Электропривод постоянного тока
Изобретение может быть использовано для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока. Электропривод содержит коллекторный электродвигатель постоянного тока, выпрямительный мост, диоды, активный фильтр нижних частот, стабилизатор напряжения, задатчик частоты вращения, делитель напряжения, компаратор, силовой ключ. Устройство дополнительно содержит дифференциальный усилитель, второй и третий компаратора, делитель напряжения, схему выборки - хранения, регулятор, логические элементы ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Технический результат заключается в повышении стабильности и точности регулирования частоты вращения в широком диапазоне нагрузок на валу электродвигателя. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования и стабилизации частоты вращения электродвигателей постоянного тока при питании от сети переменного тока.
Известен электропривод постоянного тока [1], содержащий коллекторный электродвигатель постоянного тока, выпрямительный мост, разделительный и шунтирующий диоды, активный фильтр нижних частот, стабилизатор напряжения, задатчик частоты вращения, делитель напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу компаратора, выход которого соединен со входом силового ключа. Недостатком известного электропривода является зависимость частоты вращения от механической нагрузки на валу электродвигателя. Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, является повышение стабильности и точности регулирования частоты вращения в широком диапазоне нагрузок на валу электродвигателя. Поставленная задача решается тем, что в электропривод, содержащий коллекторный электродвигатель постоянного тока, выпрямительный мост, разделительный и шунтирующий диоды, активный фильтр нижних частот, стабилизатор напряжения, задатчик частоты вращения, делитель напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу компаратора, выход которого соединен со входом силового ключа, дополнительно введены дифференциальный усилитель, второй и третий компараторы, делитель напряжения, схема выборки - хранения, регулятор, логические элементы ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом к электродвигателю подключены входы дифференциального усилителя, выход которого соединен с неинвертирующими входами второго и третьего компараторов и входом схемы выборки - хранения, управляющий вход которой соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход подключен через активный фильтр нижних частот к одному из входов регулятора, второй вход которого подключен к задатчику частоты вращения, а выход - к неинвертирующему входу первого компаратора, инвертирующий вход которого соединен параллельно инвертирующему входу второго компаратора, выход которого подключен к одному из входов логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и третьего компараторов, при этом инвертирующий вход третьего компаратора подключен к выходу дополнительного делителя напряжения, соединенного с выходом стабилизатора напряжения. На фиг.1 приведена функциональная схема электропривода постоянного тока; на фиг.2 - форма электрического сигнала: на выходе задатчика частоты вращения Uз (а), на выходе дифференциального усилителя Uд и делителя напряжения Uд.н.(б), на выходе третьего компаратора Uк3 (в), на выходе первого компаратора Uк1 (г), на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ Uи (д), на выходе второго компаратора Uк2 (е), на выходе схемы выборки - хранения Uв (ж), на выходе активного фильтра нижних частот Uф (з). Электропривод содержит коллекторный электродвигатель постоянного тока 1, который шунтирован диодом 2 и через разделительный диод 3 и силовой ключ 4 включен в диагональ выпрямительного моста 5. Делитель напряжения 6 и стабилизатор напряжения 7 параллельно включены в диагональ выпрямительного моста 5. Входы дифференциального усилителя 8 подключены к электродвигателю 1, а выход одновременно соединен с неинвертирующими входами второго 9 и третьего 10 компараторов и входом схемы выборки - хранения 11, управляющий вход которой соединен с выходом логического элемента 12 ИЛИ, а выход подключен через активный фильтр нижних частот 13 к одному из входов регулятора 14. Второй вход регулятора 14 подключен к задатчику частоты вращения 15, а выход - к неинвертирующему входу первого компаратора 16, инвертирующий вход которого соединен с выходом делителя напряжения 6 и инвертирующим входом второго компаратора 9. Выход компаратора 9 подключен к одному из входов логического элемента 12 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом логического элемента 17 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один из входов которого подключен к выходу первого компаратора 16 и входу силового ключа 4, а другой вход соединен с выходом третьего компаратора 10. Инвертирующий вход третьего компаратора 10 подключен к выходу дополнительного делителя напряжения 18, соединенного с выходом стабилизатора напряжения 7. Электропривод работает следующим образом. При включении электропривода в сеть переменного тока на функциональные элементы схемы поступает постоянное напряжение питания Uп с выхода стабилизатора напряжения 7. Одновременно на инвертирующие входы компараторов 9 и 16 с выхода делителя напряжения 6 подается сетевое выпрямленное напряжение Uд.н. в виде полуволн положительной полярности и амплитудой, не превышающей допускаемого входного напряжения компараторов 9, 16 (см. фиг. 2 б), а на инвертирующий вход компаратора 10 подается с выхода дополнительного делителя напряжения 18 небольшое опорное напряжение (10-30 мВ), устанавливающее компаратор 10 в выключенное состояние (Uк3 = 0). Требуемая частота вращения задается уровнем напряжения Uз (фиг. 2 а) на одном из входов регулятора 14. Это напряжение сравнивается с напряжением Uф (фиг. 2 з) на другом входе регулятора, величина которого определяется величиной ЭДС вращения, генерируемой электродвигателем в моменты отсутствия импульсов питающего напряжения и пропорциональной частоте вращения. При наличии разности между напряжениями Uз и Uф регулятор вырабатывает регулирующее воздействие в виде постоянного напряжения, поступающего на неинвертирующий вход компаратора 16, где оно сравнивается с напряжением Uд.н. на инвертирующем входе компаратора 16 (см. фиг. 2 б). При этом, когда постоянное напряжение на неинвертирующем входе превышает переменное напряжение Uд.н. на инвертирующем входе, компаратор 16 срабатывает и открывает силовой ключ 4. Таким образом, длительность![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/964.gif)
Формула изобретения
Электропривод постоянного тока, содержащий коллекторный электродвигатель постоянного тока, который шунтирован диодом и через разделительный диод и силовой ключ включен в диагональ выпрямительного моста, активный фильтр нижних частот, стабилизатор напряжения, задатчик частоты вращения, делитель напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу первого компаратора, выход которого соединен со входом силового ключа, отличающийся тем, что в него дополнительно введены дифференциальный усилитель, второй и третий компараторы, делитель напряжения, схема выборки-хранения, регулятор, логические элементы ИЛИ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом к электродвигателю подключены входы дифференциального усилителя, выход которого соединен с неинвертирующими входами второго и третьего компаратора и входом схемы выборки - хранения, управляющий вход которой соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход подключен через активный фильтр нижних частот к одному из входов регулятора, второй вход которого подключен к задатчику частоты вращения, а выход к неинвертирующему входу первого компаратора, инвертирующий вход которого соединен с инвертирующим входом второго компаратора, выход которого подключен к одному из входов логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам первого и третьего компараторов, при этом инвертирующий вход третьего компаратора подключен к выходу дополнительного делителя напряжения, соединенного с выходом стабилизатора напряжения.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2