Устройство для регулирования скорости электродвигателя
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ:СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик ои 964936т у(22)Заявлено 03.11.80 (21)2999671/24-07с присоединением заявки М ЪеЮРРетееееьй кеиктет ИФР ае делен езееретений и еткрыти 1(53) УДК 621. 316. .718.Я 088.8) Дата опубликования описания 07. 10 . 82 С, Н. Радимов, К. Х. Фельае, А. С. Процеров, В, А, Пронин и А. А, Бабах(72) Авторы изобретения жистиэ,щ мВа,и Твари"4 1 /3уи 4 г(уу ьнМИТ Одесский ордена Трудового Красного Знаме политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ1Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике автоматического управления и регулирования тиристорного электропривода, в том числе с применением управляющих вычислительных машин.Известны устройства для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока, получающие питание от тиристорного преобразователя, содержащие цифровой вычислительный блок, включенный во внешний контур устройства, дискретный датчик скорости и блок задания 11.Однако в этих устройствах регулятор тока является аналоговым и поэто" му управление током с предельным быстродействием не может быть реализовано.Наиболее близким по технической 2 о сущности к предлагаемому является устройство для регулирования скорости электродвигателя, содержащее преобразователь, к выходу которого подклю 2чена якорная обмотка электродвигателя цифровой вычислительный блок, к входам которого подключены датчики скорости и тока якоря электродвигателя, блок задания и блок синхронизации, выход через блок управления подключен к преобразователю. В цифровом вычислительном блоке устройства по сигналам задания и обратной связи по скорости .определяется заданная величина среднего тока якоря, которая сопоставляется с измеренной датчиком величиной среднего токаза интервал проводимости тиристора и по их разности находится угол управления тиристора, включение в работу которого происходит через интервал проводимости 121.Недостатками. этого устройства является то, что измерение среднего тока дискретным датчиком Среднего тока, осуществляющим интегрирование мгновенных значений тока в течение интервала проводимости тиристора,,ответственно с выходами уэладеления, второго коммутатора и узлаформирования задания среднего тока,первый выход второго узла сравнениясвязан с узлом сложения, а второйсоединен с входом третьего коммутатора, второй узел вычитания однимвходом подключен к выходу третьегокоммутатора, а другим связан с узломформирования заданного среднего токапервый вход которого подключен кузлу измерения мгновенной скорости,а второй - к блоку задания, другиевходы третьего коммутатора соединены соответственно с выходами второгокоммутатора и узла деления, первый ивторой узлы умножения связаны с выходом второго узла вычитания и сузлом памяти постоянных величин, выход первого узла умножения соединенс входом четвертого коммутатора, выход второго узла умножения связан свходом пятого коммутатора, выходычетвертого и пятого коммутаторов подключены соответственно к входам узласложения, выход узла сложения соединен с входом узла оперативной памяти, первый выход узла оперативнойпамяти подключен к одному из входовузла сложения, а второй выход соединен с первым входом шестого коммутатора, второй вход связан с блокомсинхронизации, шестой коммутатор подключен к блоку управления, .первыйвход узла выработки управляющих импульсов связан с датчиком максимального тока, а второй вход подключенк первому узлу сравнения, управляющие выходы узла выработки управляющих импульсов связаны с соответствующими входами первого, второго, третье гб, четвертого и пятого коммутаторов.Дискретный датчик максимального тока служит для замера максимальной величикь тока на интервале проводимости тиристора. Датчик подключен к цифровому вычислительному блоку, в котором по замеренному датчиком максимальному току определяется с опережением прогноэируемая величина среднего тока за этот же интервал которая будет достигнута к концуинтервала проводимости квазиустановившегося режима, в котором угол управления для последующего тиристора такой же, как у предыдущего,На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу. 3 96 ч 9заканчивается лишь в момент прекращения протекания тока через данныйтиристор вследствие включения в.