УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УПРУГО СВЯЗАННЫМ С НИМ МЕХАНИЗМОМ

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УПРУГО СВЯЗАННЫМ С НИМ МЕХАНИЗМОМ


RU (11) 2096904 (13) C1

(51) 6 H02P5/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 96105450/07 
(22) Дата подачи заявки: 1996.03.21 
(45) Опубликовано: 1997.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1704261, кл. H 02 P 5/06, 1992. 
(71) Заявитель(и): Кубанский государственный технологический университет 
(72) Автор(ы): Добробаба Ю.П.; Нестеров С.В.; Булавинцева О.Н.; Мурлин А.Г.; Мурлина В.А.; Кошкин Г.А. 
(73) Патентообладатель(и): Кубанский государственный технологический университет 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УПРУГО СВЯЗАННЫМ С НИМ МЕХАНИЗМОМ 

Использование: в электроприводах с упругой механической связью между двигателем и механизмом. Сущность: в известное устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом, содержащее электродвигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку и упруго связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик частоты вращения, регулятор частоты вращения, регулятор упругого момента и систему формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока, первый пропорциональный блок, датчик тока, датчик частоты вращения электродвигателя и датчик частоты вращения механизма, введены фильтр, датчик напряжения, два апериодических, два интегрирующих и тринадцать пропорциональных блоков. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, выражается в улучшении качества регулирования частоты вращения механизма. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электроприводах с упругой механической связью между двигателем и механизмом.

Наиболее близким к заявляемому является устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом, по авторскому свидетельству N 1704261, кл.H 02 P 5/06, которое принимается за прототип.

Прототип содержит электродвигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку и упруго связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик частоты вращения (ЧВ), регулятор ЧВ, регулятор упругого момента и систему формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока, первый пропорциональный (П) блок, датчик тока, датчик ЧВ электродвигателя и датчик ЧВ механизма.

При эксплуатации прототипа обнаружены следующие недостатки:

1. Низкая помехозащищенность, обусловленная наличием дифференцирующих блоков в прямом канале регулирования и цепях корректирующих обратных связей (ОС).

2. Сложность настройки, обусловленная наличием четырех контуров регулирования.

3. Невысокое качество регулирования из-за невозможности выполнения операции идеального дифференцирования дифференцирующими блоками прямого канала регулирования и цепей корректирующих ОС.

Заявляемое устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом направлено на решение следующих задач:

1. Повышение помехозащищенности устройства управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом.

2. Упрощение настройки устройства управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом.

3. Повышение качества регулирования ЧВ механизма.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом введены фильтр, включенный между выходом задатчика ЧВ и первым входом регулятора ЧВ, датчик напряжения, второй П блок, третий П блок, четвертый П блок и пятый П блок, причем выходы первого и второго П блоков соединены соответственно с шестым входом регулятора ЧВ и пятым входом регулятора упругого момента, а входы подключены к выходу третьего П блока, вход которого подключен к выходам датчика напряжения, четвертого и пятого П блоков, входы четвертого и пятого П блоков подключены к выходам датчиков соответственно тока и ЧВ электродвигателя, первый апериодический блок, шестой П блок, седьмой П блок, восьмой П блок, причем выходы первого апериодического блока и шестого П блока соединены соответственно с пятым входом регулятора ЧВ и четвертым входом регулятора упругого момента, а входы подключены к выходу седьмого П блока, выход восьмого П блока соединен с первым входом седьмого П блока, а вход подключен к выходу датчика тока, второй апериодический блок, первый интегрирующий блок, девятый П блок, десятый П блок, одиннадцатый П блок, причем входы десятого П блока соединены с выходами датчиков ЧВ электродвигателя и механизма, а выход подключен к входам первого интегрирующего блока и одиннадцатого П блока, выход которого подключен к второму входу регулятора упругого момента, выход первого интегрирующего блока подключен к входам девятого П блока, второго апериодического блока и второму входу седьмого П блока, выходы девятого П блока и второго апериодического блока подключены соответственно к третьему входу регулятора упругого момента и четвертому входу регулятора ЧВ, двенадцатый П блок, тринадцатый П блок, четырнадцатый П блок и второй интегрирующий блок, причем выход двенадцатого П блока подключен к третьему входу регулятора ЧВ, а вход соединен с выходом четырнадцатого П блока, вход которого соединен с выходом датчика ЧВ механизма и вторым выходом второго интегрирующего блока, выход тринадцатого П блока подключен к второму входу регулятора ЧВ, а вход соединен с первым выходом второго интегрирующего блока, вход которого соединен с выходом четырнадцатого П блока.

