SU1164373A1 - Apparatus for controlling electric drive of excavator slewing gear - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА , содержащее двигатель посто нно-в го тока, подключенный через датчик тока к тиристорному преобразователю, датчик скорости, соединенный с двигателем посто нного тока и подключенный через регул тор скорости к первому входу пропорционально-интегрального регул тора тока, второй вход которого подключен к датчику тока, отличаю5цеес  тем, что, с целью сокращени  времени переходных процессов за счет компенсации вли ни  ЭДС двигател , устройство снабжено блоком компенсации динамической составл ющей тока с обратной св зью, вход которого подключен к датчику скорости, а выход - к третьему входу пропорционально-интегрального регул тора тока, который выполнен на двух параллельно включенных операционных усилител х (П интегральном и пропорциональном, подключенных соответственно к первому и второму входам тиристорного преобразобател , при этом выход датчика тока соединен с четвертым входом пропорхщонально-интегрального регул тора тока. о: 4ib ОО 09DEVICE FOR CONTROLLING THE ELECTRIC DRIVE OF THE EXCAVATOR, containing a DC motor, connected via a current sensor to a thyristor converter, a speed sensor connected to a DC motor and connected through a speed controller to the first input of the proportional-integral current regulator, second the input of which is connected to the current sensor, which differs from the fact that, in order to reduce the time of transient processes by compensating for the effect of the EMF of the engine, the device is equipped with a block of compensators dynamic component of the current with feedback, the input of which is connected to the speed sensor, and the output to the third input of the proportional-integral current controller, which is made on two parallel-connected operational amplifiers (P integral and proportional, connected respectively to the first and the second inputs of the thyristor converter, while the output of the current sensor is connected to the fourth input by proportional-integral current regulator. About: 4ib GS 09