работу :очередного тиристора. Поэтомуесли окажется, что.измеренная величина среднего тока отличается.отзаданной, изменить угол управленияустройства в состоянии только дляпоследующего тиристора, т.е. с запаздыванием, равным отношению периода питающего тиристорный преобразователь напряжения к пульсности преобразователя (запаздывание для трехфазной мостовой схемы составляетй.СТСцто соответствует 60 эл.град ) 1 йЗапаздывание в цепи регулированиятока приводит к понижению быстродействия устройства, снижению запаса устойчивос 1 и и появлению областейнеустойчивой работы, Кроме того,20запаздывание информации о величинесреднего тока не позволяет осуществить предельное по быстродействиюизменение тока тиристорного преобразователя. 25Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для регулирования скорости электродвигателя датчик тока выполнен в виде датчика максимального тока за интервал проводимости тиристора, а цифровой вычислительный блок содержит узлы измерения мгновенной скорости, формирования заданного среднего тока, сравнения, сложения, выцитания, умножения, деления, оперативной памяти,памяти постоянных величин, выработкиуправляющих импульсов блока и шесть40коммутаторов, причем первый вход первого узла сравнения подключен к выходу датчика максимального тока,а второй вход связан с узлом памятипостоянных величин, первый выход узлесравнения соединен с первым коммутатором и узлом выработки управляющихимпульсов, а второй выход связан свторым коммутатором, первый и второйвходы первого узла вычитания соединены соответственно с датчиком мак;симального тока.и узлом памяти постоянных величин, выход подключен квторому входу второго коммутатора,второй вход первого коммутатора связан с выходом датчика максимальноготока, вход узла деления подключен к выходу первого коммутатора, входы второго узла сравнения соединены со5 9649Устройство содержит преобразова+ тель 1, к выходу которого подключена: якорная .обмотка электродвигателя 2 цифровой вычислительный блок 3, к входам которого подключены датчик 4 скорости, датчик 5 максимального тока электродвигателя 2,.подключенный через.шунт 6 к якорной цепи электродвигателя 2, блок 7 задания и блок 8 синхронизации. Выход вычислитель ного блока 3 через блок 9 управления подключен к преобразователю 1. Второй вход блока 9 управления подключен к выходу блока 8 синхронизации, вход которого подключен к источ- И нику питания преобразователя 1.Вход узла 10 измерения мгновенной скорости соединен с датчиком 4 скорости, а его выход - с узлом 11 формирования заданного среднего тока, 2 р второй вход которого подключен к блоку 7 задания, Первый узел 12 сравнения одним входом связан с датчиком 5 максимального тока, а другим - с узлом 13 памяти постоянных величин. 2 Первый выход узла 12 сравнения соединен с первым коммутатором 14 и уз.-. лом 15 выработки управляющих импуль-. сов, а второй - с вторым коммутатором 16. Узел 17 вычитания соединен с датчиком 5 максимального тока и с узлом 13 памяти постоянных величин. Выход узла 17 вычитания подключен к второму входу коммутатора 16. Второй вход первого коммутатора 14 связан с выходом датчика 5 максимального тока..Узел 18 деления связан с выходом первого коммутатора 14. Второй узел 19 сравнения соединен с выходами узла 18 деления, второго коммутатора 16 и узла 11 формирования задания среднего тока. Первый выход узла 19 сравнения связан с узлом 20 сложения, а второй - с входом третьего коммута 45 тора 21, Второй узел 22 вычитания одним входом подключен к выходу третьего коммутатора 21, а другим - к узлу 11 формирования заданного среднего тока. Другие входы третьего коммутатора соединены с выходами второго ком мутатора 16 и узла .18 деления, Первый и второй узлы 23 и 24 умножениясвязаны с выходом узла 22 вычитания и с узлом 13 памяти поотоянных величин, Выход первого узла 3 умножения сое"31 динен с входом четвертого коммутатора 25, выход второго узла 24 умножения - с входом пятого коммутатора 26,36 6Выходы коммутаторов 25 и 26 подключены к входам узла 20 сложения. Узел сложения соединен с узлом 27 оперативной памяти, который подключен к шестому коммутатору 28, Шестой коммутатор 28 соединен выходом с блоком 9 управления и.