Задающее устройство для электропривода

/0 ГОС ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ на и орэнергетии др, Управлетроприводамк "Энергия",ни по 19 2. Авторс 06195, кл е свидетельство СССРН 02 Р 5/00, 1978. ЮфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленидена Октябрьской Революциический институт(54 ) (5 7 ) ЗАДМйЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВ 0 ДА, содержащее интегратор, усилитель с двумя блокам регулируемого ограничения в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник зацающего .напряжения, выходной интегратор, выход которого подключен к блоку управления электроприводом и к первому инвертирующему усилителю, выход которого соединен с вторым входом усилителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения КПД электропривода, в него введены датчик статического тока двигателя, датчик магнитного потока, блок модуля эаданкя предельно допустимого ускорения, блок модуля здания начальной скорости, блок модуля задания максимальной скорости, под-ключенные к входам функционального преобразователя, последовательно .соединенного с вторым инвертируююцим усилителем и первым управляемюм ключом, шунтированными вторым управляемым ключом, блок однополярного нерегулируемого ограничения, третий кнвертирующий усилктель, последовательно соединенные датчик скорости и блок логики, второй вход которого соединен с блоком модуля задания начальной скорости, третий входс выходом источника задающего напря-жения, а выходы блока логики соединены с управлякицими входами первого и второго управляемюх ключей, выходы которых объединены и подключены через интегратор и третий инвертирующкй усилитель к шестому вхо- Я .ду функцйсаального преобразователя и к управлякщему входу первого блока регулируемого ограничению, управляющий вход второго блоюв регулируемогоо ограничения подключен к выходу интегратора, в цепи обратной свя-; зи которого включен блок однрполярного нерегулируемого ограничения, а выход усилителя соединен с входом ,выходного интегратора.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля Формирования оптимальных тахограмм двигателя постоянного токанезависимого возбуждения на участкеослабления поля.Известно устройство для заданияскорости двигателя, содержащее операционный усилитель с двухполярнымограничением в цепи обратной связии интегратор с парафазным выходом,соединенные последовательно и охваченные общей отрицательной обратной связью 13.Однако данное устройство не позволяет формировать сигнал заданияна скорость, отличный от прямолинейного.Наиболее близким техническим решением к изобретению является задающее устройство для электропривода,содержащее интегратор, усилитель сдвумя блоками регулируемОго оГраНи чевия в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задающего напряжения, выходной,интегратор, выход которого подключен, к блоку управления электроприводом и к первому инвертирующему усилителю, выход которого соединен свторым входом усилителя 21,Однако известное устройство непозволяет Формировать оптимальное,с точки зрения электрических потерьв якорной цепи, задание на скоростьдвигателя при ослаблении поля двига-теля, поскольку изменение скоростипо закону квадратичной параболы неявляется оптимальным в данном случаеОптимальное задание скорости это то,которое позволяет сформировать тахограмму работы электропривода, обеспечивающую при перегреве двигателяснижение электрических потерь в якорной цепи при увеличении времени цикла работы на минимальную величину.Целью изобретения является повышение .КПД электропривода путем фор. мирования оптимального задания скорости,Поставленная цель достигается тем, что в задающее устройство для электропривода, содержащее интегра- тор, усилитель с двумя блоками регулируемого .ограничения в цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задающего напряжения, выходной интегратор, выход которого подключен к блоку управления электроприводом и к первому инвертирующему усилителю, вйход кото рого соединен с вторым входом усилителя, введены датчик статического тока двигателя, датчик магнитного потока, блок модуля зЪдания предельно допустимого ускорения, блок. моду. ля задания начальной скорости, блок15 30 модуля задания максимальной скорости, подключенные к входам функционального преобразавателя, последовательно соединенного с вторым инвертирующим усилителем и первым управляемым ключом, шунтированными вторым управляемым ключом, блок од" нополярного нерегулируемого ограничения, третий инвертирующий усилитель, последовательно соединенные датчик скорости и блок логики, второй вход которого соединен с блоком модуля задания начальной скорости,третий вход - с выходом источника задакнцего напряжения, а выхОды бло ка логики соединены с управляющимивходами первого и второго управляемых ключей, выходы которЫх объеди- Эиены и подключены через интегратор и третйй инвертирующий усилитель к 20 шестому входу функционального преобразователя и к управляющему входу первого блока регулируемого ограничения, управляиций вход второго блока регулируемого ограничения подклю 25 чен к выходу интегратора, в цепиобратной связи которого включенблок однополярного нерегулируемогоограничения, а выход усилителя соединен с входом выходного интеграто- ЗО раНа фиг. 1 изображена блок-скемаустройства; на фиг. 2 - временныедиаграмм работы устройства; нафиг. 