СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2264689 (13) C2

(51) 7 H02P5/17 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.11.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2002113863/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.05.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.05.27 
(43) Дата публикации заявки: 2003.11.20 
(45) Опубликовано: 2005.11.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2156996 С2, 27.09.2000. RU 2037263 C1, 09.06.1995. RU 2025764 C1, 30.12.1994. SU 1462458 A1, 28.02.1989. SU 1608776 A1, 23.10.1987. US 4514666, 30.04.1985. DE 2647146 A1, 28.04.1977. 
(72) Имя изобретателя: Лекарев А.Ф. (RU); Казанцев Ю.М. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр "Полюс" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 634050, г.Томск, пл. Кирова, 2, НПЦ "Полюс" 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Заявляемое техническое решение относится к области электротехники и предназначено для реверсивных электроприводов с широким диапазоном регулирования частоты вращения. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа для управления электродвигателем. В способе управления электродвигателем постоянного тока дифференцированный выходной сигнал определяется как сумма сигнала, равного приращению за период модуляции выходного сигнала тахогенератора, и сигнала, пропорционального переменной составляющей тока питания электродвигателя, а прогнозируемое приращение тока электродвигателя формируется равным приращению тока в индуктивности цепи электродвигателя при воздействии на нее напряжения, равного разности прогнозируемого напряжения на входе электродвигателя, соответствующего интервала модуляции, и напряжения, равного сумме падений напряжений в блоке ключевых элементов, на активном сопротивлении силовой цепи и на ЭДС вращения электродвигателя. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехники и предназначено для реверсивных электроприводов с широким диапазоном регулирования частоты вращения.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ управления преобразователем электрической энергии, основанный на широтно-импульсной модуляции напряжения питания, заключающийся в том, что определяют сигнал ошибки, пропорциональный разности выходного сигнала и сигнала задания, формируют дифференцированный выходной сигнал, сигнал развертки формируют равным по амплитуде и противоположным по знаку прогнозируемому на момент после коммутации ключевых элементов значению дифференцированного выходного сигнала, широтно-импульсную модуляцию осуществляют управляющим сигналом, который формируют из суммы сигнала ошибки, дифференцированного выходного сигнала и сигнала развертки [1].

В известном способе управления выходным сигналом является выходное напряжение преобразователя, способ позволяет формировать на выходе напряжение любой полярности и с широким диапазоном регулирования, однако при управлении электродвигателем технически сложно получить дифференцированный сигнал из-за наличия в нем помех от существующих датчиков скорости, а для формирования сигнала развертки нет сигнала, пропорционального напряжению на индуктивности электродвигателя, что не позволяет использовать этот способ для управления электродвигателем.

Цель технического решения - расширение функциональных возможностей способа для управления электродвигателем.

Это достигается тем, что в способе управления электродвигателем, основанном на широтно-импульсной модуляции напряжения питания, заключающемся в том, что определяют сигнал ошибки, формируют дифференцированный выходной сигнал, широтно-импульсную модуляцию осуществляют управляющим сигналом, который формируют из суммы сигнала ошибки, дифференцированного выходного сигнала и сигнала развертки, управление электродвигателем постоянного тока осуществляют двухсторонней широтно-импульсной модуляцией, формированием двух управляющих сигналов, а сигнал ошибки при этом формируют пропорционально разности выходного сигнала тахогенератора и сигнала задания скорости вращения электродвигателя. 

Сущность технического решения заключается в том, что дифференцированный выходной сигнал формируют равным сумме сигнала, пропорционального приращению за период модуляции выходного сигнала тахогенератора и сигнала, пропорционального переменной составляющей тока питания электродвигателя, а прогнозируемое приращение тока электродвигателя определяют равным приращению тока в индуктивности цепи электродвигателя при воздействии на нее напряжения, равного разности прогнозируемого напряжения на входе электродвигателя соответствующего интервала модуляции, и напряжения, равного сумме падений напряжений в блоке ключевых элементов, на активном сопротивлении силовой цепи и на ЭДС вращения электродвигателя.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ управления.

Устройство содержит: блок ключевых элементов 1 (собран по мостовой схеме), электродвигатель 2 с установленным на его валу тахогенератором 3, узел сравнения 4, блок управления 5, узел формирования расчетной составляющей выходного напряжения преобразователя 9, узел формирования приращения сигнала скорости вращения 10 электродвигателя 2 за период модуляции, датчик тока 11, узел выделения переменной составляющей тока 12 электродвигателя 2 и узел суммирования 13, блок управления 5 содержит узел формирования разверток 6, узел формирования управляющих сигналов 7, узел формирования широтно-модулированных сигналов 8. Входные шины электродвигателя 2 соединены с выходными шинами блока ключевых элементов 1 (диагональю мостовой схемы), входы узла сравнения 4 соединены с выходной шиной Uмг тахогенератора 3 и шиной задания скорости вращения Uз, выходы узла 8 соединены с выходами блока управления 5 и с шинами управления блоком ключевых элементов 1, входы узла 8 соединены с выходами узла 7, первый вход узла 7 соединен с первым входом блока управления 5 и с выходом узла 13, второй вход узла 7 соединен со вторым входом блока управления 5 и с выходом узла сравнения 4, третий и четвертый входы узла 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 6, первый, второй и третий входы узла 6 соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами блока управления 5, третий вход блока управления 5 соединен с входной шиной синхронизации Uсинх, четвертый вход блока управления 5 соединен с выходом узла 9, пятый вход блока управления 5 соединен с входной шиной напряжения питания Uвх, первый вход узла 9 соединен с выходом датчика тока 11, включенного в силовую цепь электродвигателя 2, второй вход узла 9 соединен с выходом тахогенератора 3, третий вход узла 9 соединен с выходом датчика магнитного потока Ф обмотки возбуждения электродвигателя 2, входы узла 13 соединены с выходом узла 10 и выходом узла 12, первый вход узла 10 соединен с выходом тахогенератора 3, второй вход узла 10 соединен с входной шиной синхронизации Uсинх, вход узла 12 соединен с выходом датчика тока 11.

