Электропривод

 

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий синхронный двигатель, датчик токов статора, датчик скорости,механически связанный с датчиком угла и с синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора,вход которого подключен к выходу усилителя мощности, другой вход релейного регулятора токов соединен с выходом функционального блока задания амплитуды и фазы тока, один вход которого подключен к выходу датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения,регулятор скорости, один вход которого подключен к выходу датчика скорости. отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности отработки задания в динамических режимах, в него введены выпрямитель, ограничитель напряжения, инерционное звено, при этом выход последнего подключен к входу узла токоограничения и его вход соединен с выходом ограничителя напряжения, один вход которого подключен к выходу регулятора скорости, а его другой вход через выпрямитель соединен с выходом датчика скорости. 2.Электропривод по п.1, о т личающийся тем, что ограничитель напряжения снабжен инверти§ рующим усилителем, суммирующим усилителем , ограничительным резистором (Л и двумя диодами, анод одного из коС торых, катод другого и вход инерционного звена объединены в одну точку и через ограничительный резистор подключены к выходу регулятора скорости, один из входов суммируюIKJI щего усилителя подключен к выходу выпрямителя, а его выход соединен с катодом одного из диодов и с входом 1C СП инвертирующего усилителя, выход которого подключен к аноду другого э диода. 3.Электропривод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что функциональный блок задания амплитуды и фазы тока снабжен формирователем синусоидальных функций угла, y нoжителем сигналов, выход которого подключен к входу релейного регулятора токов, а один из его входов подключен к выходу узла токоограничения , другой его вход через формирователь синусоидальный функций угла подключен к выходу датчика угла.

СООЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (и) 3(50 Н 02 P 7. 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3576037/24-07 (22) 08 ° 04. 83 (46) 07.09.84. Бюл. N - 33 (72) Ю.Ф. Берсенев, В.В. Жуловян и Е.И. Кутузов (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 62-83:621.3/3.333 (088.8) (56) 1. Исполнительные устройства и сервомеханизмы. — В кн.3: "Техническая кибернетика". Под ред.

В.В. Солодовникова. M. "Машиностроение", 19?6, с. 206-220.

2. БогеHKQB Б.М., Шраменко С.Г.

Бесконтактные приводы с широким диапазоном регулирования. Электромеханические системы воспроизведения движений и их элементы. — Межвузовский сборник научных трудов под общей редакцией В.Г. Кагана °

Новосибирск, НЭТИ, 198 1. (54) (57) 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий синхронный двигатель, датчик токов статора, датчик скорости,механически связанный с датчиком угла и с синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора,вход которого подключен к выходу усилителя мощности, другой вход релейного регулятора токов соединен с выходом функционального блока задания амплитуды и фазы тока, один вход которого подключен к выходу. датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения,регулятор скорости, один вход которого подключен к выходу датчика скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности отработки задания в динамических режимах, в него введены выпрямитель, ограничитель напряжения, инерционное звено, при этом выход последнего подключен к входу узла токоограничения и его вход соединен с выходом ограничителя напряжения, один вход которого подключен к выходу регулятора скорости, а его другой вход через выпрямитель соединен с выходом датчика скорости.

2. Электропривод по п.1, о тличающийся тем, чтоограничитель напряжения снабжен инвертирующнм усилителем, суммирующим уси- Е

O лителем, ограничительным резистором и двумя диодами, анод одного из которых, катод другого и вход инерционного звена объединены в одну точку и через ограничительный резистор подключены к выходу регулятора скорости, один иэ входов суммирующего усилителя подключен к выходу выпрямителя, а его выход соединен с катодом ддного из диодов и с входом инвертирующего усилителя, выход которого подключен к аноду другого диода.

3. Электропривод по пп.1 и 2, отличающийся тем, что функциональный блок задания амплитуды и фазы тока снабжен формирователем синусоидальных функций угла, умножителем сигналов, выход которого подключен к входу релейного регулятора токов, а один из его входов подключен к выходу узла токоограничения, другой его вход через формирователь синусоидальный функций угла .подключен к выходу датчика угла.

4. Электропривод по пп. 1-,3, отличающийся тем, чтов него введен регулятор угла, вход

1112520 которого связан с выходом датчика угла, а его выход подключен к другому входу регулятора скорости.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во всех областях промьппленности для регулирования скорости и положения нагрузки при высоких требованиях 5 к точности и качеству регулирования.

Известен электропривод переменного тока с частотным управлением, содержащий синхронный двигатель с датчиком положения на валу, выход которого подключен к усилителю мощности. Входной сигнал задает частоту изменения напряжения питания электродвигателя и тем самым определяет угловую скорость вращения вала привода (1) .

