Реверсивный вентильный электропривод

 

РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключен ный к реверсивному вентильному преобразователю , управляющие входы которого через управляемые ключевые элементы соединены с системой управления , подключенной входом к выходу регулятора частоты вращения, входы ; которого соединены с выходами задатчика и датчика частоты вращения, логическое переключающее устройство, один из входов которого соединен с выходом датчика проводимости вентилей , а также нелинейное звено, отличающийся тем, что, с целью повьппения качества регулирования и уменьшения потерь в электродвигателе , в него введены два управляемых ключевых элемента, и компаратор с зоной нечувствительности, а нелинейное звено выполнено в виде звена с регулируемой зоной нечувствительности , которое включено между датчиком частоты вращения и сумматором , второй вход которого подключен к задатчику частоты вращения и к входу компаратора, а выход через первый из введенных ключевых элементов соединен с вторым входом логического переключающего устройства, соединенным также через второй из введенных ключевьк элементов с выходом реС гулятора частоты вращения, при этом управ«к 0 Ц1ад входы введенных ключевых 00 элеман ов соединены с вькодом компаратора , а управляющий вход нелинейного SBeita с зоной нечувствительности со . подключен к датчику частоты лоащений.

09) (И)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3481431/24-07 (22) 17.08.82 (46) 07.02. 85. Бюл. К - 5 (72) А.Г.Иванов и И.И.Ушаков (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) 1. Комплектные системы управления электроприводами тяжелых металлорежущих станков ° Под ред. A.Ä.Ïîçдеева. М., "Энергия", 1980, с. 3134, 44-47.

2. Горчаков В.В. и др. Тиристорные электроприводы постоянного тока с интегральными микросхемами для станкостроения. - "Электротехника", 1981, У 6, с. 20, рис. 1. (54) (57) РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключен

HblH к реверсивному вентнльному преобразователю, управляющие входы кото. рого через управляемые ключевые элементы соединены с системой управления, подключенной входом к выходу регулятора частоты вращения, входы которого соединены с выходамн задатчика и датчика частоты вращения, логическое переключающее устройство, один из входов которого соединен с выходом датчика проводимости венти. лей, а также нелинейное звено, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества регулирования и уменьшения потерь в электродвига- теле, в него введены два управляемых ключевых элемента, сумматор и компаратор с зоной нечувствительности, а нелинейное звено выполнено в виде зве на с регулируемой зоной нечувствительности, которое включено между датчиком частоты вращения и сумматором, второй вход которого подключен к задатчику частоты вращения и к входу компаратора, а выход через первый из введенных ключевых элементов соединен с вторым входом логического переключающего устройства, соединенным также через второй из введенных ключевых элементов с выходом регулятора частоты вращения, при этом управляющие входы введенных ключевых элемен" ов соединены с выходом ком паратора, а управляющий вход нелинейного звена с зоной нечувствительности подключен к датчику частоты впащений.. 1138913 2

Изобретение относится к электротехнике, в частно .ти к автоматизированному вентильному электроприводу, и, может быть использовано, например, "Ь реВерсивных системах вентильного электропривода постоянного тока для станков с ЧПУ, роботов и др.

Известны быстродействующие реверсивные тиристорные электроприводы постоянного тока, в которых для повы- !О шения динамических свойств применяется структура с линеаризацией характеристик управления в режиме прерывистого тока, в частности двухКонтурная структура подчиненного ре- 15 гулирования с адаптивным ПИ-регулятором тока. При этом логическое устройство (ЛУ) для переключения комплектов тиристорного преобразователя подключено к выходу регулятора щ тока и датчику ЭДС электродвигателя и переключается под действием разности, сигналов регулятора тока и датчика ЭДС. В этом случае резуль-тирующий. сигнал на входе логического 25. устройства пропорционален току двигателя. Такое устройство обеспечивает наибольшее быстродействие электропривода при его реверсировании ft) .