3 - один из возможных варианЗ 5 тов реализации блока логики.Задающее устройство для электропривода (фиг. 1 ) содержит интегратор 1, усилитель 2 с двумя блокамнрегулируемого ограничения 3:и 4 в 40 цепи обратной связи, к первому входу которого подключен источник задающего напряжения 5, выходной интегратор 6, выход которого подключен к блоку управления 7 электроприводом и к иивертирующему усилителю 8, выход которого соединен свторым входом усилителя 2, датчикстатического тока 9 двигателя, датчик магнитного потока 10, блок модуля задания предельно допустимогоускорения 11, блок модуля заданияначальной скорости 12, блок модулязадания максимальной скорости 13,подключенные к входам функционального преобразователя 14, последовательно соединенного с инвертирующим усилителем 15 и управляеьим ключом 16, шунтированными управляемямключом 17, блок однополярного нерегулируемого ограничения 18, инверти рующий усилитель 19, последовательно соединенные датчик скорости 20 иблок логики 21, второй вход которого соединен с блоком модуля заданияначаяьной скорости 12, третий вход с выходом источника задающего напря-,50 где з - задание на рывок двигателя;коэфФициент;- магнитный поток двигателя;р - статический момент на валудвигателя;Й - ускорение двигателя.Все величины.в уравнении (1) записаны в относительных единицах, где за базовые приняты номинальные значения величин,КоэФфициент в уравнении (1) опре деляется как 5 жения 5, а выходы блока логики 21 соединены с управляющими входами управляеьых ключей 16 и 17, выходы которых объединены и подключены через.интегратор 1 и инвертирующий усилитель 19 к шестому входу функ, ционального преобразователя 14 и к управлякщему входу блока регулируеюго ограничения 3, управляющий вход блока регулируемого ограничения 4 подключен к выходу интегратора 1, в цепи обратной связи которого включен блок однополярного нерегулируемого ограничения 18, а выход усилителя 2 соединен с входом выходного интегратора 6. 15В качестве блока однополярного нерегулируемого ограничения 18 может быть применен стабилитрон.. Блок логики 21 включает в себя однополярныерелейные элементы 22 - 20 25 (Фиг, 3), причем первые два подключены к выходу источника задакщего напряжения 5 (фиг, .1 ), а вторые два соответственно к блоку модуля задания начальной скорости 12 перехо да к криволинейному участку тахограмьы и датчику скорости 20, к которому также подключен блок выделения модуля скорости.,36, последовательно соединенный с релейным элементом 24, Выходы релейных элементов подключены к логической схеме 27.устройство работает следукщим образом.В исходном состоянии, когда сигнал 06 с выхода источника задакщего напряжения 5 равен нулю, функциональный преобразователь 14 по сигналам от блока модуля задания максимальной скорости 13, блока модуля задания предельно допустимого ускорения 11, блока модуля задания начальной скорости 12 перехода к криволинейному участку тахограмьы, датчика магнитного потока 10 и датчика ста" тического тока 9 формирует отрица-. 45 тельный по знаку сигнал видау -) у 1-аИ,где Ч - максимальная скорость двигателя для данного режимаработы;Чная" начальная скорость перехода.от прямолинейного изменения скорости к криволннейчному;п - предельно допустимое длядвигателя ускорение.Блок логики 21 по сигналам от блока модуля задания начальной скорости 12 перехода к криволинейному участку, датчика скорости 20 и источника задакщего напряжения 5 Формирует Функцииуправленияи ГЧ управляеьых ключей 16 и 17 такие,что выход функционапьного преобразователя 14 через инвертирующий усилитель 15 и управляеьый ключ 16 оказывается пощюлюченным к входу интегратора 1, а управляеьый ключ 17 оказывается разомкнут. В результате этого на выходе интегратора 1 напряжение отрицательной полярности, представляющее собой сигнал пропорционапьный ускорению, возрастает до величины, определяемой уровнем .ограничения блока однополярного нерегулируемого ограничения 18, уровень ограничения этого блока выбран таким, что его величина соответствует предельно допустимому для привода ускорению, Сигнал с выхода интегратора 1 поступает на блок регулируемого ограничения 4, включенного в цепь обратной связи усилителя 2-, и через инвертирукщий усилитель 19 на блок регулируемого ограничения 3. Кроме того, с выхода инвертирукщего усилителя 19 сигнал подается на вход Функционапьного преобразователя 14, осуществляя тем саьымположительную связь, за счет которой в исходном положении системы .обеспечиВается .стабильное поддержание величины (Ц .Если в момент временифиг. 2) от источника задающего напряжения 5 подать положительное напряжение ОЬ, величина которого пропорциональна величине (Чм, на вход усилителя 2, то на его выходе появляется сигнал задания на ускорение ".", ограниченный величиной уставки, подаваемой с выхода интертирующего усилителя 19 на блок регулируемого ограничения 3.Напряжение Е" поступает на вход выходного интегратора 6, на выходе которого сигнал задания на скорость меняется линейно с предельно допустиьым ускорением.В момент времени +значение скорости достигает величины Чь ,при этом происходит переключение в блоке логики 21, управляемый ключ 16 разьыкается, а управляемый ключ 17 заьыкается. Это приводит к тому, чтовыход функционального преобразователя 14 прямо подключается на входинтегратора 1, что приводит к нача" лу формирования на его выходе и соответственно на выходеинвертирующего усилителя 19 оптимального закона изменения ускорения, описанногоуравнением,(Ц .Таким образом, изменяя уровеньограничения на блоке регулируемого ограничения 3, на выходе усилителя 102 получают оптимальный закон изменения задания на ускорение ьф, что приводит к Формированию на выходевыходного интегратора 6 оптимального закона изменения задания на око рость ЧфВ момент вреьени 2 сигнал иавыходе инвертирующега усилителя 19 достигает нулевого значения, а сигнал задания на скорость достигает 20 максимальной величины. При этом величина рывка о, не достигает нулевого значения, однако за счет действия блока однополярного нерегули руемого ограничения 18 сигнал на вы; 25 ходе интегратора 1 и инвертирующего усилителя 19 поддерживается равным нулю, обеспечивая режим работы с установившимся заданием на скорость на интервале -2. в . Ьз 30В момент времени 1 Ъ от источника задающего напряжения 5 поступает команда на реверс. Блок логики 21 производит переключение управляемыхключей 16 и 17 (16 - заминается, а З 5 17 - размыкается) и на выходе интегратора 1 происходит нарастание сигнала ускорения по оптимальному за-. кону. Поскольку при этом на выходеусилителя 2 сигнал задания на Ускорение меняет свой знак, то вступаетв действие блок регулируемого ограничения 4,. Начинается процесс торможения по оптимальной кривой.Когда значение скоростй достигает величины Ччьь .(момент времени Ь),45 величина ускорениядостигает значения р и устройство переходит в режим, аналогичный описанному для исходного состояния., отличающийся тем, что при этом происходит умень шение сигнала задания на скорость с предельно допустимым замедлением до момента времени з.В дальнейшем работа происходит аналогично описанному выше. На интер вале 1 з - М показана работа устройства без участка с установившимсязаданием на скорость, а на ийтервале Ьч - 1 о - исходное,еостояние устройства. 60Устройство позволяет также производить аварийное торможение с сохранением симметричного характера кривой задания на скорость на участке торможения. диаграюы работы в , 5 этом режиме покаэаны на интервалеФ АЭ Ья 44Аналогичный режим аварийного отключения, но для скоростей меньшихЧтр , показан на интервале 4,е- ЙлвТаким образом, устройство позволяет Формировать сигнал задания наоптимальное изменение скорости двигателя прн ослаблении поляПрименение блока однополярногонерегулируемого ограничения 18 вцепи обратной связи интегратора 1обеспечивает .постоянство знаков навыходе интегратора 1 и инвертирую-"-"щего усилителя 19, что позволяетподдерживать неизменные по знакуустановки на блоках регулируемогоограничения 3 и 4. При этом обеспечивается правильная работа устройства при переходе от режима. заданияна разгон к режиму задания на торможение, поскольку изменение знакаускорения не оказывает влияния наработу устройства,Для пояснения работы блока 21логики на фиг. 3 приведена схемавозможного выполнения этого узла.В исходном состоянии с выходарелейного элемента 24 на вход логической схемы 27 поступает сигнал,нулевого уровня "О", что формируетна ее .выходе сигнал Г , равный"1", а на другом выхоДе логическойсхемы 27 сигнал У, равный "Оф. Этосостояние сохраняется независимоот знаков сигналов,О и Ч дотех пор; пока Ч 1 МеньшеЧНуПри разгоне в положительном направлении н работе. на установившейся скорости (интервал времениз) на выходах. релейных элементов22 и 25 сигнал "1". В момент времени .,Ч, больше Чнд на выходерелейного элемента 24 появляетсясигнал ф 1". В результате На трехвходах логической схемы 47 имеемсигналы "1", что изменяет состояниевыходных сигналов логической схемы27, при этом 1 равно ф 1", аравно "О"В момент времени + изменяется знак Оьк , что вызывает появление на выходе релейного элемента 22 сигнала "О", Это вызывает переключение сигналов на выходах логической схемы 27 Ф - равен "О", а 1 Ч ра" вен "11) . В момент времени - сигнал на выходе релейного элемента 24 становится равным "О", что, не изменяет состояния сигналови Ь. при работе в противополОжноМ направлении (интервал +3 - Ьв) работа логической схемы 27 аналогична.Таким образом, за счет формирования оптимального закона изменения106 75 79 Фи сигнала задания на скорость двигателя при ослаблении поля обеспечивается снижение электрических потерь в якорной цепи двигателя, т. е.повышение КПД электроприводае, по делам изоб113035, Москва,е ФВфилиал ПЙП фПатен авитель Ю.Воробьеед А.Бабийец орректор И. Муска еЬвюеюевютю