Однако в этом приводе невозможно получить высокое качество регулирования, так как синхронная машина при частотном управлении склонна 20 к качаниям, кроме того, схемы управления приводом при этом оказываются громоздкими по структуре и сложными, поскольку для обеспечения необходимых статических и динамических характеристик привода амплитуду напряжения статора формируют в общем случае в функции задаваемой частоты, момента нагрузки и скорости вращения ротора. 30

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод, содержащий синхронный двигатель, датчик токов статора, датчик скорости, механически связанный с датчиком угла и с синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора, вход которого подключен к выходу усилителя мощности, (другой вход релейного регулятора тока соединен с выходом функциональ-,45 ного блока задания амплитуды и фазы тока, один вход которого подключен к выходу датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения, регулятор скорости, один вход которого подключен к выходу датчика скорости P2) .

Недостатками электропривода являются наличие дополнительных динамических ошибок, связанных с появлением динамических нелинейностей и паразитных асинхронных моментов при выходе контура тока из скользящего режима работы, а также зависимость коэффициента усиления системы от угла поворота вала, связанная с конечностью числа фаз двигателя. В результате электропривод обладает недостаточно высокой динамической точностью

Целью изобретения является повышение точности отработки задания в динамических режимах.

Укаэанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий синхронный двигатель, датчик токов статора, датчик скорости, механически связанный с датчиком угла и синхронным двигателем, подключенным через усилитель мощности к выходу релейного регулятора токов, один вход которого подключен к выходу датчика токов статора, вход которого подключен к выходу усилителя мощ.ности, другой вход релейного регулятора токов соединен с выходом функционального блока задания ампли-, туды и фазы тока, один вход которого подключен к выходу датчика угла, а другой его вход соединен с выходом узла токоограничения, регулятор скорости, один вход которого цодключен к выходу датчика скорости, введены выпрямитель, ограничитель напряжения, инерционное звено,при этом выход последнего подключен к входу узла токоограничения, а его вход соединен с выходом ограничителя напряжения, один вход которого подключен к выходу регулятора скорости, 3 11125 а его другой вход через выпрямитель соединен с выходом датчика скорости.

Ограничитель напряжения снабжен инвертирующим усилителем, суммирующим усилителем, ограничительным резистором и двумя диодами, анод одного из которых, катод другого и вход инерционного звена объединены в одну точку и через ограничительный резистор подключены к выходу регуля- 10 тора скорости, один из входов суммирующего усилителя подключен к выходу выпрямителя, а его выход соединен с катодом одного из диодов и с входом инвертирующего усилителя, выход которого подключен к аноду другого диода.

Функциональный блок задания амплитуды и фазы тока может быть снабжен формирователем синусоидальных функций угла, умножителем сигналов, выход которого подключен к входу релейного регулятора токов,а один из его входов подключен к выходу узла токоограничения, другой 25

его вход через формирователь синусоидальных функций угла подключен к выходу датчика угла.

Электропривод может быть снабжен регулятором угла, вход которого связан с выходом датчика угла, а его выход связан с другим входом регулятора скорости.

На фиг.1 представлена структурная схема электропривода с синхронным двигателем для случая регулирования частоты вращения нагрузки, на фиг.2 — электропривод с синхронным двигателем и ограничителем напряжения на фиг. 3 — электропривод

40 с синхронным двигателем и блоком функционального преобразователя, иа фиг. 4 — электропривод с синхронным двигателем с регулятором угла.

20 4 выходу датчика 2 угла, а другой его вход соединен с выходом узла 8 токоограничения, один вход регулятора 9 скорости подключен к выходу датчика скорости. Вход выпрямителя 10 соединен с выходом датчика 1 скорос- ти, выход которого соединен с входом ограничителя 11 напряжения, второй вход которого подключен к выходу регулятора 9 скорости, а выход к инерционному звену 12, выход которого подключен к входу узла 8 токоограничения.

Ограничитель 11 напряжения (фиг.2) содержит инвертирующий усилитель 13, суммирующий усилитель 14, ограничительный резистор 15, два диода 16 и

17, при этом катод первого из диодов.

17 подключен к аноду другого диода

16 и к входу инерционного элемента 12 и через ограничительный резистор 15 соединен с выходом регулятора 9 скорости. Выход инвертирующего усилителя 13 подключен к аноду диода

17, а его вход соединен с выходом выпрямителя 10 и через суммирующий усилитель 14 с катодом диода 16.

Функциональный преобразователь 7: (фиг.3) состоит из формирователя 18 синусоидальных функций угла и умножителя 19 сигналов, выход которого, подключен к входу релейного регулятора 5 токов, а один из его входов — к выходу узла 8 токоограничения, другой его вход через формирователь 18 синусоидальных функций угла подключен к выходу датчика 2 угла.

