SU738080A1 - Device for regulating dc electric motor speed - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  скорости электроприводов посто нного тока с питание от сети переменного тока через вентильный преобразователь. Известны устройства дл  регулировани  скорости вентильного электр привода посто нного тока, включающи задающее аналоговое или дискретное устройство, аналоговые или дискретные регул торы и датчики положени  и скорости, аналоговые регул торы и датчики тока. Устройства дл  регулировани , построенные на аналоговых регул тор и датчиках, можно раздел ть на три типа, имеющие различные структуры. Наиболее простое устройство соде жит один регул тор, на вход которого поступает сигнал рассогласовани  между заданным и действительным значени ми регулируемого параметра (напр жени  или скорости вращени  электродвигател ) и сигнал нелинейно обратной св зи по току 1. При токе, меньшем заданного предельного значени , схема работает ка регул тор напр жени  или соответственно скорости, а при превышении это величины - как регул тор тока, така  одноконтурна  схема регулировани  не позвол ет оптимально настроить регул тор, так как передаточные функ ции контуров тока и напр жени  (скорости ) различны. Известно также устройство дл  регулировани  скорости электродвигател , которое содержит два независит их попеременно работак цих контура сg отдельными регул торами 2. Однако . недостатком таких схем  вл етс  их сложность. Наиболее распространенными в насто щее врем   вл ютс  схемы подчиненного регулировани  параметров. По своим динамическим показател м оНи практически равноценны двухконтурным системам , параллельного действи , но содержат мены ее количество элементов, более просты и удобны в настройке 3. Устройства регулировани  на аналоговых элементах не отвечают возросшим требовани м к точности работы промышленных агрегатов. В них отсутствует возможность непосредственного сопр жени  с цифровыми вычислительными блоками и различного рода програмт нозадающими устройствами.The invention relates to electrical engineering and can be used to regulate the speed of direct current drives with AC power through a gate converter. Devices are known for regulating the speed of a DC electric drive of a DC drive, including an analog or discrete setting device, analog or discrete controllers and position and velocity sensors, analog controllers and current sensors. Control devices built on analogue controllers and sensors can be divided into three types having different structures. The simplest device consists of one controller, the input of which receives the error signal between the specified and actual values of the controlled parameter (voltage or speed of rotation of the motor) and a non-linear current feedback signal 1. At a current less than the specified limit value, the circuit It works as a voltage regulator or speed regulator, and when this value is exceeded - as a current regulator, such a single-loop control circuit does not allow the regulator to be optimally adjusted, since Meth function of current and voltage circuits (speed) are different. It is also known a device for regulating the speed of an electric motor, which contains two independent of them alternately operating ch circuits with separate regulators 2. However. the disadvantage of such schemes is their complexity. The most common at the present time are the schemes of subordinate adjustment of parameters. In terms of their dynamic performance, the LEDs are almost equivalent to dual-circuit systems, parallel to the action, but their number of elements are exchanged, are simpler and easier to set up. 3. Control devices on analog elements do not meet the increased requirements for the accuracy of industrial units. They lack the ability to directly interface with digital computing units and various kinds of software by notifying devices.