Недостатком электропривода является gp сканирование тока тем больше, чем выше уровень пульсаций в сигнале датчика скорости (тахогенератора), и вследствие этого появление автоколебаний при достижении максимального напряжения на двигателе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является реверсивный вентильный электропривод, содержащий электродвигатель постоянно- 40

ro тока, подключенный к .реверсивному вентильному преобразователю, управляющие входы которого через управляемые ключевые элементы соединены с системой управления, подключенной 45 входом к выходу регулятора частбты вращения, входы которого соединены. с выходами задатчика и датчика частоты вращения, логическое переключающее устройство, один из входов кото 50 рого соединен с выходом датчика прово димости вентилей, а также нелинейное звено. Нелинейное звено включено последовательно с регулятором тока. Ре..зультирующим сигналом на входе логи- 55 ческого устройства является сигнал, пропорциональный току электродвигателя. При заданном уровне пульсаций (относительная величина пульсаций) тахогенератора выходное напряжение регуляторов пульсирует тем больше, чем больше скорость электродвигателя. Это приводит к возрастанию частоты сканирования ЛУ и тока двигателя (21, Недоетатками известного электропривода являются сканирование тока, увеличивающее неравномерность скорости вращения и потери в электродвигателе, а также появление неустойчивости при достижении максимального напряжения на электродвига- теле, что обуславливает снижение качества регулирования.

Цель изобретения — повышение качества регулирования и уменьшение потерь в электродвигателе за счет исключения сканирования тока.

Поставленная цель достигается тем, что в реверсивный вентильный электропривод,. содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к реверсивному вентильному преобразователю, управляющие входы которого через управляемые ключевые элементы соединены с системой управления, подключенной входом к выходу регулятора. частоты вращения, входы которого соединены с выходами задатчика и датчика частоты вращения, логическое переключающее устройства, один из входов которого соединен с выходом датчика проводимости вентилей,а также нелинейное звено, введены два управляемых ключевых элемента, сумматор и компаратор с зоной нечувствительности, а нелинейное звено вы- полнено в виде звена с регулируемой зоной нечувствительности, которое включено между датчиком частоты вращения и сумматором, второй вход которого подключен к задатчику частоты вращения, и входу компаратора, а выход через первый из введенных ключевых элементов соединен с вторым входом логического переключающего устройства, соединенным также через второй из введенных ключевых элементов с выходом регулятора частоты вращения, при этом управляющие входы введенных ключевых элементов соединены с выходом компаратора, а управляющий вход нелинейного звена с зоной нечувствительности подключен к датчику частоты вращения.

1138

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подключен- 5 ный к реверсивному вентильному преобразователю 2, управляющие входы которого через управляемые ключевые элементы 3 и 4 соединены с системой

5 управления, подключенной входом к 10 выходу регулятора 6 частоты вращения, входы которого соединены с abtxoдами задатчика 7 и датчика 8 частоты вращения, логическое переключающее устройство.9, один иэ входов которого соединен с выходом датчика 10 про" водимости вентилей, а также нелинейное звено 11. В электропривод введены управляемые ключевые элементы 12 и 13, сумматор 14 и компаратор 15 с зоной нечувствительности. Нелинейное звено 11 выполнено в виде звена с регулируемой зоной нечувствительности, которое включено между датчиком 8 частоты вращения и сумматором 14, второй вход которого подключен к задатчику 7 частоты вращения, а выход через введенный ключевой элемент 12 соединен с вторым входом логическо- го переключающего устройства 9, соединенным также через ключевой элемент

13 с выходом регулятора 6 частоты вращения, при этом управляющие входы ключевых элементов 12 и 13 связаны с выходом компаратора 15, а управляю35 щий вход нелинейного звена 11 подключен к датчику 8 частоты вращения.

Электропривод работает следующим образом.

При задающем сигнале, например 40

U5Ma

9,оказывается подключенным к регулятору 6 частоты вращения и переключение (реверсирование) преобразовате-50 ля 2 производится в функции полярности выходного сигнала регулятора 6.

При этом на холостом ходу электро- . двигателя и при U = сопй имеет мес-. то сканирование (реверсирование) 55 тока двигателя. Амплитуда тока сканирования зависит от быстродействия регулятора 6, уровня пупьсаций дат913 4 чика 8 частоты вращения и величины задающего сигнала: при низком быстродействии регулятора 6 и малой величине задающего напряжения сканирования тока мало. При увеличении указанных факторов в известном электроприводе сканирование тока возрастает, что приводит к повышению неравномерности частоты вращения электродвигателя, его дополнительному нагреву, а при максимальном напряжении на электродвигателе — к автоколебаниям.