Description

Изобретение относитс  к стрр те ьному и горному машиностроению, нагфимер к экскаваторам. Цель изобретени  - сокращение speMetat переходных процессов за счет компенсаций вли ни  ЭДС двигател . На фиг. приведена структурна  схема предлагаемого устройства. Устройство дл  управлени  электроприводом поворота экскаватора содержит двигатель , подключенный к управл емому пдеобразователю 2, двух- . контурную систему 3 подчиненного регулировани  с пропорциональным регул тором скорости, имеющим огра{шчение в цепи обратной св зи, и про порционально-интегральным регул тором 4 тока, который содержит два параллельно включенных Операционных усилител  - пропорциональный и инте рирующий датчиками тока 5 и скорости ( ЭДС ) двигател  6. Двигатель I через редуктор приводит во вращение поворотную платформу экскаватора 7, с которой св зан упругой св зью 8. Формирующее устройство 9, выполненное на операционных усилител х и имеющее передаточную функцию й-т Д- :.. подключено к пропорциональному операционному усилителю регул тора 4 тока, а его вход соединен с выходом датчика 6 скорости (ЭДС ) двигател . Устройство работает следующим о.б разом. В процессе разгона и торможе ки  формирунзщее устройство 9 осуществл ет компенсацию вли ни  внутрен ней обратной св зи по ЭДС двигател  на диIfti в чecкyю составл ющую тока  кор , т.е. на врем  разгона и торможени  . Эта компенсаци  происходит за сч того, что вход формирукнцего устройства 9 подключен к датчику 6 скорос ти двигател , сигнал которого пропо ционапеЛ ЭДС двигател  Е, т.е. на выходе форми1.ующего устройства вырабатываетс  сигнал ..)- ч - Д7где коэффициент усилени  датчика 6 скоростиi Kg - ко,эффициент пропорциональности мелзду ЭДС двигател  Ед и скоростью двигател . Выходной сигнал датчика 6 скорости содержит две составл ющие - основHyjD , пропорциональную средней скорости двигател , и дополнительную, периодическую, обусловленную возмущающими моментами в редукторах. Посто нные времени Тф формйрук цего устройства оказывают вли ние только на периодическую составл ющую выходного сигнала датчика 6 скорости, котора  в зоне резонанса  вл етс  относительно .высокочастотной. Вместе с тем, посто нные времени Т не оказывают практически вли ни  на основную составл ющую сигнала датчика скорости (пропорциональную средней скорости двигател ), поскольку эта сост авл юща  медленно нарастает в процессе разгона практически по линейному закону. Поэтому дл  основной составл к цей сигнала датчика б скорости напр жение на выходе форьмрующего устройства определ етс  приблгекенной зависимостью u. Выход формирующего устройства подключен к пропорциональней опеpaiyjoHHOMy усилителю регул тора 4 тока, поэтому на выходе этого усилител  при введении предлагаемого способа компенсации ЭДС двигател  по вл етс  дополнительньй сигнал лирт- иф где К - коэффициент усилени  пропорционального усилител  регул тора тока. Этот сигнал проходит через тиристорный преобразователь 2 с передаточной функцией V(/{p)- (.5) nW ,рт- V Без учета вли ни  малой посто нной времени Т получают уравнение дл  сигнала на выходе преобразовател  2, осуществл ющего компенсацию вли ни  ЭДС двигател  ,К,,Сигнал 4 Up по формуле (б ) равен по величине ЭДС двигател  Е и имеет обратный знак, т.е. компенсирует вли ние противо-ЭДС двигател  на динамическую составл ющую  кор  в режимах разгона и торможени  механизма поворота. Равенство этих сигналов имеет место при коэффициенте усилени  формир5пощего устрой ства N Ас Поскольку периодическа  составл юща  выходного сигнала формирующего устройства 9 в области резонан ных частотпрактически равна нулю, введенна  компенсирующа  св зьхне ослабл ет демпфировани  электроприводом механических колебаний в режиме резонанса, вызванных периодическими возмущающими моментами в редукторах. Эффективность предлагаемого устройства иллюстрируетс  кривыми фиг. где представлена зависимость относи тельной амплитуды момента в упругой св зи механизма относительн амплитуды момента двигател  в режиме резонанса от посто нной времени Тф формирующего устройства. Мр - амплитуда периодического возмущающего момента. Зависимость фиг, 2 получены дл  механизма поворота мощного одноковшового экскаватора, на котором пред полагаетс  внедрение изобретени .FIELD OF THE INVENTION The invention relates to building and mining machinery, nagfimer to excavators. The purpose of the invention is to reduce speMetat transients by compensating for the effect of engine emf. FIG. given a schematic diagram of the proposed device. The device for controlling the electric drive of the rotation of the excavator comprises a motor connected to the controlled generator 2, two-. contour system 3 of the subordinate control with a proportional speed controller, having a limitation in the feedback circuit, and a proportional-integral current regulator 4, which contains two parallel operating amplifiers — proportional and integrating current sensors 5 and speed (EMF ) engine 6. Engine I, through a reducer, rotates the turntable of the excavator 7, with which it is connected by an elastic connection 8. The forming device 9, made on operational amplifiers and having a transmission f nktsiyu Q-D- t: .. connected to a proportional operational amplifier 4, a current regulator and its input connected to the output of the speed sensor 6 (EMF) motor. The device works as follows. In the process of acceleration and deceleration, the formative device 9 compensates for the influence of the internal feedback on the motor EMF on the diVfti in the rail component of the core current, i.e. during acceleration and deceleration. This compensation occurs due to the fact that the input of the formative device 9 is connected to the sensor 6 of the engine speed, the signal of which is proportional to the EMF of the engine E, i.e. at the output of the forming device, a signal is produced ..) - h - For 7, where the gain of the speed sensor 6 and Kg is ko, the coefficient of proportionality is small for the EMF of the motor U and the speed of the engine. The output signal of the speed sensor 6 contains two components - the fundament of HyjD, proportional to the average engine speed, and an additional, periodic, due to the disturbing moments in the gearboxes. The time constants Tf of the shape of the device affect only the periodic component of the output signal of the speed sensor 6, which in the resonance zone is relatively high frequency. At the same time, the time constant T does not practically influence the main component of the speed sensor signal (proportional to the average engine speed), since this component slowly grows during acceleration almost linearly. Therefore, for the main component of the speed sensor signal b, the voltage at the output of the shaping device is determined by the approximate dependence of u. The output of the shaping device is connected to a proportional current amplifier 4 of the current regulator 4, so the output of this amplifier with the introduction of the proposed motor EMF compensation method is an additional signal, where K is the gain of the proportional current regulator amplifier. This signal passes through the thyristor converter 2 with the transfer function V (/ {p) - (.5) nW, pt-V Without taking into account the effect of a small time constant T, an equation is obtained for the signal at the output of the converter 2, which compensates for the effect of EMF motor, K ,, The signal 4 Up by the formula (b) is equal in magnitude to the emf of the motor E and has the opposite sign, i.e. compensates for the effect of the engine's anti-EMF on the dynamic component of the core in acceleration and deceleration modes of the steering mechanism. The equality of these signals occurs at the gain of the shaping device of the Nacac Nc device. Since the periodic component of the output signal of the shaping device 9 in the region of resonant frequencies is practically zero, the input compensating coupling weakens the damping of the mechanical oscillations in the resonance mode caused by periodic perturbative stimuli in the resonant mode. . The effectiveness of the proposed device is illustrated by the curves of FIG. where the dependence of the relative amplitude of the moment in the elastic coupling of the mechanism relative to the amplitude of the motor torque in the resonance mode as a function of the time constant Tf of the forming device is presented. Mr - the amplitude of the periodic disturbing moment. The dependence of FIG. 2 is obtained for the mechanism for turning a powerful single-bucket excavator on which the invention is intended to be implemented.

