SU1728954A1 - Method for adaptive control of switching frequency of interrupter in drive with dc series-wound motor - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение КПД электропривода за счет стабилизации тока  кор  на допустимом уровне. Электропривод содержит двигатель 1 последовательного возбуждени , подключенный через прерыватель 2 к источнику посто нного напр жени  3, вентиль 4, включенный параллельно  корной цепи двигател  последовательного возбуждени . Изобретение обеспечивает уменьшение пульсации тока  корной цепи, а следовательно , и частоты вращени  двигател  регулированием частоты коммутации прерывател  2. 3 ил.The invention relates to electrical engineering. The aim of the invention is to increase the efficiency of an electric drive by stabilizing the current of the core at an acceptable level. The electric drive comprises a series excitation motor 1, connected via an interrupter 2 to a constant voltage source 3, a valve 4 connected in parallel with a crown circuit of a series excitation motor. The invention provides a reduction in the ripple of the current of the Korna circuit, and consequently, the frequency of rotation of the motor by controlling the switching frequency of the chopper 2. 3 Il.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводе посто нного тока с двигател ми последовательного возбуждени .The invention relates to electrical engineering and can be used in a direct current drive with series excitation motors.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние КПД за счет уменьшени  пульсаций тока  кор .The aim of the invention is to increase the efficiency by reducing the ripple current of the core.

На фиг.1 приведена функциональна  схема электропривода; на фиг.2 - временные диаграммы изменени  сигналов в элек- троприводе; на фиг.З - структурна  схема вычислительного устройства.Figure 1 shows the functional diagram of the drive; Fig. 2 shows timing diagrams of signal changes in the electric drive; FIG. 3 is a block diagram of a computing device.

Электропривод состоит из двигател  1 последовательного возбуждени , подключенного через прерыватель 2 к источнику 3 посто нного напр жени , вентил  4, включенного параллельно  корной цепи двигател  1 последовательного возбуждени  и встречно относительно источника питани , системы 5 управлени  прерывателем, состо щей из дат- чика 6 тока  кор , подключенного к первым входам блока 7 формировани  сигнала им- пульсности и блока 8 адаптации частоты коммутации, датчика 9 напр жени  источника питани , выходом подключенного к второму входу блока 8, и блока 10 фазосме- щени  и формировани  управл ющих импульсов , соединенного с выходами блоков 7 и 8, два выхода блока 10 соединены с соответствующими входами прерывател  2. Блок 8 состоит из блока 11 вычислительного устройства и блок 12 задани  уровн  допустимого размаха пульсаций тока  кор , выход которого соединен с первым входом блока 11, второй вход которого соединен с первым входом блока 8, второй вход которого соединен с третьим входом блока 11, четвертый вход которого соединен выходом блока 7, выход блока 8,  вл ющийс  выходом блока 1-1, соединен с вторым входом блока 7.The electric drive consists of a series-of-excitation motor 1, connected via an interrupter 2 to a constant voltage source 3, a valve 4 connected in parallel with the crank circuit of a series-excitation motor 1 and opposite to the power source, the chopper control system 5 consisting of a current sensor 6 the core connected to the first inputs of the impulse signal generation unit 7 and the switching frequency adaptation unit 8, the sensor 9 of the power supply voltage, the output connected to the second input of the unit 8, and a unit 10 for phase-shifting and generating control pulses connected to the outputs of blocks 7 and 8, two outputs of block 10 are connected to the corresponding inputs of interrupter 2. Block 8 consists of block 11 of the computing device and block 12 of setting the level of current pulsation core, the output of which is connected to the first input of block 11, the second input of which is connected to the first input of block 8, the second input of which is connected to the third input of block 11, the fourth input of which is connected to the output of block 7, the output of block 8, which is the output of block 1-1 , with one with the second input of the unit 7.