Таким образом, введение фильтра, регулятора упругого момента, датчика напряжения и названных блоков корректирующих ОС позволило получить передаточные функции контуров регулирования упругого момента и ЧВ заявляемого устройства в виде:





где Uзму(p); Uзчв(p) задающее напряжение контуров регулирования соответственно упругого момента и ЧВ;

kому; kочв коэффициенты ОС соответственно по упругому моменту и ЧВ;

Mу(p) упругий момент;

Mс(p) момент сопротивления;

J1 момент инерции электродвигателя;

J2 приведенный момент инерции механизма;

cy приведенный коэффициент жесткости;

T некомпенсированная постоянная времени.

Полученные передаточные функции свидетельствуют о том, что заявляемое устройство обеспечивает повышение качества регулирования ЧВ механизма.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом.

Устройство содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку 2 и связанный посредством упругой механической передачи с механизмом, последовательно соединенные задатчик 3 ЧВ, фильтр 4, регулятор 5 ЧВ, регулятор 6 упругого момента и систему 7 формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока 2, датчик 8 напряжения, датчик 9 тока, датчик 10 ЧВ электродвигателя, датчик 11 ЧВ механизма, выходы которых посредством отрицательных жестких и гибких ОС подключены к входам регулятора 5 ЧВ и регулятора 6 упругого момента. Устройство содержит первый П блок 12, второй П блок 13, третий П блок 14, четвертый П блок 15, пятый П блок 16, причем выходы первого П блока 12 и второго П блока 13 соединены соответственно с шестым входом регулятора 5 ЧВ и пятым входом регулятора 6 упругого момента, а входы подключены к выходу третьего П блока 14, вход которого подключен к выходам датчика 8 напряжения, четвертого П блока 15 и пятого П блока 16, входы четвертого П блока 15 и пятого П блока 16 подключены к выходам соответственно датчика 9 тока и датчика 10 ЧВ электродвигателя, первый апериодический блок 17, шестой П блок 18, седьмой П блок 19, восьмой П блок 20, причем выходы первого апериодического блока 17 и шестого П блока 1 соединены соответственно с пятым входом регулятора 5 ЧВ и четвертым входом регулятора 6 упругого момента, а входы подключены к выходу седьмого П блока 19, выход восьмого П блока 20 соединен с первым входом седьмого П блока 19, а вход подключен к выходу датчика 9 тока, второй апериодический блок 21, первый интегрирующий блок 22, девятый П блок 23, десятый П блок 24, одиннадцатый П блок 25, причем входы десятого П блока 24 соединены с выходами датчика 10 ЧВ электродвигателя и датчика 11 ЧВ механизма, а выход подключен к входам первого интегрирующего блока 22 и одиннадцатого П блока 25, выход которого подключен к второму входу регулятора 6 упругого момента, выход первого интегрирующего блока 22 подключен к входам девятого П блока 23, второго апериодического блока 21 и второму входу седьмого П блока 19, выходы девятого П блока 23 и второго апериодического блока 21 подключены соответственно к третьему входу регулятора 6 упругого момента и четвертому входу регулятора 5 ЧВ, двенадцатый П блок 26, тринадцатый П блок 27, второй интегрирующий блок 28 и четырнадцатый П блок 29, причем выход двенадцатого П блока 26 подключен к третьему входу регулятора 5 ЧВ, а вход соединен с выходом четырнадцатого П блока 29, вход которого соединен с выходом датчика 11 ЧВ механизма и вторым выходом второго интегрирующего блока 28, выход тринадцатого П блока 27 подключен к второму регулятору 5 ЧВ, а вход соединен с первым выходом второго интегрирующего блока 28, вход которого соединен с выходом четырнадцатого П блока 29.

Устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом работает следующим образом.

