Регулируемый электропривод постоянного тока

 

ВСЕСОЮЗНАЯ

ПАТЕНТНЭ13 тихячкскья 13

ВИВЛНФТЕКА (72) Автор изобретения

А. Е. Алехин

P1) заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПОСТОЯННОГО .ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в качеств ве реверсивного эпектропривода постоян» ного тока прецизионных механизмов,эпек» троприводов подач металпорежущих станков с большим диапазоном регулирования скорости и т.п.

Известен регулируемый эпектропривод постоянного тока, содержаший поспедова» тельно соединенные регулятор, сумматор, устройство управления преобразователем, силовой преобразователь, электродвигатель, тахогенератор. В состав устройства управления преобразователем входят синхронизатор, задающий тактовую частоту, источник смешения,два нуль-органа и триггер (11.

ELawoe устройство работает во sceM диапазоне регулирования скорости, что вносит в ток электродвигателя низкочастотные пульсации и на максимальных скоростях его работы, чго снижает коэффи-! ниенна использования двигателя и вносит г в электропрнвод дополнительные потери

2 энергии. Известно также, что пульсации скорости, проходя иа вход регулятора и силового преобразователя (фактор пульса- . ций), снижают в цепом коэффициент передачи прямой цепи эпектропривода, ухуд l шая тем самым статические и динамичес»кие характеристики эпекгропривода. Кроме того, компенсация сухого трения осуществляется в данном устройстве при помощи фиксированных настроек тока тро о гания двигатейя, а при изменении сухого трения, например в сторону его увеличения (что зачастую бывает на метаппорежу« ших станках), не цроисходит пинеариэация .сухого трения беэ вмешательства чепоа.

Наиболее близким по своей техничес . кой сущности к изобретению является регулируемый электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, соединенный с преобразователем, управляющие входы которого соединены с блоком управления преобразователем, состоящем из каналов, количество

3 9688 которых равно половине числа фаз преобразователя, включающий синхронизатор тактовой частоты, связанный через источник, смешения со входами двух нуль-органов, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками смешения противопопожных фаз преобразоватепя, а выxoAbl - со входами блоков управпения тиристорами, выходы которых соединены с управпяющими входами преобразоватепя,; t0 третьи входы нупь-органов соединены с выходом регупятора скорости, соединен- ным с входами блоков жесткой и гибкой обратных связей, выходы которых через управляемый ключ соединены с входом ре- 15 гупятора скорости, соединенным с выходом узла сравнения, один вход которого соединен с задатчиком интенсивности, а второй связан с тахогенератором, вап которого сочпенен с вапом эпектродвигате- 20 пя постоянного тока (23.

Этот эпектропривод обеспечивает ускоренное прохождение зоны нечувствитепьности лишь модулятора импульсов и самоГо регулятора (отдельной части . схемы 25 с управпения эпектропривода) и не позвопяет эффективно проходить зону нечувствительности сипового механизма эпектропривода (которая пропорциональна моменту сухого трения и еспи имеется пюфт З0 механизма), Причем момент сухого трения покоя всегда больше момента сухого трения движения, что ведет к значитепьным застоям эпектропривода при его пуске на минимальные скоРости даже при безынерциойных в определенном смысле преобразователе (без зоны нечувствитепьности). Электропривод не компенсирует момент сухого трения покоя, что может вызвать значительные пульсации скорости 40 ,(репаксационные копебания) при работе эпектропривода на минимальных скоростях.

Бепью изобретения явпяется улучшение качества регулирования эпектропривода..

Поставпенная цепь достигается тем, что в эпектропривод введены фипьтр низкой частоты, бпок модуля с зоной нечувствительности, дополнительные управпя50 емые кпючи и бпок наличия частоты вращения, причем вход фильтра низкой частоты соединен с выходом тахогенератора, а выход соответственно — со вторым .входом узла сравнения, с входом блока наличия частоты вращения и с входом бпока модупя с зоной нечувствитепьности, выход которого соединен с управпяюшим входом соответствующего допопнитепьно81 4 го управпяемого кпюча каждого канапа, вкпюченного между выходом источника смещения и входами нупь-органов, а выгход блока наличия частоты вращения соединен с управпяющим входом управпяемого ключа.

