Полезная модель рф 50062
Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к областям автоматизированного электропривода и преобразовательной техники. Устройство содержит полупроводниковый преобразователь, электродвигатель, датчики тока и скорости, формирователь импульсов, пульт управления и блок микропроцессорного управления программно реализующий узел управления преобразователем и систему подчиненного регулирования скорости электродвигателя с ПИ-регуляторами тока и скорости, входы блока микропроцессорного управления соединены с пультом управления и датчиками тока и скорости, а его выход - с формирователем импульсов, в блоке микропроцессорного управления программными средствами дополнительно образованы и соединены между собой логическое устройство и функциональный преобразователь, при этом входы логического устройства программно подключены к соответствующим выходам АЦП блока микропроцессорного управления, на которых образуются коды сигналов тока и скорости электродвигателя, а выход функционального преобразователя программно подключен к ПИ-регулятору скорости и осуществляет программное изменение коэффициента усиления его интегральной части по заданному закону в функции наличия тока и уровня скорости.
Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к областям автоматизированного электропривода и преобразовательной техники.
Известен электропривод с полупроводниковым преобразователем и микропроцессорным управлением (МПЭП) [1], содержащий электродвигатель постоянного тока, тиристорный преобразователь, датчики тока и скорости, пульт и систему управления. В МПЭП программно-аппаратными средствами реализуются система управления тиристорным преобразователем, регуляторы тока и скорости, устройства раздельного управления комплектами тиристоров преобразователя и устройства защиты.
Недостатком данного электропривода является низкое быстродействие в зоне малых скоростей при пуске и реверсе электродвигателя под нагрузкой.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является электропривод с тиристорным преобразователем по [2]. Функциональная схема данного электропривода приведена в [2] на стр.174. Здесь реверсивный тиристорный преобразователь ТП подключен к сети и двигателю постоянного тока М через датчик тока ДТ. Микропроцессорная система обеспечивает регулирование угла управления тиристорного преобразователя, тока и скорости двигателя. Управление скоростью двигателя осуществляется с пульта, в качестве датчика скорости
используется тахогенератор BR, подключенный к микропроцессору через блок преобразования «напряжение-код» ПНК (или АЦП).
Недостаток прототипа - низкое быстродействие при пусках и реверсах электродвигателя на малых скоростях под нагрузкой. Это обусловлено медленным изменением выходного сигнала ПИ-регулятора скорости при малых сигналах управления: сигнал на выходе ПИ-регулятора скорости, определяемый величиной момента нагрузки при малых входных сигналах, появляется в течение длительного времени. Указанный выходной сигнал ПИ-регулятора скорости определяет момент трогания (появление скорости) электродвигателя:
где UPC(t), U вх(t)- сигналы соответственно на выходе и входе ПИ-регулятора скорости;
КП и КИ - коэффициенты усиления пропорциональной и интегральной
части регулятора скорости.
При UРС (t)
Ump=кМc начинается вращение двигателя, где Ump - напряжение трогания на выходе регулятора скорости, при котором момент электродвигателя превысит момент статической нагрузки Мc , к - коэффициент.
Из (1) при Uвх =const имеем:
Значение t определяет промежуток времени с момента подачи задающего сигнала до момента трогания нагруженного статическим моментом электродвигателя, т.е. величину запаздывания, в течение которого скорость равна нулю (см. ниже фиг.2). Следовательно, время запаздывания t при пуске двигателя под нагрузкой в CAP с ПИ-регулятором скорости пропорционально статическому моменту Мс и обратно пропорционально входному сигналу Uвх, определяющегося величиной скорости электродвигателя. Практически с уменьшением скорости, например, в 1000 раз по сравнению с номинальной величиной, время пуска (реверса) от нуля до минимальной скорости при нагрузке двигателя статическим моментом Мс=М ном составляет несколько секунд.
Технический результат заявляемого решения - улучшение динамических характеристик электропривода под нагрузкой при большом диапазоне регулирования скорости.
Технический результат достигается тем, что в электроприводе с микропроцессорным управлением, содержащем полупроводниковый преобразователь, электродвигатель, датчики тока и скорости, формирователь импульсов, пульт управления и блок микропроцессорного управления, программно реализующий узел управления преобразователем и систему подчиненного регулирования скорости электродвигателя с ПИ-регуляторами тока и скорости, входы блока микропроцессорного управления соединены с
пультом управления и датчиками тока и скорости, а его выходы - с формирователем импульсов, в блоке микропроцессорного управления программными средствами дополнительно образованы и соединены между собой логическое устройство и функциональный преобразователь, при этом входы логического устройства программно подключены к соответствующим выходам АЦП блока микропроцессорного управления, на которых образуются коды сигналов тока и скорости электродвигателя, а выход функционального преобразователя программно подключен к ПИ-регулятору скорости и осуществляет программное изменение коэффициента усиления его интегральной части по заданному закону в функции наличия тока и уровня скорости.
Отличительной особенностью полезной модели является то, что улучшение динамических характеристик электропривода достигается за счет изменения (адаптации) коэффициента усиления интегральной части ПИ-регулятора скорости, что выполняется при помощи двух блоков -логического устройства и функционального преобразователя, соединенных между собой и подключенных к АЦП и регулятору скорости. Адаптация осуществляется в функции наличия тока и уровня скорости.
