Электропривод постоянного тока с минимизацией потерь в двигателе

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является уменьшение потерь энергии в двигателе за счет более точного определения минимума функции качества с учетом накладьшаемых на фазовые координаты и управление двигателя огграничений. Устройство содержит датчик 12 момента статического сопротивления , выход которого подключен к первым входам су «маторов 14, 15. Вход блока 8 перемножения и вход делителя блока 17 деления соединены с выходом датчика 13 потока. В данном устройстве обеспечивается оптимальное по потерям энергии функционирование электропривода с учетом ограничений, накладьтаемых на фазовые координаты электропривода. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д H 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ КЕ<ЪЕЩ %

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ", ;- ..:",., В

Бf@ PII. -, 1:А

)Ь

М (6 I ) 758447 (21 ) 3720539/24-07 (22) 03.01,84 (46) 23.10.88. Бюл. У 39 (71 ) Белорусский политехнический институт (72) В.JI Анхимюк, В.И. Панасюк, В.С. Юденков, А.И. Панасюк и Ю.В. Лопатин (53) 62-83:621.314.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 758447, кл. Н 02 P 5/06, Г977. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

С МИНИМИЗАЦИЕЙ ПОТЕРЪ В ДВИГАТЕЛЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями

„„ЯО„„И32 O А2 постоянного тока. Целью изобретения является уменьшение потерь энергии в двигателе за счет более точного определения минимума функции качест ва с учетом накладываемых на фазовые координаты и управление двигателя огграничений. Устройство содержит датчик 12 момента статического сопротивления, выход которого подключен к первым входам сумматоров 14, 15.

Вхсд блока 18 перемножения и вход делителя блока 17 деления соединены с выходом датчика 13 потока. В данном устройстве обеспечивается оптимальное по потерям энергии функционирование электропривода с учетом ограничений, накладываемых на фазовые координаты электропривода. I ил.

1432705

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока, управляемым по цепи якоря и возбуждения, и является усовершенствованием устройства по авт. св. Р 758447.

Цель изобретения — уменьшение потерь энергии в двигателе за счет более точного определения минимума функ-10 ции качества с учетом накладываемых на.фазовые координаты и управление двигателя ограничений °

На чертеже изображена функциональная схема электропривода. 15

Электропривод содержит последовательно соедийенные датчик 1 скорости, функциональный преобразователь

2, блок 3 перемножения, соединенный своим вторым входом с датчиком 4 тока якоря, трехвходовый блок 5 интегрирования, подключенный своими входами к выходу блока 3 перемножения и к выходам датчика 6 тока возбуждения и датчика 7 напряжения на якоре, последовательно соединенные нелинейный блок 8 и двухвходовый блок 9 интегрирования, причем вход нелинейного блока 8 соединен с датчиком 1 скорости, а также задатчик 10 интенсивности и регулятор 11 возбуждения.

Электропривод также содержит датчик 12 момента статического сопротивления и датчик 13 потока возбуждения двигателя, сумматоры 14-16, блок 17 деления, блоки 18 и 19 перемножения, 35 второй двухвходовый интегратор 20, второй функциональный преобразователь

21, триггер 22 и управляемые ключи

23 и 24, при этом выход датчика 12 момента статического сопротивления подключен к первым входам сумматоров 14 и 15, вторые входы которых, а также вход блока 18 перемножения и вход делителя блока 17 деления

45 соединены с выходом датчика 13 потока возбуждения, второй вход блока 18 перемножения связан с выходом функционального преобразователя 2, а выход — с первым входом сумматора 18, 50 второй вход которого подключен к выходу функционального преобразователя 21, соединенного своим входом с выходом датчика б тока возбуждения, вход делимого блока деления подклю55 чен к выходу сумматора 15, а его выход подключен к одному из входов двухвходового интегратора 20, второй вход которого соединен с выходом сумТдВд + 0(ь )К Ф + ЭФ (Т В ) — 0 а Ф 8

Me hP

Т КФ 2I„R угловая скорость, с, ток в якорной цели двигателя А, внутреннее сопротивление якорной цепи, Ом1 конструктивный коэффициент двигателя; поток возбуждения двигателя, вБ; переменный коэффициент, характеризующий зависимость по. терь в стали двигателя от скорости1