входом - с блоком 8 синхронизации. Узел 15 выработки управляющих импульсов связан с датчиком 5 максимального тока, а его управ ляющие выходы А,В,С,Д - с соответствующими входами коммутаторов 14,16,21 25 и 26,Устройство работает следующим образом.Пусть привод работает в квазиустановившемся режиме с некоторой угловой скоростью двигателя 2, углом управления тиристоров преобразователя 1 и средним током якорной цепи. За начало отсчета (фиг.2 ) по оси абсцисс принято начало интервала проводимости очередного тиристора преобразователя 1, работающего в квази" установившемся режиме с углом управления тиристором с одинаковой величиной тока в начале и конце интервала ;проводимости, равной 1максималь" ным значением тока на интервале 1 о соответствующим ему средним током 1 о и длительностью интервала проводимости для трехфазной мостовой схемы) ЖЪ . Если не изменять угол управления, то график тока соответст-,вует линиям а,. Пусть .второй тиристор включился вработу с тем же углом управленияе(о,что и первый, и к этому моменту времени поступило задание на новое значение среднего тока 1 р. Длядостижения нового, большего по величине, тока, потребуется уменьшитьугол управления тиристоров. Однакозаданный ток будет достигнут приэтом через достаточно большое числоинтервалов проводимости, так как якорная цепь в режиме непрерывных токовпредставляет собой апериодическоезвено с постоянной времени Т. Для достижения предельного быстродействия требуется осуществить форсировкуоткрыть очередной тиристор с "переходнымн углом сп, меньшим заданного, а следующий тиристор - уже с заданным углом сК. ".:Переходный" угол управления записываетсяф 11 о П7 9649 где 4 оп - приращение "переходного"угла управления;знак"-" - соответствует переходу отменьшего к большему току; знак"+" - обратному переходу, зЦифровой вычислительный блок 3 во время работы второго тиристора получает информацию от датчика 5 максимального тока о величине 1 определяет по ней средний ток который будет к концу интервала проводимости, если третий тиристор включить в работу с начальным углом о,1 (пунктирная линия на фиг.2). сравнивает ее с новым поступившим заданием 1 Р и находит приращение среднего тока1 сР 13 сР 1 оср (2) по которому определяется приращение "переходного" угла управления Ья 20 для третьего тиристора и заданный угол о(, или приращение заданного угла управления для четвертого тиристоа, значения углов управления оп и дпередаются блоку 9 управления 23 для исполнения, Начала отсчета углов управления берется по сигналам. блока 8 синхронизации.Работа устройства происходит циклически по сигналам от датчика 5 мак- Зф симального тока. В момент поступления сигнала о достижении током максимальйого значения от датчика 5 максимального тока его величина сравнивается в узле 12 с величиной граничного максимального тока, записанной в узле 13 памяти постоянных величин, где определяется таким образом режим работы преобразователя. При прерывистом токе сигнал максимального значения тока поступает че-, рез коммутатор 14 к узлу 18 деления где определяется соответствующее ему значение среднего тока в зоне прерыристых токов. В зоне непрерывного гока сигнал максимального значения тока подается на первый вход узла 17 вычитания, на другой вход которого поступает свободная составляющая иэ узла 15 памяти постоянных величин. Определенное среднее значение тока через коммутатор 16, либо от блока 18 деления поступает к узлу 19 сравнения, где оно сравнивается с заданным током из узла 11 формирования задания среднего тока. В случае равенства заданного и фактического значений узел управления, записанный в узле 27 оперативной памяти, не меняется. 