Сигнал с задатчика 3 ЧВ, проходя через фильтр 4, поступает на первый вход регулятора 5 ЧВ, на другие входы которого поступают сигналы отрицательных жестких ОС по напряжению, току и ЧВ механизма, а также сигналы отрицательных гибких ОС по току и ЧВ двигателя и механизма. Регулятор 5 ЧВ выполнен в виде пропорционально-интегрального блока с ограничением выходного сигнала и совместно с блоками 12, 14 17, 19 22, 24, 26 29 указанных ОС формирует зависимость ЧВ механизма от времени w2(t) Сигнал с выхода регулятора 5 ЧВ поступает на первый вход регулятора 6 упругого момента, на другие входы которого поступают сигналы отрицательных жестких ОС по току, ЧВ двигателя и механизма, гибких ОС по ЧВ двигателя и механизма. Регулятор 6 упругого момента выполнен в виде пропорционально-интегрального блока и совместно с блоками 13 16, 18 20, 22 25 указанных ОС формирует зависимость упругого момента от времени My(t). Сигнал с выхода регулятора 6 упругого момента поступает на вход системы 7 формирования импульсов, которая подает импульсы на открытие тиристоров в тиристорном силовом блоке 8. Время подачи импульсов, а следовательно, и напряжение на якорной обмотке определяются значением сигнала на выходе регулятора 6 упругого момента.

Таким образом, зависимости ЧВ механизма и упругого момента от времени определяются положением задатчика ЧВ, настройкой регуляторов ЧВ и упругого момента и блоков корректирующих ОС. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство управления электродвигателем постоянного тока и упруго связанным с ним механизмом, содержащее электродвигатель постоянного тока, подключенный к тиристорному силовому блоку и упруго связанный с механизмом, последовательно соединенные задатчик частоты вращения, регулятор частоты вращения, регулятор упругого момента и систему формирования импульсов, выход которой подключен к входу тиристорного силового блока, первый пропорциональный блок, датчик тока, датчик частоты вращения электродвигателя и датчик частоты вращения механизма, отличающееся тем, что в него введены фильтр, включенный между выходом задатчика частоты вращения и первым входом регулятора частоты вращения, датчик напряжения, второй пропорциональный блок, третий пропорциональный блок, четвертый пропорциональный блок, пятый пропорциональный блок, причем выходы первого и второго пропорциональных блоков соединены соответственно с шестым входом регулятора частоты вращения и пятым входом регулятора упругого момента, а входы подключены к выходу третьего пропорционального блока, входы которого подключены к выходам датчика напряжения, четвертого и пятого пропорциональных блоков, входы четвертого и пятого пропорциональных блоков подключены к выходам датчиков соответственно тока и частоты вращения электродвигателя, первый апериодический блок, шестой пропорциональный блок, седьмой пропорциональный блок, восьмой пропорциональный блок, причем выходы первого апериодического блока и шестого пропорционального блока соединены соответственно с пятым входом регулятора частоты вращения и четвертым входом регулятора упругого момента, а входы подключены к выходу седьмого пропорционального блока, выход восьмого пропорционального блока соединен с первым входом седьмого пропорционального блока, а вход подключен к выходу датчика тока, второй апериодический блок, первый интегрирующий блок, девятый пропорциональный блок, десятый пропорциональный блок, одиннадцатый пропорциональный блок, причем входы десятого пропорционального блока соединены с выходами датчиков частоты вращения электродвигателя и механизма, а выход подключен к входам первого интегрирующего блока и одиннадцатого пропорционального блока, выход которого подключен к второму входу регулятора упругого момента, выход первого интегрирующего блока подключен к входам девятого пропорционального блока, второго апериодического блока и второму входу седьмого пропорционального блока, выходы девятого пропорционального блока и второго апериодического блока подключены соответственно к третьему входу регулятора упругого момента и четвертому входу регулятора частоты вращения, двенадцатый пропорциональный блок, тринадцатый пропорциональный блок, четырнадцатый пропорциональный блок и второй интегрирующий блок, причем выход двенадцатого пропорционального блока подключен к третьему входу регулятора частоты вращения, а вход соединен с выходом четырнадцатого пропорционального блока, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения механизма и вторым выходом второго интегрирующего блока, выход тринадцатого пропорционального блока подключен к второму входу регулятора частоты вращения, а вход соединен с первым выходом второго интегрирующего блока, вход которого соединен с выходом четырнадцатого пропорционального блока.






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