Вычислительное устройство (блок 8) состоит из блока 12 задани , блока 13 нелинейного преобразовател , вход которого  вл етс  вторым входом блока 11, блок 14 умножени , блока 15 умножени , первый вход которого  вл етс  третьим входом блока 8, четвертый вход которого одновременно  вл етс  вторым входом блока 15 умножени  и входом инвертора 16, выходы блоков 17 и 16 соединены с входами сумматора 18, выход которого соединен с первым входом блока 19 умножени , второй вход которого соединен с выходом блока 15, выход блока 19 соединен с первым входом блока 20 делени , второй вход которого соединен с выходом блока 14 умножени , выход блока 20 соединен с анодом вентильного элемента 21, катод которого одновременно соединен с катодом вентильногоThe computing device (block 8) consists of task block 12, nonlinear converter block 13, the input of which is the second input of block 11, multiplication unit 14, multiplication unit 15, the first input of which is the third input of block 8, the fourth input of which is simultaneously the second input of multiplier 15 and the input of inverter 16, the outputs of blocks 17 and 16 are connected to the inputs of adder 18, the output of which is connected to the first input of multiplication unit 19, the second input of which is connected to the output of block 15, the output of block 19 is connected to the first input of block 20 The second input of which is connected to the output of multiplication unit 14, the output of unit 20 is connected to the anode of the valve element 21, the cathode of which is simultaneously connected to the cathode of the valve

элемента 22 и входом блока 17, анод вентильного элемента 22 соединен с выходом блока 23 начальной частоты коммутации.element 22 and the input unit 17, the anode of the valve element 22 is connected to the output unit 23 of the initial switching frequency.

На вход электропривода подают сигнал задани  U3o,i который поступает на блок 7, где формируетс  сигнал у, определ ющий коэффициент заполнени  импульсов. Этот сигнал поступает в блок 10 и одновременно в блок 11. С выхода блока 11 сигнал поступает на второй вход блока 10 в первый момент времени, соответствующий начальной частоте коммутации. В блоке 10 формируютс  включающие импульсы а и отключающие импульсы Ь, обеспечива  управление прерывателем 2 с заданной yi и начальной частотой коммутации fKi.The input of the electric drive is given a reference signal U3o, i, which is fed to block 7, where the signal y is generated, which determines the pulse filling factor. This signal enters block 10 and simultaneously in block 11. From the output of block 11, the signal arrives at the second input of block 10 at the first time instant corresponding to the initial switching frequency. In block 10, switching-on pulses a and switching-off pulses b are formed, providing control of the chopper 2 with a given yi and an initial switching frequency fKi.

Во врем  провод щего состо ни  прерывател  2 с датчика 6 снимаетс  сигнал, пропорциональный току  кор  1 , и поступает в блок 13 нелинейного преобразовател  дл  вычислени  сигнала, пропорционального индуктивности  корной цепи  .During the conductive state of the chopper 2, a signal is taken from sensor 6, which is proportional to the current in core 1, and is fed to block 13 of the nonlinear converter to calculate the signal proportional to the inductance of the core circuit.

Дл  последовательного возбуждени  суммарна  индуктивность  корной цепи вычисл етс  по формулеFor sequential excitation, the total inductance of the core circuit is calculated by the formula

d Фd f

1-  2 р От Юпов Кв . , 1- 2 р From Yupov Sq. ,

О 1 About 1

где Огп 1,2 - коэффициент рассе ни  обмотки главных полюсов;where Ogp 1,2 is the dissipation factor of the winding of the main poles;

- число витков обмотки возбуждени , приход щихс  на один полюс; - the number of turns of the excitation winding per pole;

Кв - коэффициент, учитывающий действие вихревых токов.Kv - coefficient taking into account the effect of eddy currents.

Одновременно сигнал с блока 6 поступает на вход блока 7 дл  снижени  величиныAt the same time, the signal from block 6 is fed to the input of block 7 to reduce the value

У И ВЫПОЛНенИИ УСЛОВИЯ     макс.доп.AND EXECUTION OF TERMS Max.