f-;f-;

гФ-gf-

08Л 73. 4 Как следует из кривых фиг. 2, при , т.е. при компенсашга вли ни  ЭДС двигател  существуимцим устройством, происходит резкое ухудшение демпфировани  электроприводом механических колебаний в режиме резонанса . В св зи с этим резко возрастают резонансные колебани  момента механизма М и двигател  М, т.е. устройство оказьшаетс  практически неработрспособньм. При компенсации вли ни  ЭДС двигател  предлагаемым устройством обеспечиваетс  сохранение эффективного демпфировани  электроприводом резонансных механических колебаний.. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает увеличение производительности экскаватора вследствие сокращени  времени разгона и торможени  и, одновременно, не снижает способность электропривода . Экономический эффект при применении предлагаемого устройства достигаетс  за счет повышени  производительности экскаватора при обеспечении высокой надежности механизма поворота и ориентировочно составл ет 50-60 тыс. руб. на один экскаватор типа ЭКГ-20 или аналогичный .08L 73. 4 As follows from the curves of FIG. 2, when When the motor emf is compensated by the presence of a device, there is a sharp deterioration in the damping of mechanical oscillations by the electric drive in the resonance mode. In this connection, the resonant oscillations of the moment of the mechanism M and the engine M, i.e. the device is practically non-operational. When the motor emf is compensated for by the proposed device, effective motor-driven damping of resonant mechanical vibrations is preserved. Thus, the proposed device provides an increase in the performance of the excavator due to the reduction of the acceleration and deceleration times and, at the same time, does not reduce the capacity of the electric drive. The economic effect of using the proposed device is achieved by increasing the performance of the excavator while ensuring the high reliability of the turning mechanism and is approximately 50-60 thousand rubles. on one EKG-20 excavator or similar.

0.1 0.2 03 0Л0.1 0.2 03 0Л

МДMD

7070

60 5060 50

0 30 2Q 100 30 2Q 10

0.1 0.2 О.Ъ OA 0.1 0.2 O.OA

) (pue.Z) (pue.Z

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОВОРОТА ЭКСКАВАТОРА, содержащее двигатель постоянно-® го тока, подключенный через датчик тока к тиристорному преобразователю, датчик скорости, соединенный с дви- гателем постоянного тока и подключенный через регулятор скорости к первому входу пропорционально-интегрального регулятора тока, второй вход которого подключен к датчику тока, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени переходных процессов за счет компенсации влияния ЭДС двигателя, устройство снабжено блоком компенсации динамической составляющей тока с обратной связью, вход которого подключен к датчику скорости, а выход - к третьему входу пропорционально-интегрального регулятора тока, который выполнен на двух параллельно включенных операционных усилителях интегральном и пропорциональном, подключенных соответственно к первому и второму входам тиристорного преобразователя, при этом выход датчика тока соединен с четвертым входом пропорционально-интегрального регулятора тока.DEVICE FOR CONTROL OF THE EXCAVATOR ELECTRIC MOTOR, containing a DC-current motor connected through a current sensor to a thyristor converter, a speed sensor connected to a DC motor and connected through a speed controller to the first input of the proportional-integral current controller, the second input of which connected to a current sensor, characterized in that, in order to reduce the time of transients by compensating for the influence of the motor EMF, the device is equipped with a din compensation unit component of the feedback current, the input of which is connected to the speed sensor, and the output to the third input of the proportional-integral current controller, which is made on two parallel-connected operational amplifiers, integral and proportional, connected respectively to the first and second inputs of the thyristor converter, while the output of the current sensor is connected to the fourth input of the proportional-integral current controller. SU.... 1164373 >SU .... 1164373> ПИИ5FDI5