На фиг. 1 изображена принципиапьная схема эпектропривода; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы, Регулируемый эпектропривод постоянного тока содержит эпектродвигатепь 1 постоянного тока, соединенный с преобразоватепем,2, управляющие входы которого соединены с блоком 3 управпения преобразоватепем 2. Бпок 3 состоит из каналов, копичество которых равно поповине числа фаз преобразователя 2. Каждый канап состоит из синхронизатора 4 тактовой частоты„ связанный через источник

5 смещения со входами нуль-органов 6 и 7, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками смещения ,противоположных фаз преобразователя 2, а выходы — с входами блоков 8 и 9 управпения тиристорами, выходы которых соединены с управпяюшими входами преобразователя 2, третьи входы нупь-органов соединены с выходом регупятора 10 скорости, соединенным со входами бпока

11, жесткой и блоке 12 гибкой обратных связей, выходы которых через управляемый кпюч 13 соединены со входом регулятора 10, соединенным со входом узла 14 сравнения, один вход которого соединен с задатчиком 15 скорости, а второй связан с тахогенератором 16, вал которого сочпенен с валом эпектродвигаФр теля 1. Фильтр 17 низкой частоты соединен своим входом с выходом тахогенератора 16, а выход фипьтра 17 соединен, соответственно, со вторым входом узпа

14, с входом блока 18 наличия частоты вращения и с входом бпока 19 модуля с зоной нечувствитепьности, выход бпока

18 еоединен с управпяюшим входом соответствующего допопнитепьного управляемого кп|оча 20 каждого канапа, вкпюченного между выходом источника 5 смещения и входами нупь-органов 6 и 7, а выход блока 19 соединен с управпяющим входом управляемого кпюча 13.

Обратные связи регупятора 10 рассчитаны так, что при их подключении регупятор 10 имеет передаточную функцию в виде пропорционапьного коэффициента, величина которого выбирается иэ усповия жепаемого темпа прохождения зоны нечувствитепьности всего эпектропривода, вкпючая и момент сухого трения, 7 . 968881 8 снимаемое с задатчика 15 скорости (см. амплитуде синхронизируюшего напряжения (режим Ф), ключи 13 и 20 закрываются

В первом режиме ключи 13 и 20 вклю соответствующими напряжениями, снимаечены, регулятор 10 имеет передаточную - мыми с блока 18 и с блока 19 модуля с функцию пропорционального звена с желае- 5 зоной нечувствительности. Электропривод мым коэффициентом передачи входного сиг- в этом режиме работы работает как обычнала в случае его появления для быстрого ный электропривод, регулятор 10 скорос(форсированного) прохождения всех зон, ти имеет пропорционально интегральную нечувствительности электропривода, вклю- передаточную функцию, а импульсы с син-. чая и сухое трение, а ключ 20 позволяет 10 хронизируюшего устройства 4 не проходят прохождению синхронизируюшего напрйже на входы нуль-органов 6 и 7. Это позвония, снимаемого с синхронизатора 4, чб- ляет избежать значительные пульсации рез источник 5 смещения и подачу его на тока в якорной цепи электродвигателя 1 входы нуль-органов 6 и.7 первого канала при работе его в широком диапазоне скоуправления фаз А, На вторые входы нуль- 5 ростей. Когда момент сухого трения не органов 6 и 7 поступают опорные напря- оказывает существенного влияния на высожения соответствующих фаз А и А (см., кие частоты и врашения,позволяет получить фиг. 2) для V изображенные сплошными минимальные потери энергии и увеличить линиями вместе с синхронизируюшим напря- коэффициент использования электродвигажением снимаемогб с выхода ключа 20 zo теля 1. Момент сухого трения покоя зна(см. фиг. 2 а). На третьи входы нуль-op-, чительно выше момента сухого трения двиганов 6 и 7 поступает сигнал с регуля- жения, а при введении в электропривод тора, кото ы в д

