные токи в напряжении, нормируют измеренные напряжения и напряжения,полученные в результате указанного преобразования фазных токов, сравнивают ихмгновенные значения между собой и опреЦель изобретения является повышеносновных показателей качества отработ деляют их разность е(т), одновременно сравнивают измеренное значение частоты вращения с заданным дискретным программно-задающим воздействием, формируют дискретное значение ошибки Е(т) по частоте вращения, а управляющие импульсы подают в момент времени, определяемый по установленной зависимости, Устройство для осуществления способа содержит блок тиристорных коммутаторов 1, электродвигатель 2, датчики напряжения и тока 3, 4, преобразователи "ток-напряжение" 5,нормирующие устройства 6, суммирующие усилители 7, функциональные преобразователи 8, инвертирующие усилители 9, линейные ключи 10, трйггеры 11, диффе- Я ренцирующие схемы 12, формирователи импульсов 13, выполненные в аиде одновибраторов, программно-задающий блок 14, датчик частоты вращения 15, времязадающую схему 16, суйматор 17, управляемый квантователь 18, задатчик тактовой частоты 19, в качестве которого может быть использовано сетевое напряжение, умножитель - ф частоты 20 и релейный элемент с регули-. СО руемой петлей гистерезиса 21. 2 с.п. ф- (А) лы, 3 ил. Од программно-задающих воз именно, быстродействия и точ пассивной настройки (вдаптац канала управления,На фиг. 1 представлен прим ции устройства, реализующего мый способ; на фиг. 2, 3 - диаграммы, поясняющие работ го технического решения.1833956 тактовой частоты 19, в качестве которого может быть использовано сетевое напряжение, умножитель частоты 20 и релейный элемент с регулируемой петлей 5 гистереэиса 21,Устройство функционирует следующим"Образом, В начальный момент времени -момент подачи, например, ступенчатого программно-задающего воздействия (ПЗВ), 10 на выходе сумматора 17 будет сформировансоответствующий сигнал ошибки Е(1) (фиг, 2,а), обеспечивая на выходе релейного элемента 21 формирование сигнала,Орэ (фиг, 2,б), который может быть описан следую щим зависимостями з 1 п Е(т) при 1 Е(1) а 1 для всех 10Орэ = Орэ 0 1), при Е (т) Е(-а 1, а 1) для всех т0; где+ 1, и ри Е (1)0;О, при Е(т)=0;- 1, при Е (е) О; 20 зцп Е(1) = Еф(с) = (Оо(с) - О(т) Кф(т),30 35 40 45 50 4Устройство для управления электродвигателем с вентильным преобразователем содержит блок тиристорных коммутаторов 1, электродвигатель 2, датчики напряжения и тока 3, 4, преобразователи "ток-напряжение" 5, нормирующие устройства 6, сул 1 мирующие усилители 7, функционалЬ ные преобразователи 8, инвертирующие усилители 9, линейные ключи 10, триггеры 11, дифференцирующие схемы 12, формирователи импульсов 13, выполненные в виде одновибраторов, программно- задающее устройство 14, датчик скорости 15, времязадающая схема 16, сумматор 17, управляемый квантователь 18, задатчик 2 а 1 - величина зоны гистерезиса,1 а 1 =(12 Й 1)01 и-э 1=-(Е 2/11)О 2, приэтом К 1 и К 2 коэффициенты усиления соответствующих усилителей,Кроме этого, в начальный момент подачи ПЗБ на выходе времязэдэющей схемы будет сформирован сигнал сброса, поступающий на соответствующий вход управляемого квантователя 18 - на его третий вход. Этот процесс реализован путем кратковременного замыкания клочей квантователя, которые шунтируют элементы его аналоговой памяти. В свою очередь срабатывание релейного элемента 21 приведет к формированию сигналов запуска в каждой фазе каналов управления по цепи последовательно соединенных триггерэ 11, дифференцирующей схемы 12 и формирователя импульсов 13, При этом на выходе одновибратора 13 короткий импульс (см. Фиг, 2,в) приведет к коммутации обмоток электродвигателя к источнику сетевого напряжения, Здесь и далее для упрощения пояснений будем рассматривать процесс формирования управляющих воздействий нэ примере формирования сигнала управления в одной фазе, т,к, зто процесс справедлив для каждой фазы в отдельности,Измеренные значения Фазных токов 1 а (Ы, с) преобразовывают в напряжение с помощью преобразователя "ток-напряжение" 5, Полученные значения напряжений и токов через нормирующие устройства 6 поступают на соответствующие входы суммирующего усилителя 7, на выходе которого формируется рэзностный сигнал (см, фиг, З,а),где Кф(т) - коэффициент усиления сумматора 7, О 4 т) и Щс) - нормированные величины измеренных значений (мгновенных) на-. пряжения и тока соответственно. Каждый из которых получают на выходе соответствующего нормирующего устройства, реализованного, например на основе использования двухтэктной схемы включения МДП-транзисторов,Кроме того, в схеме нормирующего блока коэффициент передачи уменьшается начиная от самых малых входных сигналов, а не от заданного номинального значения, как зто имеет место в управляемых ограничителях, Это позволяет нормировать измеряемые значения тока и напряжения в каждой фазе на основе использования сжимающих отображений их амплитудных значений, а именно, для гармонических; Оа(т) = Аф)з 3 п ат и Ц(1) = Аф)зп(вт-Ф); обеспечивая Аф) = Аф) = А(т) для всех тО, а это позволяет получить на выходе суммирующего усилителя 7 гармонический сигнал следующего вида: е(1) - 2 Азп(Ф/2) х хсоз(в т - Ф/2), т.е, получаем нормированные разности входных значений токов и на 1833956пряжений соответствующих фаз (см, фиг.2,б).