В предлагаемом электроприводе при уве. личении задающего сигнала, например

0 > 0,5 U q цц с, срабатывает компаратор 15, отключается ключ 13 и включается ключ 12,на вход логического переключающего устройства 9 через сумматор 14 поступают сигналы задающий и обратной связи с выхода датчика 8 частоты вращения через нелинейное звено 11.

Нелинейное звено 11 в общем случае имеет характеристику с переменной ве-. личиной зоны нечувствительности, т.е.

Оо = Чаг (с возРастанием скоРости 00 увеличивается) .

Переменная величина 0п = 4 (n ) целесообразна для увеличения помехбустойчивости электропривода. Действительно, на входе сумматора 14 сравниваются выходные сигналы регулятора 6 частоты вращения и нелинейного звена 11 и при определенном уровне пульсаций напряжения датчика

8 частоты вращения на входе сумматора 14 выделяется переменная составляющая (пульсация), которая по абсолютной величине. тем большая, чем вьппе уровень скорости двигателя. Это .приводит к реверсированию сигнала на выходе сумматора 14 и при замкнутом ключе 12 к переключениям логичес. кого устройства 9 и реверсированию привода. Для исключения этого нежелательного явления нужно иметь зону нечувствительности звена 11, зависящую от частоты. вращения двигателя.

Тогда по мере возрастания скорости возрастет величина О0, сигнал 0 в большей мере преобладает над выходным сигналом нелинейного звена 11 и выходное напряжение сумматора 14 не реверсируется, что исключает нежелательные переключения логического устройства 9 и реверсирование тока двигателя.

1138913 сканирование тока, повышает равномерность вращения двигателя и исключает автоколебания электропривода. В первой зоне регулирования имеет наибольшую чувствительность логического устройства 9 (так как оно подключено к регулятору 6), а во второй чувствительность логического устрой. ства 9 снижается за счет его включе ния через элементы !1, 14 и 12. При этом уровень зоны нечувствительности

Qo(n) изменяется в функции двигателя и может быть выбран в допустимых пределах (в частном случае допустимо 00(П) = COn 0t) . В остальном электропривод работает по известному алгоритму реверсивного тиристорного электропривода с раздельным управлением.

Применение изобретения позволяет улучшить качество регулирования в электроприводе и уменьшить нагрев электродвигателя за счет снижения неравномерности вращения и потерь в электродвигателе. улучшение этих характеристик электропривода повьш ает качество регулирования, что очень важно в высокоточных системах регулирования, например в станках с ЧПУ, роботострое» нии и т.д., так как повышает точность обработки деталей и выполнения операций.

П1ППППЗ Закач 10703/ЗЗ

Фиаыаа ППП ППатаат, т.

При величине пульсаций сигнала датчика 8 частоты вращения, меньшей уровня зоны нечувствительности

00 нелинейного звена 11, алгебраическая сумма сигналов на входе 5 сумматора 14 имеет одну определенную полярность и логическое устройство .9 не переключается, что исключает сканирование тока и вытекающие из этого отрицательные последствия. В случае появления существенных изменений скорости знак сигнала на выходе сумматора 14 изменяется и происходит переключение логического устройства 9 и преобразователя 2, в результате осуществляется автоматическое восстановление заданной скорости электродвигателя 1. Таким образом, логическое устройство 9 управ ляет переключением преобразователя 2 20 в двух зонах регулирования: в первой зоне входные сигналы регулятора

6 частоты вращения малы, поэтому время регулирования регулятора 6 возрастает и сканирование тока минимальное, во второй зоне входные сигналы регулятора 6 велики, в результате выходное напряжение регулятора 6 форсировано изменяется, логическое устройство

9 с помощью компаратора 15 и ключей 30

12 и 13 переключается и соединяется со звеном 11, содержащим зону нечувствительности, что резко уменьшает

ТиРаж 646 Понпис ое