10 который в данном режиме прак- вынужденных колебательных движений тически отсутствует. В результате алгеб- вала электродвигателя 1, добиваются раического суммирования трех. сигналов 25: снижения момента .сухого трения, а перека входах нуль-органов 6 и 7 последние ключение регулятора 10 с пропорциональпереключаются, а блоки 8 и 9 по передним и но интегрального звена на пропорциональзадним фронтам импульсов, снимаемых с ное звено позволяет получить быстрое выходов нуль-органов 6 и 7, запускают прохождение зон нечувствительностей во соответствующие вентили в выпрямитель- Зй всем электроприводе, например при его ной и инверторной группах преобразовате- реверсе, что значительно увеличивает его ля 2. Преобразователь 2 с учетом того, быстродействие. что по очереди работают.все каналы уп- Идеализированные диаграммы (см, равления А, В и С, вырабатывают импуль- фиг. 2с и фиг. 25) показывают работу сы напряжения равной величины, но чере- электропривода в квазиустановившихся дуюшиеся по знаку, подает их на якорную режимах при..отсутствии сигнала управлецепь электродвигателя 1. В электродвига- . ния и при его наличии постоянной величи. теле 1 под действием такого напряжения . ны. Зачерненные участки характеризуют начинает протекать переменный ток с плошадь ЭДС преобразователя, приклады- .

gt\ МЗ зе отно- 40 ваемую к уравнительному контуру, а ЭДС час 1 отой Г со сдвигом по фазе отн п щдываемая K электродвигателю сительно первой гармоники импульсного этот момент, равна нулю, напряжения на угол, определяемый актив- Анализ этих осциллограмм позволяет но-индуктивной нагрузкой якорной цепи сделать вывод о том, что в электропривоэлектродвигателя 1. При этом, величина де улучшаются статические и динамические амплитуды тока, рассчитанная по выраже показатели, т. е. качество регулирования

45. нию (1), необходимая для преодоления особенно в зоне малых скоростей при намомента сухого трения, позволяет создать личин зон нечувствительностей и момента такой момент электродвигателя 1, который сухого трения в электроприводе. Кроме выше момента трения. В результате этого того, в электроприводе увеличивается электродвигатель совершает колебатель- коэффициент использования электродвига50 . ные движения вокруг состояния равнове- теля, снижаются потери энергии и уменьсия с малой амплитудой и снижает стати- шается коэффициент гармоник, вносимый ческую погрешность в электроприводе при электроприводом в сеть из-за исключения малых скоростях вращения (см. фиг. 2а) пульсирующего напряжения при высоких для этогр режима работы электродвига- 55 частотах вращения. теля 1. Ф од»мула из об ре те ни я

При появлении на входе регулятора 10 Регулируемый электропривод постоянзадающего напряжения, соответетвуюшего ного тока, содержащий электродвига9 96888 тель постоянного тока, соединенный с преобразователем, управляющие входы которого соединены с блоком управления преобразователем, состоящем иэ каналов, количество которых равно половине числа фаз преобразователя, включающих синхронизатор тактовой частоты, связанный через источник смешения с входами двух нуль-органов, вторые входы которых соединены с соответствующими источниками ц смешения противоположных фаз преобразователя, а выходы — с входами блоков управления тиристорами, выходы которых соединены с управляющими входами преобразователя, третьи входы нуль-органов соединены с выходом регулятора скорости, соединенным с входами блоков жесткой и о гибкой обратных связей, выходы которых через управляемый ключ соединены с входом регулятора скорости, соединенным с щ выходом узла сравнения, один вход кото- рого соединен с задатчиком скорости, а второй связан с тахогенератором, вал которого сочленен с валом электродвигателя постоянного тока, о т л и ч а ю » р ш и.й с я тем, что, с целью улучшения

1 10 качества регулирования, в него введены фильтр низкой частоты, блок модуля с зоной нечувствительности, дополнительные управляемые ключи и блок наличия частоты вращения, причем вход фильтра низкой частоты соединен с выходом тахогенератора, а выход соответственно — со вторым входом узла сравнения, и с входом блоналичия частоты вращения и свходом блока модуля с зоной нечувствительности, выход которого соединен с управляющим входом соответствующего дополнительного управляемого ключа каждого канала, включенного между выходом источника смещения и входами нуль-органов, а выход блока наличия частоты вращения соединен с управляющим входом управляемого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 497701, кл. Н 03 P 5/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

% 736321, кл. Н 02 P 5/16, 1979.

968881

Составитель Ю. Воробьев

Редактор Н. Гунько Техред И. Гайду Корректор С. Шекмар

Заказ 8190/80 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4