36 8В случае неравенства токов измеряемаявеличина среднего тока поступает через коммутатор 21 к первому входуузла 22 вычитания, на другой входкоторого подается сигнал о заданнойвеличине тока от узла. 11, Сигнал рассогласования по току поступает к блокам 23 и 24 умножения, в которых порассогласованию вычисляются величиныприращений углов переходного ьЫп изаданногоьс(. Для этого к блокамумножения поступают из блока 13 памяти величины коэффициентов. Рассчитанная величина Ьап через коммутатор 25поступает к сумматору 20, где суммируется с начальным углом о(о, полученная величина сп запоминается вузле 27 оперативной памяти, Аналогично происходит с:величиной Ьа, образующейся на выходе узла 24 умножения " при помощи коммутатора 26, сумматора 20 и узла 27 памяти, в котором запоминается величина о( . Посигналам блока 8 синхронизации черезвыходной коммутатор 28 рассчитанныевеличины с(п и о последовательно передаются к блоку 9 управления.Для управления последовательностьювычислений в блоке 3 предназначенузел 15 управляющих импульсов, выполненный, например, в виде кольцевого регистра. До прихода импульсаот датчика 5 узел 15 находится в исходном состоянии. При получении сигнала от датчика 5 узел 15 последовательно вырабатывает 4 импульса - А,В,С,Д, разрешая этим последовательноработу первого 14 и второго 16 коммутаторов (импульс А), третьего коммутатора 21 (импульс В), четвертогокоммутатора 25 (импульс С) и пятогокоммутатора 26 (импульс Д). Послеэтого узел 15 снова приходит в исходное состояние. При работе в зонепрерывйстых токов вычислять приращение переходного узла Ьйп не надо,поэтому импульс С следует:пропустить,Для этого узея 15 связан с выходомпервого узла 12 сравнения, принимающим единичное" значение в зоне прерывистых токов. При получении этогосигнала импульс С с блока 15 не вырабатывается. При приходе очередногоимпульса от датчика 5 тока работаблока 3 происходит аналогично,При определении углов управленияов и сКи отработке их блоком 9 управления переходный процесс заканчивается за один интервал проводи964936 1 Ов качестве цифрового вычислительного блока может быть использован микропроцессор. Формула изобретения мости тиристоров ( за время работы третьего тиристора), т.е. происходит с предельным быстродействием. С момента включения четвертого тиристора начинается новый квазиустановившийся режим с углом управления о, максимальной величиной тока 1у соответствующим ей средним током. В.начале. и конце интер 3 срвала йроводимости тиристора ток.ра вен.Переход от большего значения к меньшему происходит аналогич. но изображенному на фиг.2, при этом приращения д 4 п и ьс .будут положительными. %В том случае, когда в исходном квазиустановившемся режиме ток является прерывистым и поступило задание на увеличение тока до некоторого непрерывного тока 1 р, сущ ность указанного лрвдельного по бы- стродействию управления током якорной цепи не меняется. Однако отношение приращения среднего значения тока Ьср пРи пеРехоДе от начального 2% к заданному квазиустановившемуся реч жиму к приращению "переходного" угла упоавления Ьс будет другим: обозначим это отношение коэффициентом М 4. Определение приращения "переходного" 20 угла управления происходит по соотношениюМп= "4 Ыср (3)При изменениях внутри зоны прерывистых токов заданная величина среднего тока достигается при включении в работу очередного тиристора с новым заданным значением угла управления, так как якорная цепь в режиме прерывистых токово - безынерционное звено.Таким образом, благодаря измерению с опережением величины среднего тока появляется возможность при его отклонении от заданного без запаздывания приступить к устранению рассогласования путем воздействия на угол управления очередного тиристора и при этом осуществить предельное по быстродействию управление током50 якорной цепи.Предлагаемое устройство обеспечивает построение систем прямого цифрового управления электроприводом постоянного тока и комплектных тиристорных приводов на их основе с высокими динамическими характеристиками быстродействием и конечной длительностью переходного процесса, причем Устройство для регулирования скорости электродвигателя, содержащее преобразователь, к выходу которого подключена якорная обмотка электродвигателя, цифровой вычислительный блок, к входам которого подключеныдатчики скорости и тока якоря электродвигателя, блок задания и блок синхронизации, а выход через блок управления подключен к преобразователю 1 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с. целью повышения быстродействия, дат чик тока выполнен в виде датчика максимального тока.