На фиг.1 приведена схема заявляемого устройства, где приняты следующие обозначения:
1 - полупроводниковый преобразователь переменного или постоянного тока;
2 - датчик тока;
3 - электродвигатель переменного или постоянного тока;
4 - датчик скорости (тахогенератор);
5 - формирователь импульсов (или драйвер);
6 - блок микропроцессорного управления;
7 - узел управления преобразователем;
8 - ПИ-регулятор тока;
9 - ПИ-регулятор скорости;
10 - АЦП (блок, состоящий из нескольких аналогово-цифровых преобразователей);
11 - логическое устройство;
12 - функциональный преобразователь;
13 - пульт управления;
Uз - задающий сигнал;
i, n -аналоговые сигналы по току и скорости электродвигателя 3;
- коды (цифровые аналоги) сигналов i, n.
На фиг.2, 3 приведены диаграммы работы устройства, где
U з - задающий сигнал;
М, Мс - соответственно момент двигателя и момент статической нагрузки;
I - ток двигателя,
n - скорость двигателя;
t - интервал нулевой скорости,
КИ - коэффициент усиления интегральной части регулятора скорости;
ТИ - постоянная времени регулятора скорости.
В предлагаемом устройстве полупроводниковый преобразователь 1 соединен с датчиком тока 2, к которому подключен электродвигатель 3, механически сочлененный с датчиком скорости 4, управляющие цепи преобразователя 1 соединены с формирователем импульсов 5, который подсоединен к блоку микропроцессорного управления 6, содержащему программно образованные узел управления преобразователем 7, вход которой соединен с выходом ПИ-регулятора тока 8, вход последнего подключен к выходу ПИ-регулятора скорости 9, входы АЦП 10 подключены к датчикам тока 2 и скорости 4, а его выходы соединены с вторыми входами регуляторов 8 и 9 и логическим устройством 11, выход которого соединен с функциональным преобразователем 12, а его выход и выход пульта управления 13 соединены с входами регулятора скорости 9. В блоке 6 внутренние соединения между функциональными узлами 7-12 выполнены на программном уровне, а внешние - с узлами 2, 4, 5, 13 выполнены с помощью проводных линий.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом.
При подаче задающего сигнала Uз от пульта 13 начинается разгон двигателя 3 от преобразователя 1. Преобразователь и двигатель могут быть как постоянного, так и переменного тока. В аналоге и прототипе работа электропривода характеризуется диаграммами (фиг.2: а, 6, в), в которых при
низких скоростях вращения (n
0,01nном) в переходных процессах (при пусках и реверсах двигателя) в кривой n(t) появляются участки нулевой скорости t1 и t2, которые резко увеличивают время переходного процесса, ухудшая динамические свойства электропривода нагруженного статическим моментом Мд.
В предлагаемом устройстве указанное негативное явление сведено к минимуму (фиг.2: г, д), где t3<t1 и t4<t2. Это оказалось возможным за счет предлагаемой схемы, выполненной на основе микропроцессорной системы, в которой программно реализованы узлы 11 и 12, изменяющие коэффициент усиления КИ инерционной части регулятора скорости 9 в функции скорости (фиг.3). При малых величинах скорости 
при наличии тока коэффициент КИ возрастает. Зависимость КИ(n) реализуется характеристикой функционального преобразователя 12, управление которым осуществляет логическое устройство 11, выявляющее три следующих условия, при совпадении которых производится увеличение коэффициента Ки в соответствии с фиг.3:
1) 
2) 
3) установленное задание скорости U з соответствует диапазону малых скоростей, например, n0,01nном.
При трогании двигателя 
и сохранении условий 2 и 3 КИ восстанавливается до первоначального (стационарного) своего значения, что исключает возможные автоколебания в системе регулирования.
Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от известных обеспечивает высокое быстродействие электропривода (исключает запаздывание в зоне малых скоростей) как при наличии статической нагрузки, так и без нее.
Источники известности:
[1] В.Г.Файнштейн, Е.Г.Файнштейн. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами. М: Энергоатомиздат, 1986, 240 с.
[2] В.М.Перельмутер, В.А.Сидоренко. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М: Энергоатомиздат, 1988, 303 с.
Электропривод с микропроцессорным управлением, содержащий полупроводниковый преобразователь, электродвигатель, датчики тока и скорости, формирователь импульсов, пульт управления и блок микропроцессорного управления, реализующий узел управления полупроводниковым преобразователем и систему подчиненного регулирования скорости электродвигателя, выполненную на базе пропорционально-интегральных регуляторов тока и скорости, входы блока микропроцессорного управления соединены с пультом управления и датчиками тока и скорости, а его выход - с формирователем импульсов, отличающийся тем, что в блок микропроцессорного управления дополнительно введены и соединены между собой логическое устройство и функциональный преобразователь, при этом входы логического устройства соединены с соответствующими выходами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) блока микропроцессорного управления, на которых образуются коды сигналов тока и скорости электродвигателя, при этом выход последнего соединен с управляющим входом пропорционально-интегрального регулятора скорости и осуществляет изменение коэффициента усиления его интегральной части в функции наличия тока и уровня скорости.