I где ы

I й

Д

К Р, =

- "О(о)Ф- потери в стали двигателя, Вт; матора 14 через блок 19 перемножения, второй вход которого связан с выходом сумматора 16, вход триггера

22 соединен с выходом датчика 4 тока якоря, à его выход подключен к управляющим входам управляемых ключей

23 и 24, исполнительные цепи первого из которых включены между выходами интегратора 9 и датчика 4 тока якоря с одной стороны и регулирующим входом задатчика 10 интенсивности с другой, а исполнительные цепи управляемого ключа 24 включены между выходами трехвходового интегратора 5 и двухвходового интегратора 20 с одной стороны и регулятором ll возбуждения с другой.

Электропривод работает следующим образом.

Как в статическом, так и в динамическом режиме работы электропривода величина тока якоря электропривода контролируется триггером 22 Шмидта, установкой которого является ограничение тока якоря Т . Если ток якоря не достиг граничной величины Т то триггер Шмидта 12 коммутирует ключи 13 и 14 таким образом, что к задатчику 10 интенсивности и регулятору

ll возбуждения подключается аналоговая часть системы управления, содержащая нелинейный элемент 8, первый функциональный преобразователь 2, блок

3 перемножения и интеграторы 5 и 9.

В этом случае управление формируется согласно уравнению:

1432705

I — поток возбуждения двигателя, А, R — сопротивление обмотки возв буждения, 0м, 5 йолные потери в двигателе, Вт;

ЬР„ „ — механические потери, Вт, М вЂ” момент статического сопрос тивления на валу двигателя, Нм.

Выполнение условий (1 ) обеспечивает достижение минимума функционала качества

15 го при совместном регулировании тока якоря и потока возбуждения двигателя и тем. самым обеспечивает минимум потерь энергии,.выделяющихся в двигателе за время процесса без учета ограничений, накладываемых на фазовые . координаты электропривода.

В статическом режиме сигнал с датчика 1 скорости поступает на вход функционального преобразователя 2 и нелинейного блока 8. Сигнал с выхода нелинейного блока 8 суммируется на входе интегратора 9,(коэффициент К4) с сигналом, пропорциональным току якоря (коэффициент К) и поступающим

35 от датчика 4 тока якоря. Выходной сигнал интегратора 9 через ключ 23, управляемый триггером 22 Шмидта, уставкой которого является ограничение по току якоря I, постУпая на регу 40 лирующий вход задатчика 10 интенсивности, управляет изменением скорости привода. Интегратор 9 для предотвращения накопления íà его выходе больших сигналов в статическом ре- .4 жиме должен быть снабжен ограничителем выходного сигнала. Блок 3 перемножения осуществляет непрерывное перемножение двух сигналов — поступающего от датчика 4 тока и якоря и поступающего от функционального пре- . образователя 2. На выходе блока 3 перемножения формируется сигнал, поступающий со знаком плюс и с коэффициентом К, на первый вход интегратора 5. На второй его вход со знаком минус и с коэффициентом К поступает с датчика 7 сигнал, пропорциональный напряжению, приложенному к якорю двигателя, а на третий его вход со знаком минус и с коэффициентом К поступает сигнал, пропорциональйый току возбуждения от датчика 6. Сигнал с выхода интегратора

5 поступает на первый вход второго ключа 24, управляемого триггером 22

Шмидта, и далее на вход регулятора

II возбуждения.

В динамическом режиме пока величина тока якоря не достигнет граничного значения I электропривод работает по той же схеме, как и в статическом режиме. При соответствующем выборе коэффициентов К,-К поддерживается минимум энергии потерь в двигателе. в соответствии с законом управления (1) до выходе тока якоря на ограничение I „„.

Если ток якоря двигателя вышел на ограничение, то триггер 22 Шмидта производит коммутацию ключей 23 и 24 таким образом, что управление электроприводом в динамическом режиме осуществляется по закону:

1 (I + Ю )(I Ф-М )- — "Р, (2 где ЬР находит из второго уравнения (l), т.е. начинает работать другая часть схемы управления.