В результате поступлени  всех входных сигналов в блок 11 начинаетс  расчет fK частоты коммутацими прерывател  2 дл  следующего периода работы. Сигнал с выхода блока 12 и сигнал, пропорциональный величине с выхода блока 13, подаютс  на входы блока 14умножени . Сигналы ус выхода блока 7 и ии с датчика 9 напр жени  поступают на входы блока 15 умножени . В блоке 16 знак сигнала у измен етс  на обратный . Блок 17 формирует сигнал, соответствующий максимальной скважности Умакс 1, и подает его на первый вход сумматора 18, на второй вход которого поступает сигнал с выхода инвертора 16, сигналы с выхода блока 15 и с выхода сумматора 18 поступают соответственно на первый и второй входы блока 19 умножени . Далее сигнал с выхода блока 19 поступает на первый вход блока 20 делени , а сигнал с выхода блока 14 - на второй вход блока 20. В случае, когда сигнал тк с выхода блока 20 делени  станет больше сигнала f нач fKi, он отпирает вентильный элемент 21, запирает вентиль 22 и становитс  определ ющим дл  генерации частоты следовани  импульсов а и b блоком 10. Таким образом начинаетс  работа электропривода в режиме адаптивного управлени  частотой коммутации прерывател  2 с коэффициентом заполнени  импульсов у yi уг ... уп игшпри изменении напр жени  источника питани  ии var и (или) нагрузки двигател  1Я ср var, и происходит стабилизаци  размаха пульсаций  корного тока А 1  на допустимом уров- не Д1  доп, выбранном по какому-либо критерию.As a result of the input of all input signals to block 11, the calculation of the frequency fK by switching the chopper 2 for the next operation period begins. A signal from the output of block 12 and a signal proportional to the value from the output of block 13 are fed to the inputs of the multiplication unit. The signals of the output of the block 7 and ii from the voltage sensor 9 are fed to the inputs of the multiplier 15. In block 16, the sign of the signal y is reversed. Block 17 generates a signal corresponding to the maximum duty cycle Umaks 1, and sends it to the first input of the adder 18, the second input of which receives a signal from the output of the inverter 16, the signals from the output of block 15 and from the output of the adder 18 are received respectively to the first and second inputs of block 19 multiply. Next, the signal from the output of block 19 goes to the first input of block 20 dividing, and the signal from the output of block 14 to the second input of block 20. In the case when the signal from the output of block 20 dies becomes greater than the signal f of the beginning of fKi, it opens valve element 21 , locks the valve 22 and becomes decisive for generating the pulse frequency a and b by the block 10. Thus, the drive begins to work in the adaptive control of the switching frequency of the chopper 2 with the pulse filling factor at yi ang ... yn when the source voltage changes power supply and var and (or) engine load 1Y cf var, and the ripple range of the main current А 1 is stabilized at an admissible level D1 add, chosen by any criterion.

Таким образом, адаптивное управление частотой коммутации прерывател  2 происходит и при одновременном изменении как . управл ющего воздействи  (Д var), так и возмущающих воздействий со стороны источника питани  (Uи - var) и статической нагрузки двигател  (1Я ср var).Thus, the adaptive control of the switching frequency of the chopper 2 also occurs while changing how. control action (D var), as well as disturbing influences from the side of the power supply (Ui - var) and static engine load (1I cf var).

Claims (1)