Электропривод (фиг.4) может содержать регулятор 20 угла, вход которого связан с выходом датчика 2, а выход подключен к другому входу регулятора 9 скорости.

Электропривод работает следующим образом.

Датчик 1 скорости (фиг.1) механически связан с датчиком 2 угла и с синхронным двигателем 3, подключенным через усилитель 4 мощности к выходу релейного регулятора 5 токов, вычитающий вход которого подключен к выходу датчика 6 токов статора, вход которого подключен к выходу усилителя 4 мощности, другой вход релейного регулятора 5 то- ,ков соединен с выходом функционально го блока 7 задания амплитуды и фазы тока, один вход которого подключен к

Синхронный двигатель 3 приводит во вращение нагрузку. Для получения заданной скорости вращения в регуля,торе 9 скорости производится сравнение сигнала задания скорости с выходньпк сигналом датчика 1 скорости. В результате на выходе регулятора 9 скорости формируется управляющее напряжение, которое через ограничитель ,11 напряжения, инерционное звено 12 и узел 8 токоограничения поступает на вход блока 7 задания амплитуды

1и Фазы тока. При этом уровень огра-, S 111 ничения напряжения на ограничителе 11 напряжения .зависит от абсолютной величины скорости вращения ротора. На вход блока 7 задания амплитуды и фазы тока поступает также информация об угловом положении ротора двигателя с датчика 2 угла. На выходе блока 7 задания амплитуды и фазы тока формируются напряжения, являющиеся синусондальными функциями угла, амплитуда этих напряжений пропорциональна сигналу задания момента, поступающему с выхода узла 8 токоограничения.

В регуляторе 5 токов производится сравнение токов, протекающих в фазах двигателя 3, с сигналами задания тока

При этом релейные элементы с гистерезисом, число которых равно числу фаз двигателя, производят включение и отключение соответствующих силовых ключей усилителя 4 мощности. В результате токи в фазах двигателя соответствуют сигналам задания.

В зависимости от знака сигнала задания момента, поступающего на вход блока 7 задания амплитуды и фазы тока, фаза таков с обмотках меняется на 180, при этом меняется знак электромагнитного момента на валу двигателя 3.

Если скорость двигателя меньше заданной, то сигнал управления, вырабатываемый регулятором скорости, создает на входе блока 7 задания амплитуды и фазы тока положительный сигнал задания момента ° В результате двигатель ускоряется до заданной скорости. Если же скорость двигателя больше заданной, то электромагнитный момент отрицательный, и двигатель за медляется до скорости задания.

При увеличении скорости двигателя возрастает сигнал, поступающий с выхода датчика 1 скорости через выпрямитель 10 на вход ограничителя 11 напряжения. Этот сигнал вычитается из сигнала начальной уставки ограни2520 чения Uð на суммирующем усилителе

14, что приводит к уменьшению по абсолютной величине опорных напряжений на катоде диода 16 и аноде диода

S 17. В случае если напряжение на входе инерционного звена 12 положительно и больше уставки, то открывается диод

16 и напряжение становится равным опорному, а излишек напряжения падает на ограничительном резисторе

1з. Если же напряжение отрицательно и меньше уставки, то открывается диод 17, и на входе инерционного звена 12 устанавливается отрицательное опорное напряжение, поступающее с выхода инвертирующего усилителя 13.

Инерционное звено 12 ограничивает максимальный темп изменения сигнала задания момента.

Узел 8 токоограничения ограничивает по величине сигнал задания момента. Одновременно с этим осуществляется ограничение токов в обмотках двигателя, так как амплитуда сигналов задания токов пропорциональна величине выходного сигнала узла 8 токоограничения.

В случае необходимости регулирования положения нагрузки в систему

ЗО вводится регулятор 20 угла, который производит сравнение сигнала задания с сигналом обратной связи, поступающим с датчика 2 угла. Управляющий сигнал с выхода регулятора 20 угла поступает на вход регулятора 9 скорости.

В предлагаемом электроприводе сиг. нал задания момента формируется таким образом, что ни один из токо4р вых контуров не выходит из скользящего режима, следовательно ошибки в контурах тока отсутствуют, и составляющая в статорном токе не появляется. Таким образом, удается устра-

4 нить все перечисленные нежелательные явления, приводящие к дополнительным ошибкам в динамике.

1112520

Фиг.2

1112520 фиаЧ

Составитель В. Тарасов

Техред M. Гергель Корректор О. Тигор

Редактор P. Цицика

Заказ 6466/41

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4