738080 Наиболее близким к изобретению Техническим решением  вл етс  устро ство дл  регулировани  скорости электродвигател  посто нного тока, подключенного к сети переменного то через вентильный преоб эазователь, содержащее дискретный блок задани , цифровой вычислиfeльный блок, выпол н ющий функцию регул тора скорости, дискретный датчик скоройти, анало о Шб регул торы скорости тока и 5б6т ветствующие датчики скорости и тока 4 ,-; - - Недостатком известного устройстesi  влйёТс  наличие значитёльного (ГОЛИчёства элементов, выполиенных на различной элементной базе, усложн ет технологию изгоуовлени , эксплуатацию и снижает надежность устройства. Целью данного изобретений  вл ет с  повышение надежности и упрощение .изготовлени  устройства. .--. Указанна  цель достигаетс  тем, 5на6жёч6дйскретны Г среднего значени  тока  кор  двигател , коммутаторами, последовательн соединенными блоком синхронизации, вхОДом,ооединенньлм«с питающей сётью и блоком делени  частоты, выход которого подключен к цифровому вычислительному блоку, последовательно соединенньйми блоком преобразовани  и блоком распределени  импульсов,выход которого св зан с вентильным преобразователем, а вход блока преобраз овйни  - через коммутатор - с цифровым вычислительным блоком, к которому через другие указанные ком мутаторы подключены датчик скорОсти и ёйок задани , причем управл ющие входы блока преобразовани  цифровог .кода в импульс напр жени , распределител  импульсов и коммутатора В их цепи соединены между собой и подключены к выходу блока синхрони зацйи и цифровому вычислительному блоку, а соединенные между собой управл ющие входы датчика среднего значени  тока  кор  электродвигател и других коммутаторов - к выходу блока делени  частоты. Сущность изобретени  по сн етс  чертежом, на котором представлена блока-схема устройства дл  регулирр й йй Г скЬр15с элё к тРИД в и гател  посто нного тока Устройст вб содержит цифровой вы;числительный блок Г, дискретный дат чик скорости 2, механи:чески св зан; ный с  корем 3 эЛёктродвигатётГ - посто нного тока, подключенного чер вентильный преобразователь 4 к сети переменного тока и через коммутатор 5 к цифpoвoмS вычислительному блоку 1. На вход цифрового вычислительног блока 1 через коммутатор 6 поступае :с1йГНал с Дискретного блока 7 зада- ни , Устройство снабжено блоком 8 инхронизации, вход которого соедиен с сетью переменного тока, выхбд соВХОДОМ делител  частоты 9, выхоом подключенного к цифровому вычис- . ительному блоку 1. .. В устройство введены дискретный атчик 10 среднего значени  тока Якор  двигател , блок распределени  импульсов 11 и блок 12 преобразовани  цифрового кода в импульс напр жени . Вход дискретного датчика 10 соединен с датчиком 13 тока  кор  двигател , а выход через, коммутатор 14с цифровымвычислительным блоком 1. Вход блока- 12 через коммутатор 15соединен с цифровым вычислительным блокъм, а выход - со входом блока распределени  импульсов 11, подключенного к вентильному преобразователю 4. Управл ющие входы блока распределени  импульсов 11, блока 12 преобразовани  цифрового кода в импульс напр жени  соединены между собой и подключены к цифровому вычислительному блоку. 1 и к выходу блока 8 синхронизации. Управл ющие входы дискретного датчика 10 среднего значени  тока  кор  двигател  и коммутаторов 5,6,14 также соединены между собой и подключены к цифровому вычислительному блоку 1 и к выходу блока 9 делени  частоты. Устройство дл  регулировани  скорости электродвигател  работает следующим образом. В блоке 8 синхронизации выдел етс  в моменты времени, соответствующие, точн:ам естественной коммутации вентилей , синхронизирующие импульсы. Точки еЬтёствеНной коммутации определ ютс  путем сравнени  анодных напр жений двух смежных в очередности включени  вентилей. . Момент равенства соответствующих напр жений характеризует указанную точку. Выходные сигналы блока синхронизации поступают в блок 11 распределени  импульсов, блок 12 преобразовани  цифрового кода в импульс напр жени , коммутатор 15, блок 9 делени  частоты и в вычислительный блок 1. Сигналы с вЫхода блока 9 поступают на управл ющие входы ком- . мутаторов 5,6,14, цифровой вычислительный блок 1 и дискретный датчик 10 среднего значени  тока  кор  двигател . Частота этих сигналов кратна частоте синхронизирующих импульсов блока 8. По каждому сигналу блока 9 в вычислительный блок 1 через коммутаторы 5,6,14 вводитс  информаци  с дискретного датчика 10 среднего значени  тока  йор  двигател ,дискретного датчика скорости 2 и блока 7 задани . Кроме того, информаци  датчика 10 сбрасываетс  в нуль и начинаетс  измерение среднег о значени  тока двйгаТёЛ  до йОМёнта прихода сигнала с блока 9. Измерение среднеГО значени  тока двигател  производитс  путем интегрировани  (суммировни ) мгновенных значений тока. По ригналам блока 8 из вычислительного блока 1 через кс чмутатор 15 выдаетс  в блок 12 преобразовани  кода в импульс напр жени  код, соответствуючщй углу управлени  вентильным преобразователем , В блоке 12 числовой код преобразуетс  в импульс напр жени , сдвинутый от точки естественной коммутации вентилей на вр0л , прпорциональное поступиииему коду. Импульс напр жени  поступает в блок738080 Closest to the invention. The technical solution is a device for controlling the speed of a direct current electric motor connected to the AC network through a valve converter containing a discrete reference unit, a digital calculating unit that performs the function of a speed controller, a discrete speed sensor, Shb and Bb regulators of current speed and 5b6t are related sensors of speed and current 4, -; - - A disadvantage of the known device is the presence of significant (HOLICHES elements made on various components, complicates the technology of manufacture, operation and reduces the reliability of the device. The purpose of this invention is to improve the reliability and simplification of the device. .. -. This goal is achieved By that, 5N6Jyo6dyshkryt G average value of the current of the motor core, switches, serially connected by the synchronization unit, input, connected to the power supply unit and the frequency division unit, you One of which is connected to a digital computing unit, a serially connected conversion unit and a pulse distribution unit, the output of which is connected to a valve converter, and the input of the converter unit is connected via a switch to a digital computing unit to which a speed sensor and a jail is a job, and the control inputs of the digital-to-voltage code conversion unit, the pulse distributor and the switch In their circuit are interconnected and connected The output of the synchro sync block and the digital computing unit, and the interconnected control inputs of the sensor of the average current of the core of the electric motor and other switches to the output of the frequency division block. The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a device for a regulator and a dc electric device. The device contains a digital computation module, a discrete speed sensor 2, mechanically connected ; with a coil 3 eLectrodvigotatG - direct current, connected via valve converter 4 to an AC network and through switch 5 to digital computer to computing unit 1. Input of digital computing unit 1 through switch 6 arrives: Disconnect from Discrete unit 7 tasks, Device is equipped with an in-synchronization unit 8, the input of which is connected to an AC network, a frequency divider 9, connected to a digital comp. The digital unit 1. .. A discrete atch 10 of the mean current value of the motor armature, the pulse distribution unit 11 and the digital code-to-voltage conversion unit 12 are entered into the device. The input of the discrete sensor 10 is connected to the motor current sensor 13, and the output is via a switch 14c with a digital computing unit 1. The input of the block 12 through the switch 15 is connected to a digital computing unit and the output is connected to the input of a pulse distribution unit 11 connected to the valve converter 4. The control inputs of the pulse distribution unit 11, the digital code conversion unit 12 into a voltage pulse are interconnected and connected to a digital computing unit. 1 and to the output of block 8 synchronization. The control inputs of the discrete sensor 10 of the average current of the motor core and the switches 5, 6, 14 are also interconnected and connected to the digital computing unit 1 and to the output of the frequency dividing unit 9. A device for controlling the speed of an electric motor operates as follows. In block 8, synchronization is allocated at times corresponding to, precisely: the natural switching of the gates, the synchronizing pulses. The points of the actual commutation are determined by comparing the anode voltages of two adjacent valves in the sequence. . The moment of equality of the corresponding stresses characterizes the indicated point. The output signals of the synchronization unit are supplied to the pulse distribution unit 11, the digital code conversion unit 12 to the voltage pulse, the switch 15, the frequency division block 9 and the computing unit 1. The output of the block 9 is fed to the control inputs of the comp. mutators 5,6,14, digital computing unit 1 and discrete sensor 10 of the average value of the current of the engine core. The frequency of these signals is a multiple of the frequency of the clock pulses of block 8. For each signal of block 9, information from the discrete sensor 10 of the average value of the motor current yor, the discrete speed sensor 2 and the task block 7 is entered into the computing unit 1 via switches 5, 6, 14. In addition, the information of the sensor 10 is reset to zero and the measurement of the average current of the trigger voltage to the arrival time of the signal from block 9 begins. Measurement of the average value of the motor current is performed by integrating (summing) the instantaneous values of the current. By the signals of block 8 from computing unit 1, a switch 15 is output to block 12 to convert a code into a voltage pulse code corresponding to the angle of control of the converter converter. In block 12, the numeric code converts to a voltage pulse shifted from the point of natural switching of the gates by time, efficient to the code. The voltage pulse goes to the unit.

11распределени  импульсов, где он усиливаетс  по мощности, гальванически разв зываетс  и поступает на соответствующие вентили. Переключение выходных сигналов блока 11 по различным направлени м производитс  по сигналам блоков 12 и 8. Если в блокThe distribution of pulses, where it is amplified in power, is galvanically released and supplied to the corresponding valves. Switching the output signals of block 11 in different directions is carried out on the signals of blocks 12 and 8. If in block

12поступает код, соответствующий углу управлени , превышающем период следовани  тактирующих импульсов, вырабатываемых блоком 8, то к приходу очередного тактирующего импульса в блоке 12 преобразование ранее поступившей информации прекращаетс , из вычисли -ельного блока вводитс  новый скорректированный код и начинаетс  его преобразование.12, the code corresponding to the control angle, exceeding the following period of the clock pulses produced by block 8, the next received clock stops the conversion of previously received information to the arrival of the next clock pulse, and the new corrected code is entered from the computing block and begins its conversion.

Частота синхронизирующих импульсов равна отношению частоты питающей сети к фаз ности преобразовател . Дл  целого р да электроприводов, например, электроприводов шахтного подъема, раскатных рольгангов прокатных станов, буровых установок и т.д. максимальна  частота регулировани  может быть в 2-3 раза меньше частоты следовани  синхронизирующих импульсов . Поэтому с целью уменьшени  требовани  к быстродействию вычислительного блока блок делени  частотывыполн етс  с регулируемым коэффициентом делени , что одновременно позволит в: случае необходимости, управл ть с помощью вычислительного блока несколькими незави.с щими электроприводами . I The frequency of the clock pulses is equal to the ratio of the frequency of the mains supply to the phase of the converter. For a whole range of electric drives, for example, mine lifting electric drives, rolling mill conveyors of rolling mills, drilling rigs, etc. the maximum adjustment frequency can be 2-3 times less than the clock frequency. Therefore, in order to reduce the speed requirement of the computational unit, the division unit is executed with an adjustable division factor, which at the same time allows, if necessary, control by means of the computation unit by several independent actuators. I

Достоинства данного устройства заключаютс  в высокой надежности при малых габаритах и массе, высокой степени унификации; измерение передаточных функций регул торов, реализуемых в ЭВМ осуществл етс  изменением программы ее работы; возможноThe advantages of this device are in high reliability with small dimensions and weight, high degree of unification; measurement of the transfer functions of the controllers implemented in the computer is carried out by changing its work program; possibly

управл ть одним устройством группой электродвигателей; точность регулировани  сложных режимов высока; возможна пр ма  св зь локальных цифровых регул торов с устройствами управле ни   высшего у рйвнг ; Tf3 готовл ён е устройства не представл ет сложности.control one device by a group of electric motors; the accuracy of adjusting complex modes is high; possible direct communication of local digital regulators with control devices of the highest level; Tf3 prepared device is not difficult.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР 1. USSR author's certificate 5 №316104, кл, G Об J 3/00, 1971,5 № 316104, class, G About J 3/00, 1971, 2,Авторское свидетельство СССР №416670, кл. G 05 В 13/00, 1974,2, USSR Copyright Certificate №416670, cl. G 05 B 13/00, 1974, 3,Авторское свидетельство СССР №436425, кл, Н 02 Р 5/50, 1974,3, USSR Author's Certificate No. 436425, class, H 02 P 5/50, 1974, 00 4,Слежановский О.В, и др. Устройство унифицированной блочной системы4, Slezhanovsky O.V., and others. The device of a unified block system регулировани , М,, Энерги , 1975, с,8-15,regulation, M, Energie, 1975, s, 8-15,