Формула изобретени  Способ адаптивного управлени  частотой коммутации прерывател  в электроприводе с двигателем посто нного тока последовательного возбуждени , согласноThe invention method for adaptive control of the switching frequency of the chopper in an electric drive with a DC motor of sequential excitation, according to 10ten 1515 которому  корную цепь двигател  пе чески подключают к источнику посто напр жени , задают величину скважн допустимый размахи пульсации тока отличающийс  тем, что, с повышени  КПД электропривода з стабилизации тока  кор  на допус уровне, измер ют при каждом подклю напр жение источника питани , ток ной цепи, затем определ ют индукти  корной цепи двигател , после чего л ют частоту коммутации прерывате каждого последующего периода р прерывател  и подключенного к нем тродвигател  согласно зависимостиto which the engine crank circuit is connected to a constant current source, the borehole magnitude is set to the permissible fluctuation of the current, characterized in that, from an increase in the efficiency of the electric drive, to stabilize the current, the tolerance level is measured at each connection of the power source Then, the inductors of the engine circuit are determined, after which the switching frequency is interrupted by interrupting each subsequent period p of the interrupter and the motor connected to it according to fKfK Uu-yQ-y)Uu-yQ-y) AlAl  допextra 20 где Уи - измеренное значение напр  источника питани ;20 where ui is the measured value of eg power supply; у-коэффициент заполнени  и сов;y-filling factor and ow; .доп - заданный допустимый р 25 пульсации  корного тока;.dop - given permissible p 25 ripple of the crust current; - индуктивность  корной цепи тел . - inductance of the core chain of bodies. Uuilfu«ir W 5 Lrcp«WU4 ДТ  АГ Аоп5 0Uuilfu "ir W 5 Lrcp" WU4 DT AG Aop5 0 00 5five которому  корную цепь двигател  периодически подключают к источнику посто нного напр жени , задают величину скважности и допустимый размахи пульсации тока  кор , отличающийс  тем, что, с целю повышени  КПД электропривода за. счет стабилизации тока  кор  на допустимом уровне, измер ют при каждом подключении напр жение источника питани , ток  корной цепи, затем определ ют индуктивность  корной цепи двигател , после чего вычисл ют частоту коммутации прерывател  дл  каждого последующего периода работы прерывател  и подключенного к нему электродвигател  согласно зависимостиto which the motor's crank circuit is periodically connected to a constant voltage source, the duty ratio and the permissible peak current pulsation of the core current, characterized in that, in order to increase the efficiency of the electric drive, is set. by correcting the current of the core at an acceptable level, the voltage of the power source, the current of the main circuit are measured at each connection, then the inductance of the main circuit of the motor is determined, after which the switching frequency of the chopper for each subsequent period of the chopper and the motor connected to it is calculated according to fKfK Uu-yQ-y)Uu-yQ-y) AlAl  допextra где Уи - измеренное значение напр жени  источника питани ;where ui is the measured value of the voltage of the power source; у-коэффициент заполнени  импульсов;y is the pulse filling factor; .доп - заданный допустимый размах пульсации  корного тока;.dop - given the permissible range of the ripple current; - индуктивность  корной цепи двигател . - inductance of the engine korna circuit. yJj/i--i-- :-:-L - :-..i -Tr I .j - - - -- . - r -у-------- .ни. -t: -- j-;lj ---- + - -;Uliil , Асж1г мL iyJj / i - i--: -: - L -: - .. i -Tr I .j - - - -. - r - y --------. ni. -t: - j-; lj ---- + - -; Uliil, Aszh1g mL i Ucp  Ucp Si.,. ---M-i - r-i U-aV Включают, импшвсы „аSi.,. --- M-i - r-i U-aV Include, impshvsy “a 66 €€ LMi; liliil;.LMi; liliil ;. LiiiiilLiiiiil №No ши - tshi - t ..ii irUcft : :liji hU ..ii irUcft:: liji hU 1ШШШpu-.| J±ЈE-liijiiiujIflbiil Itut л tni , |tu2 |tu5|jtujj1ShShShpu-. | J ± ЈE-liijiiiujIflbiil Itut l tni, | tu2 | tu5 | jtujj Г Включаюц. импшбсы „аG inclusive impshbsa Wifa l%-Ek%-C tWifa l% -Ek% -C t --Tici 4asTic4 -H--Tici 4asTic4 -H e - HCir T- . «// e - HCir T-. “// // Отключают, импулвсы „ о Disable, impulvs „o LMi; liliil;.LMi; liliil ;. LiiiiilLiiiiil №No ши - tshi - t : :liji hU :: liji hU liijiiiujIflbiil liijiiiujIflbiil