Сигнал с выхода датчика 13 потока возбуждения подается на вторые входы сумматоров 15 и 14 с коэффициентами и 1 соответственно, а сигнал с выхода датчика 12 статического момен" та сопротивления на первые входы этих же сумматоров с коэффициентами

Р и — I. Сигнал с выхода сумматора

15,делится на сигнал с выхода датчика 13 потока возбуждения, а сигнал с выхода сумматора 14 умножается на сигнал с выхода сумматора 16. Эти сигналы подаются на входы двухвходового интегратора 20 с соответствующими коэффициентами,на выходе которого формируется желаемое значение тока возбуждения. Для получения сигнала на втором входе блока 19 перемножения, пропорционального значению (I R = + 0(ы)Ф) служат сумматор

3т ьЭФ

l 5, функциональный преобразователь

2I и блок 18 перемножения. Сигнал с датчика 6 тока возбуждения преобразуется функциональным преобразователем

8 а

21 в величину.I R . Ha один из изобретения

Формула гце I

БНИИГИ "=-à"êàç 5459/51 Тираж 584 Подписное

Ужгород ул. Проектная, 4

Произв.-пслигр. пр-тле„. г.

5 1Д входов блока 18 перемножения подается сигнал, пропорциональный коэффициенту С((2, характеризующему потери в стали двигателя, а на второй вход блока 18 перемножения подается сигнал с выхода датчика 13 потока воз— буждения, в результате ня выходе блока 18 перемножения получаем сигнал 6(Ю)Ф, который, складываясь с сигналом с выхода функциснальногс преобразователя 21 с помощью сумматора 16, формирует на вьс.".оде последнего сигнал, пропорциональный

3I (I R — ь+ С(Я}Ф). Процесс разгона

ЗФ двигателя, формируемый по закону (2) c помощью вновь введенных элементов, осуществляется только при выходе тока якоря двигателя на ограничение Х„„. При снижении тока якоря ниже Х управление формируется ио другому закону управления (1).Этот момент переключения контролируется триггером 22 Шмидта, выходной сигнал которого переключает ключи 23 и 24 на режим, идентичный описанному стати ческому режиму.

Таким образом обеспечивается оптимальное ио потерям энергии функционирование электрспривода с учетом ограничений накладываемых на фязс— вые координаты электропривода, что способствует еще большему снижению потерь электроэнергии. Применение предлагаемого устройства позволит по сравнению с известным, уменьшить потери электроэнергии в реднем на

10-20Хь

Электропривсд псстоянногс тока с минимизацией потерь в двигателе по авт. св. Ф 758447, о т л н ч а ю— шийся тем, что,".с целью уменьшения потерь энергии в двигателе за счет более точного определения минимума функции качества с учетом накладываемых на фазовые координаты и управление двигаòåчя ограничений, в него введены датчики момента ста"тического сопротивления н потока возбуждения,цвигателя, три сумматора, 32705 6 блок деления, второй и третий блоки перемножения, второй двухвходовый интегратор, второй функциональный

5 преобразователь, триггер и двя управляемых ключа, при этом выход датчика момента статического сопротивления подключен к первым входам первого и второго сумматоров, вторые входы которых, а также вход второго блока перемножения и вход делителя блока деления соединены с выходом датчика потока возбуждения, второй вход второго блока перемножения связан с выходом первого функциональногс преобразователя, а выход — с первым входом третьего сумм" òîðà,,второй вход которого подключен к выходу второго функционального преобразовате;g 3IR ссединеннсгс своим Bxopot6 c BbTKopoM датчика тока возбуждения, вход дели— мого блока деления подключен к выходу второго сумматора, а его выход подключен к одному из входов второго

26 двухвходового интегратора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора через третий блок перемножения, второй вход которого связан с выходом третьего сумматора, 30 вход триггера соединен с выходом ,цатчикя тока якоря, а его выход подключен,к управляющим входам управляемь:х ключей, исполнительные цепи первого чз которых включены между . выходами первого интегратора и дат5 чика тока якоря с одной стороны и регулирующим входом задатчика интенсивности с другой, я исполнительные цепч второго управляемого ключа включены между выходами трехвходового интегратора и второго двухвходового интегратора с одной стороны и регулятором возбуждения с другой, причем второй функциональный преобразователь реализует зависимость

1 ток возбуждения электродвигя тел гд с сопротивление обмотки возбуждения; исток возбуждения.