Сигнал нормированной разности е(1) поступает на вход функционального преобразователя 8, работа этого блока может быть 5 описана следующими соотношениями+ 1, прие (т)щ (т);Щ), прие (т)Егп (1) - п, п 1 (т) ;О, прие (т)пз (т) - и; 10 15 где Цгп (1) = КЕ (с) й + и,20с 1 - т(-1 - кратна частоте изменениясетевого напряжения, при этом кратность этой длительности устанавливают1/(Кр 1), коэффициент кратности Кр можно выбрать, например, на основе использования теоремы отсчета непрерывныхсигналов в дискретном представлении2,Процесс формирования выходного сиг- .нала функционального преобразователяпроиллюстрирован на фиг. З,в. При этом нафиг. З,г показаны моменты формированияимпульсных сигналов на выходе формирователя импульсов 13, а на фиг. З,а заштрихована соответствующая область открытогосостояния тиристоров коммутатора 1,Как видно иэ приведенных соотношений для случая дЕ/дт = О, за счет запоминания предшествующего состояниявыходной величины релейного элементаЕрэ( - 1), для всех Е(т) Е (-а 1, а 1), где 2 а 1 щ- величина требуемой (заданной) точностиотработки ПЗВ, устраняется возможностьпотери информации о сигнале ошибки, чтопоясняет эффект повышения точности отработки ПЗВ в режиме отработки малых изменений Е(т) без необходимости вычислятьпроизводную от изменения сигнала ошибки, При этом угол проводимости тиристоровв каждой фазе будет функционально связанс текущими значениями основных показателей качества отработки программно-задающих воздейотвийСтепень функциональных связей можнораздельно установить для каждого каналауправления как перед включением в работу 55устройства управления, так и непосредственно во время обработки, например, каждой "ступеньки" программно-задающихвоздействий, Вышеописанные возможности во многих практически важных случаях программного управления электроприводами, с точки зрения упрощения процесса настройки и оптимизации режимов регулирования (плавности переходных процессов при пуске за счет уменьшения интенсивности электромагнитных процессов), выгодно отличают данный способ и устройство от известных технических решений.Формула изобретения 1, Способ управления электродвигателем с вентильным преобразователем, при котором измеряют частоту вращения электродвигателя, фаэные токи и напряжения и подают управляющие импульсы на соответствующие ключи преобразователя в определенной последовательности для подключения электродвигателя к источнику питания, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, преобразуют измеренные фазные токи в напряжения, нормируют измеренные напряжения и напряжения, полученные в результате указанного преобразования фазных токов, сравнивают их мгновенные значения между собой и определяют их разность е(т), одновременно сравнивают измеренное значение частоты вращения электродвигателя с заданным .дискретным программно-задающим воздействием, формируют дискретное значение ошибки Е(1) по частоте вращения, а управляющие импульсы подают в момент времени, определяемый по следующей зависимости;+ 1, п рие (т)п 1 (с);Ф= Т), прие (1)Ет (с) - п, п 1 (с) ,О, при е (с) гп (с)- и;Ц.где пф) = КЕ(т)д(1) + п - пропорционально-интегральная составляющая ошибки по частоте вращения, К и и - постоянные коэффициенты, (11 - Ъ) - интервал времени, кратный частоте изменения сетевого напряжения.2. Устройство для управления электродвигателем с вентильным преобразователем, содержащее в каждом канале управления формирователь импульсов, датчики фазного тока и напряжения, задатчик тактовой частоты и программно-задающий блок, выход которого соединен с одним из входов сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения1833956 Юю.милей качества регулирования, введены релейный элемент с регулируемой петлей гистерезиса, умножитель частоты, управляемый квантователь, времязадающая схема, а в каждый канал управления - триггер, суммирующий 5 усилитель, инвертирующий усилитель, преобразователь "ток-напряжение", две схемы двухтактного включения управляемых ключей, выполненных в виде последовательно соединенных входного усилителя, управля емых полевых транзисторов и выходного усилителя, выход которого через усилитель обратной связи и выпрямитель соединвн с затвором управляемых полевых транзисторов, и последовательно соединенные трех позиционный релейный элемент, линейный ключ и дифференцирующая схема, выход которой соединен с входом формирователя импульсов, второй вход дифференцирующей схемы соединен с выходом триггера, 20 один вход которого соединен с управляющим входом линейного ключа и выходом релейного. элемента с регулируемой петлей гистерезиса, а второй вход - с выходом задатчика тактовой частоты, информацион ный вход трехпозиционного релейного элемента соединен с выходом суммирующего усилителя, первый вход которого через первую схему двухтактного включения управляемых ключей соединен с выходом датчика напряжения, а второй вход - через вторую схему.двухтактного включения управляемых ключей и преобразователь ток-напряжение с выходом датчика тока, выход управляемого квантователя соединен через инвертирующий усилитель с первым управляющим входом трехпозиционного релейного элемента каждого канала управления, вторые управляющие входы которых объединены и соединены с выходом управляемого квантователя, информационный вход которого обьединен с входом релейного элемента с регулируемой петлей гистерезиса и соединен с выходом сумматора, вход "Сброс" управляемого квантователя соединен через времязадающую схему с выходом программно-задающего блока, а управляющие входы соединены с выходами умножителя частоты, вход которого соединен с выходом задатчика тактовой частоты.-тИ) Составитель С. Боту Техред М,Моргента орректор В. Петраш Редактор Л. Павлов Заказ 2691 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,эО тИ)