за интервал проводимости тиристора, а цифровой вычислительный блок содержит узлы измерения мгновенной скорости, формирования.заданного. среднего тока, сравнения, сложения, вычитания, умножения деления, оперативной памяти, памяти. постоянных величин, выработки управляющих импульсов блока и шесть ком мутаторов, причем первый вход первого узла сравнения подключен к выходу датчика максимального тока, а второй вход связан с узлом памяти постоянных величин, первый выход узла сравнения соединен с первым коммутатором и узы лом выработки управляющих импульсов, а второй выход связан с вторым коммутатором, первый и второй входы первого узла вычитания соединены соответственно с датчиком максимального тока и узлом памяти постоянных вели- чин, выход подключен к второму вхо.ду второго коммутатора, второй вход первого коммутатора связан.с выходом датчика максимального тока, вход узла деления подключен к выходу первого ,коммутатора, входы второго узла сравнения соединены соответственно с выходами узла деления, второго коммутатора и узла формирования задания среднего тока, первый выход второго узла сравнения связан с узлом спожения,: а второй соединен с входом третьего коммутатора, второй узел вйчитания-одним-входом. подключен к.выхо-. ду третьего коммутатора, а другим связан с узлом формирования заданного среднего тока, первый вход которого подключен к узлу измерения9619 11мгновенной скорости, а второй - к блоку задания, другие входы третьего коммутатора соединены соответственно с выходами второго коммутатора и узла деления, первый и второй ю узлы умножения связаны с выходом второго узла вычитания и с узлом памяти постоянных. величин, выход первого узла умножения соединен с входом четвертого коммутатора, выход второ го узла умножениясвязан с входом пятого коммутатора, выходы четвертого и пятого коммутаторов подключены соответственно к входам узла сложения выход узла сложения соединен с вхо- . и дом узла оперативной памяти, первый выход узла оперативной памяти подключен к одному из входов узла сложения, а второй выход соединен с первым входом шестого коммутатора, щ второй вход связан с блоком синхро 36 12низации, шестой коммутатор подключенк блоку управления, первый вход узла выработки управляющих импульсовсвязан с датчиком максимального тока, а второй вход подключен к первому узлу сравнения, управляющие выходы узла выработки управляющих импульсов связаны с соответствующимивходами первого, второгст, третьего,четвертого и пятого коммутаторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Силаев Э. ф. Неймарк В. Е.и др. Система регулирования частотывращения тиристорного электропривода постоянного тока в ЭВМ. Сборник"Электротехническая промышленность"Серия "Электропривод", вып. 980),19792. Авторское свидетельство СССРй 738080, кл. Н 02 Р 5/06, 1977.96 й 93 б Составитель хред Т.Фанта Подписноеомитета СССРоткрытийшская наб., д. 1/5 Тираж 7 осударственного ам изобретений москва, Ж, Р
СмотретьЗаявка
2999671, 03.11.1980
ОДЕССКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
РАДИМОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ, ФЕЛЬШЕ КАРЛ ХАЙНЦ, ПРОЦЕРОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ, ПРОНИН ВАЛЕРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, БАБАК АНДРЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: H02P 5/06
Метки: скорости, электродвигателя
Опубликовано: 07.10.1982
Код ссылки
<a href="https://patents.su/8-964936-ustrojjstvo-dlya-regulirovaniya-skorosti-ehlektrodvigatelya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для регулирования скорости электродвигателя</a>
Предыдущий патент: Электропривод постоянного тока с реверсивным преобразователем в цепи возбуждения
Следующий патент: Устройство для регулирования скорости электропривода постоянного тока
Случайный патент: Транспортное средство