Узел 7 формирует управляющие сигналы



где F(+) - управляющий сигнал для включения положительной полярности напряжения на выходе блока ключевых элементов 1; F(-) - управляющий сигнал для включения отрицательной полярности напряжения на выходе блока ключевых элементов 1; широтно-модулированные сигналы управления блоком ключевых элементов 1 формируются узлом 8; включение положительной полярности напряжения на выходе блока ключевых элементов 1 определяется наименьшим отрицательным корнем уравнения F(+)=0; включение отрицательной полярности напряжения на выходе блока ключевых элементов 1 определяется наименьшим положительным корнем уравнения F(-)=0; х=Uтг-U з - сигнал ошибки, формируется узлом сравнения 4 как разность между сигналом скорости вращения электродвигателя 2, измеряется тахогенератором 3 и сигналом задания скорости вращения электродвигателя; - дифференцированный выходной сигнал, формируется узлом суммирования 13 как сумма сигнала n, пропорционального приращению за период модуляции выходного сигнала тахогенератора 3, формируется узлом 10 и сигналом , пропорциональным переменной составляющей тока электродвигателя 2, формируется узлом 12; Td - коэффициент передачи сигналов х; Y(+), Y(-); Y(+), Y(-) - сигналы разверток для формирования управляющих сигналов.

Узел разверток 6 формирует сигналы по формулам.



где Т - длительность периода синхронизации; Lдв -индуктивность силовой цепи электродвигателя 2; t(+)=T{t/T} - временная координата для формирования сигнала развертки У(+); t(-)=T{(t+T/2)/T} - временная координата для формирования сигнала развертки Y(-); ({а} - дробная часть числа а [2]); (Uвх ) - напряжение положительной полярности, прогнозируемое на выходе блока ключевых элементов 1 при отсутствии нагрузки; (-Uвх ) - напряжение отрицательной полярности, прогнозируемое на выходе блока ключевых элементов 1 при отсутствии нагрузки; Uвых - расчетная составляющая суммы напряжения падения в блоке ключевых элементов, напряжения падения на активном сопротивлении силовой цепи и ЭДС вращения двигателя 2 формируется узлом 9



где 2Uкsgn(Iдв) - падение напряжения на ключевых элементах в блоке ключевых элементов 1; Iдв r - падение напряжения на суммарном активном сопротивлении r силовой цепи электродвигателя 2; е=СeФn - ЭДС вращения электродвигателя 2; Ce - электрическая постоянная электродвигателя 2; Ф - магнитный поток одного полюса двигателя 2; n=Uтг/Кмг - скорость вращения вала электродвигателя 2; Uтг - сигнал, пропорциональный скорости вращения вала электродвигателя 2 формируется тахогенератором 3; ктг - крутизна выходной характеристики тахогенератора 3.

Предложенное техническое решение позволяет формировать сигналы разверток с учетом напряжения питания, падения напряжения на ключевых элементах, падения напряжения на активном сопротивлении силовой цепи и ЭДС вращения двигателя таким образом, что в установившемся режиме в момент коммутации блока ключевых элементов дифференцированный выходной сигнал равен по амплитуде и противоположен по знаку соответствующему сигналу развертки, что обеспечивает коммутацию в блоке ключевых элементов при отсутствии статической ошибки, т.е. реализовать электропривод с синхронизируемым скользящим процессом и заданными динамическими свойствами, обеспечивая устойчивость установившегося режима в широком диапазоне изменения параметров и при любом направлении вращения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент РФ №2156996, кл. G 05 F 1/56, опубл. 27. 09. 2000. БИМП №27.

2. Райхмист Р.Б. Графики функций: Справ. Пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1991, с.92-93.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ управления электродвигателем постоянного тока, основанный на широтно-импульсной модуляции напряжения питания, заключающийся в том, что определяют сигнал ошибки, формируют дифференцированный выходной сигнал, широтно-импульсную модуляцию осуществляют управляющим сигналом, который формируют из суммы сигнала ошибки, дифференцированного выходного сигнала и сигнала развертки, отличающийся тем, что сигнал ошибки формируют пропорционально разности выходного сигнала тахогенератора и сигнала задания скорости вращения электродвигателя, осуществляют двухстороннюю широтно-импульсную модуляцию двумя управляющими сигналами, включающими соответственно положительное или отрицательное напряжение на входных шинах электродвигателя, дифференцированный выходной сигнал формируют как сумму сигнала, пропорционального переменной составляющей тока электродвигателя, и сигнала, пропорционального приращению за период модуляции выходного сигнала тахогенератора, сигнал развертки для каждого управляющего сигнала формируют равным по амплитуде и противоположным по знаку прогнозируемому до конца полупериода модуляции приращению тока в индуктивности силовой цепи электродвигателя при воздействии на нее напряжения, равного разности между входным напряжением электродвигателя на соответствующем интервале модуляции, и напряжения, равного сумме падений напряжений в блоке ключевых элементов, на активном сопротивлении силовой цепи и на ЭДС вращения электродвигателя.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru