SU754629A1 - Electric drive for common load with three electric motors - Google Patents

Description

Изобретение относится к многодвигательным электроприводам, точнее к способам и средствам повышения качественных показателей регулирования и улучшения распределения общей нагрузки ’ между приводными двигателями многодвигательного (в частности трехдвигательного) электропривода постоянного тока и может найти применение в поворотных устройствах подъемно-транспортных механизмов, электроприводах .транспортных конвейеров и т.д.The invention relates to multi-motor drives, more precisely, to methods and means of improving the quality indicators of regulation and improving the distribution of the total load between the drive motors of a multi-motor DC motor and, in particular, can be used in rotary devices of hoisting-and-transport mechanisms, electric conveyors and etc.

Известны многодвигательные электроприводы, содержащие устройства для улучшения распределения общей нагруз-15 ки между отдельными электродвигателями .Known multi-motor drives that contain devices to improve the distribution of the total load-15 ki between individual motors.

В одном из известных устройств для поддержания точного распределения общей нагрузки и стабилизации 20 скорости каждый иэ двигателей снабжен регулятором момента, а регулятор скорости выполнен общим для всей системы в виде интегратора (астатического регулятора). Такое 25 решение обеспечивает достаточно точное распределение нагрузки между отдельными двигателями только в установившемся режиме при малых возмущениях момента. При наличии люфтов 30In one of the known devices for maintaining an accurate distribution of the total load and stabilizing speed 20, each engine is equipped with a torque controller, and the speed controller is made common to the entire system in the form of an integrator (astatic controller). This solution provides a fairly accurate load distribution between the individual engines only in steady state with small moment perturbations. In the presence of backlash 30

22

и зазоров и резких изменениях нагрузки астатическая система регулирования' по скорости не обеспечивает точного распределения нагрузки между двигателями ввиду инертности такой системы. В моменты пуска и торможения этот недостаток известного устройства не компенсируется и наличием индивидуальных регуляторов момента, так как последние в большей степени препятствуют, чем способствуют равномерному (или в определенной зависимости согласованному) распределению нагрузки между двигателями [ΐ].and clearances and sudden changes in load, the static system of regulation of speed does not provide an accurate distribution of the load between the engines due to the inertia of such a system. At the moments of starting and braking, this disadvantage of the known device is not compensated for by the presence of individual torque controllers, since the latter impede to a greater degree than contribute to a uniform (or, to a certain extent, consistently coordinated) load distribution between the engines [].

В другом известном устройстве управление двумя двигателями с жестко связанными валами осуществляется с помощью регуляторов тока, при этом выход устройства обратной связи по току каждого двигателя включен на вход регулятора по скорости другого двигателя. Такое устройство в большей степени соответствует цели равномерного распределения нагрузок дви-. гателя, однако при наличии люфтов и зазоров при пуске и торможении в нем неизбежно возникают удары и рывки, так как ускорение двигателя, находящегося в "зазоре", про3In another known device, the control of two motors with rigidly connected shafts is carried out using current regulators, and the output of the current feedback device of each motor is connected to the input of the regulator for the speed of another motor. Such a device is more consistent with the goal of a uniform distribution of engine loads. however, in the presence of backlashes and gaps during start-up and braking, it will inevitably cause shocks and jerks, since the acceleration of the engine, which is in the "gap", is pro3

754629754629

4four

порционально моменту нагруженногоproportionally to the moment loaded

двигателя [2].engine [2].

Наиболее близкой к предложенному электроприводу является управляемая система регулирования токов нескольких электродвигателей, связанных с общей нагрузкой, в известном устройстве выравнивание нагрузок отдельных электродвигателей, связанных валами с общей нагрузкой, производится с помощью сигнала обратной связи по току, используемого в качестве управляющего параметра и получаемого от одного ведущего электродвигателя.Closest to the proposed electric drive is a controlled system for controlling the currents of several electric motors associated with a common load, in a known device, the load balancing of individual electric motors connected by shafts with a common load is performed using a current feedback signal used as a control parameter and received from one leading motor.

Выход устройства обратной связи по току этого двигателя включен йа входы регуляторов скорости остальных двигателей. Посредством сигнала обратной связи по току ведущего электродвигателя практически осуществляется управление всеми.другими электродвигателями, которые идентичны ведуще- . му Г5].The output of the current feedback device of this motor included the inputs of the speed controllers of the other engines. Through the current feedback signal of the drive motor, all other motors, which are identical to the drive motor, are practically controlled. Mu G5].

Недостатком известного устройства является неравномерное распределение общей Нагрузки между ведущим и остальными двигателями. В связи с однонаправленным характером этого распределения могут возникнуть значительные рассогласования нагру- . зок отдельных ведомых двигателей. Кроме того, в известном устройстве в переходных режимах имеет место стабилизация нагрузки ведущего двигателя, в результате чего весь избыток или недостаток нагрузки воспринимается ведомыми двигателями. Случайные возмущения отдельных ведомых двигателей в такой системе практически не компенсируются.· РезультатомA disadvantage of the known device is the uneven distribution of the total load between the lead and the rest of the engines. Due to the unidirectional nature of this distribution, significant load mismatches may occur. zok separate slave engines. In addition, in the known device in transients there is a stabilization of the load of the driving motor, as a result of which all the excess or lack of load is perceived by the slave engines. Random perturbations of individual slave engines in such a system are practically not compensated. · The result

этого является большая статистическая и динамическая ошибки регулирования скорости электропривода и неудовлетворительное распределение общей нагрузки между отдельными двигателями, особенно при наличии люфтов и зазоров и при резких изменениях нагрузки по произвольному закону.This is a large statistical and dynamic errors in the regulation of the speed of the electric drive and the unsatisfactory distribution of the total load between the individual engines, especially in the presence of backlashes and gaps and with sudden load changes according to an arbitrary law.

Целью изобретения является повыше ние динамической и статической точности многодвигательного электропривода, повышение точности распределения нагрузки между тремя электродвигателями при изменении общей нагрузки по произвольному закону.The aim of the invention is to increase the dynamic and static accuracy of a multi-motor electric drive, increasing the accuracy of load distribution between three electric motors when the total load changes according to an arbitrary law.

Это достигается тем, что в электроприводе общей нагрузки с тремя . электродвигателями, содержащими каждый регулятор частоты вращения й цепь обратной связи по нагрузке, и задающим элементом, включенным на вход регулятора частоты вращения: первого электродвигателя, цепь обрат ной связи по нагрузке второго электродвигателя подключена к входу регулятора частоты вращения, третьего электродвигателя, а цепь обратной связи по нагрузке третьего электродвигателя подключена к входу регуля· тора частоты вращения второго электродвигателя . При этом цепь обратной связи по нагрузке первого электродвигателя включена на входы регуляторов частоты вращения второгоThis is achieved by the fact that in the electric drive the total load with three. electric motors containing each speed regulator and a feedback circuit for the load, and a master element connected to the input of the speed regulator: the first electric motor, the feedback circuit on the load of the second electric motor is connected to the input of the speed regulator, the third electric motor, and the feedback circuit the load of the third electric motor is connected to the input of the regulator of the rotation frequency of the second electric motor. In this case, the feedback circuit for the load of the first electric motor is connected to the inputs of the speed controllers of the second

5 и третьего электродвигателей ; а цепь обратной связи по частоте вращения - на вход собственного регулятора.5 and the third electric motors; and the feedback circuit for the frequency of rotation - to the input of its own controller.

На чертеже изображена блок-схемаThe drawing shows a block diagram

Ю предложенного электропривода.Yu proposed electric drive.

Электропривод содержит входноеThe drive contains input

устройство 1; регулятор 2 частоты вращения; объект регулирования, выполненный в виде первого ведомо15 го электродвигателя 3; датчик 4 нагрузки (тока) и устройство 5 обратной связи по нагрузке (току) электродвигателя 3; б, 7, 8, 9, 10 аналогичные устройства ведущегоdevice 1; speed regulator 2; the object of regulation, made in the form of the first slave of the electric motor 3; sensor 4 load (current) and the device 5 feedback load (current) of the electric motor 3; b, 7, 8, 9, 10 similar devices leading

20 электродвигателя 8; 11, 12, 13,20 electric motor 8; 11, 12, 13,

14, 15 - аналогичные устройства второго ведомого электродвигателя 13; общую нагрузку 16, тахогенератор 17 и устройство 18 обратной связи по частоте вращения.14, 15 - similar devices of the second slave motor 13; total load 16, tachogenerator 17 and feedback device 18 for rotational speed.

“ Выход входного устройства 1 подключен к входу регулятора 2 электродвигателя 3. В якорной цепи электродвигателя 3 включен датчик 4 нагрузки (тока), выход которого“The output of the input device 1 is connected to the input of the regulator 2 of the electric motor 3. In the armature circuit of the electric motor 3, a load (current) sensor 4 is connected, the output of which

30 подключен к входу устройства 5 обратной связи по нагрузке электродвигателя 3.30 is connected to the input of the device 5 feedback load motor 3.

Выход входного устройства 6 подключен к входу регулятора 7 элек35 тродвигателя 8, в якорной цепи электродвигателя 8 включен датчик 9 нагрузки, выход которого подключен к входу устройства 10 обратной связи по нагрузке электродвигателя 8.The output of the input device 6 is connected to the input of the regulator 7 of the electric motor 8, in the armature circuit of the electric motor 8 a load sensor 9 is connected, the output of which is connected to the input of the device 10 feedback on the load of the electric motor 8.

4040

Выход входного устройства 11 подключен к входу регулятора 12 электродвигателя 13. В якорной цепи электродвигателя 13 включен датчик 14 нагрузки, выход которого подключен к входуThe output of the input device 11 is connected to the input of the regulator 12 of the motor 13. In the armature circuit of the motor 13, a load sensor 14 is connected, the output of which is connected to the input

45 устройства 15 обратной связи по нагрузке электродвигателя 13.45 of the device 15 feedback on the load of the electric motor 13.

Выход устройства- 5 обратной связи по нагрузке электродвигателя 3 подключён к входному устройству 11 элек50 тродвигателя 13, а выход устройства 15 обратной связи по нагрузке электродвигателя 13 подключен к входному устройству 1 электродвигателя 3.The output of the device 5 is the feedback on the load of the electric motor 3 connected to the input device 11 of the electric motor 13, and the output of the device 15 of the feedback on the load of the electric motor 13 is connected to the input device 1 of the electric motor 3.

55 На валах всех трех электродвигателей находится общая нагрузка 16,к выходному валу которой подключен тахоге* нератор 17.Выход тахогенератора подключен к входу устройства 18 обратной связи по частоте вращения, а выход этого устройства подключен к входному устройству 6 электродвигателя 8.55 On the shafts of all three electric motors there is a total load 16, the output shaft of which is connected to a tahoge * generator 17. The output of the tachogenerator is connected to the input of the speed feedback device 18, and the output of this device is connected to the input device 6 of the electric motor 8.

К входному устройству 6 регулятора 7 электродвигателя 8 поданTo the input device 6 of the controller 7 of the electric motor 8 is served

входной сигнал Хви и подключен вы5Hwi input signal and connected you 5

754629754629

66

ход устройства 18 обратной связи поthe course of the device 18 feedback on

частоте вращения.frequency of rotation.

На входные устройства 1 и 11 регуляторов 2 и 12 электродвигателей 3 и 13 включены выход устройства 10 обратной связи по току электродвигателя 8 и перекрестно выходы устройств 15 и 5 обратных связей по току электродвигателей 3 и 13. При таком включении обратных связей степень распределения нагрузок ме^ду электродвигателями не оказывает влияния на работу регулятора 7 электродвигателя 8. И наоборот, значение выходного сигнала Х_аь,х ^не оказывает влияния на работу индивидуальных регуляторов 2 и 12 и электродвигателей 3 и 13. Величины управляющих сигналов на входах регуляторов 2 и 12 целиком определяются степенью распределения нагрузок.The input devices 1 and 11 of the regulators 2 and 12 of the electric motors 3 and 13 include the output of the device 10 of the current feedback of the electric motor 8 and the cross outputs of the devices 15 and 5 of the current feedback of the electric motors 3 and 13. With this switching on the feedback This motor does not affect the operation of the regulator 7 of the electric motor 8. Conversely, the value of the output signal X _ai , x ^{does not} affect the operation of the individual regulators 2 and 12 and the electric motors 3 and 13. The values of the control signals At the inputs of regulators 2 and 12 are entirely determined by the degree of distribution of loads.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При включении (подаче управляющего сигнала Χ_β*) вначале начинает работать электродвигатель 8, выбирая свой зазор или люфт.Ток электродвигателя 8 мал и соответственно малы сигналы управления, подаваемые на регуляторы 2 и 12 электродвигателей Зи 13. Под действием этих сигналов происходит с отставанием выбор зазоров электродвигателей 3 и 13. При резком возрастании нагрузки электродвигателя 8 увеличивается сигнал обратной связи датчика 9 и, соответственно , управляющие сигналы регуляторов электродвигателей 3 и 13.When turned on (the control signal Χ _β *), the electric motor 8 starts to work at first, choosing its gap or backlash. the gaps of the electric motors 3 and 13. With a sharp increase in the load of the electric motor 8, the feedback signal of the sensor 9 and, accordingly, the control signals of the regulators of the electric motors 3 and 13 increase.

Их моменты возрастают, снимая перегрузку электродвигателя. Уменьшение нагрузки электродвигателя 8 приводит к уменьшению управляющих сигналов на входах регуляторов остальных двигателей. Аналогичное явление имеет место также и в установившемся режиме работы и при торможении. Одновременно с выравниванием нагрузки между всеми электродвигателями обеспечивается взаимное выравнивание нагрузок электродвигателей 3, 13, Так, при случайном увеличении момента нагрузки на валу электродвигателя 3 возрастает сигнал на выходе устройства 5 обратной связи, включенного на вход устройства 11. Возрастает сигнал управления регулятора 12 электродвигателя 13. Задача устройства 18 обратной связи сводится к стабилизации частоты вращения электродвигателя 8 при любых изменениях его нагрузки. Регуляторы 2 и 12 с помощью датчиков 4, 9, 14 и устройств 5, 10,Their moments increase, removing the overload of the electric motor. Reducing the load of the motor 8 leads to a decrease in control signals at the inputs of the regulators of other engines. A similar phenomenon takes place also in steady state operation and during braking. Simultaneously with the equalization of the load between all electric motors, the mutual equalization of the loads of the electric motors 3, 13 is provided. Thus, with an accidental increase in the load torque on the shaft of the electric motor 3, the output signal of the feedback device 5, connected to the input of the device 11, increases. The task of the device 18 feedback is reduced to the stabilization of the frequency of rotation of the electric motor 8 with any changes in its load. Regulators 2 and 12 using sensors 4, 9, 14 and devices 5, 10,

15 обратной связи "следят" за нагрузкой каждого их электродвигателей обеспечивая ее равномерное распределение. При этом общий регулятор частоты вращения электропривода15 feedbacks "follow" the load of each of their electric motors ensuring its uniform distribution. In this case, a common regulator of the frequency of rotation of the electric drive

(регулятор электродвигателя) может быть выполнен менее быстродействующим с запасом по устойчивости и колебательности, а индивидуальные регуляторы электродвигателей 3, 13 более быстродействующими, более простыми и надежными.(motor regulator) can be made less fast with a margin of stability and oscillation, and individual regulators of electric motors 3, 13 more rapid, simpler and more reliable.

Такое разделение функций управления регуляторов отдельных электро двигателей способствует как по.вышению качества регулирования по основному каналу управления ⁴ (электродвигателя 8), так и повышению точности распределения нагрузки между ведущим и остальными ведомыми электродвигателями и взаимно между ведомыми электродвигателями .This separation of the control functions of the regulators of individual electric motors contributes both to an increase in the quality of regulation along the main control channel ⁴ (electric motor 8) and to an increase in the accuracy of load distribution between the driving and other slave motors and mutually between the slave motors.

Таким образом, данный электропривод общей нагрузки с тремя электродвигателями позволяет повысить равномерность распределения нагрузки между отдельными электродвигателями многодвигательного электропривода как при длительной работе, так и в переходных процессах, чем достигается улучшение качественных показателей электропривода, а также позволяет снизить величины ударов и рывков в переходных процессах (т.е. повысить плавность регулирования), что в итоге ведет к увеличению ресурса электропривода и его надежности.Thus, this electric drive of a common load with three electric motors allows to increase the uniformity of load distribution between individual electric motors of a multi-motor electric drive both during long-term operation and in transient processes, thus improving the quality characteristics of the electric drive, and also reduces the magnitudes of impacts and jerks in transients ( i.e. to increase the smoothness of regulation), which ultimately leads to an increase in the resource of the electric drive and its reliability.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Электропривод общей нагрузки с тремя электродвигателями, содержащими каждый регулятор частоты вращения и цепь обратной'связи по нагрузке, и задающим элементом, включенным на вход регулятора частоты вращения ведущего электродвигателя, а цепь обратной связи по час тоте вращения - на вход собственного регулятора, отлич ающийс я тем, что, с целью повышения точности распределения нагрузки меаду .электродвигателями, цепь обратной связи по нагрузке первого ведомого электродвигателя подключена к входу регулятора частоты вращения второго ведомого электродвигателя, цепь обратной связи по нагрузке которого подключена к входу регулятора частоты вращения первого ведомого электродвигателя.A common load electric drive with three electric motors containing each speed regulator and a feedback feedback circuit, and a master element connected to the input of the speed regulator of the driving motor, and the feedback clock for the rotation frequency to the input of its own regulator that differs the fact that, in order to improve the accuracy of the distribution of the load between motors, the feedback circuit for the load of the first slave motor is connected to the input of the speed controller of the second drive th motor feedback load circuit which is connected to the input of the speed controller of the first motor driven.