Система регулирования частоты вращения двигателей в электроприводе с импульсным управлением

(51) 02 7/08 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ компараторов, двух формирователей опорного пилообразного напряжения и дифференцирующего элемента. Вход одного компаратора подключен к выходу ФОН и управляющему напряжению уп. Выход этого компаратора подключен к устройству формирования управляющих импульсов для управления силовыми транзисторами в одном импульсном регуляторе постоянного напряжения. На вход другого компаратора кроме опорного подается еще и напряжение смещения см, выход этого компаратора подключен к входу дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу другого ФОН. Выход которого подключен к входу третьего компаратора, к этому же входу компаратора подключены выход суммирующего устройства и управляющее напряжение, выход этого компаратора подключен к входу формирователя управляющих импульсов,выход которого подключен к силовым транзисторам во втором импульсном регуляторе постоянного напряжения. Введение дополнительных элементов в схему позволило исключить одновременное подключение двигателей к источникам питания и уменьшить броски тока в силовой цепи двигателей. Кроме этого в схеме обеспечивается выравнивание нагрузок двигателей, что повышает их надежность и долговечность.(72) Кругликов Алексей Прохорович Попов Геннадий Каюмова Ильмира Ирековна Гумаров Амир Нуржанович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Кругликов А.П. Учебное пособие Силовые преобразователи энергии. КазНТУ, 2008(54) СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования частоты вращения электрических двигателей. Задача изобретения заключается в уменьшении влияния коммутационных процессов (уменьшения величины бросков тока при включении и отключении силовыми транзисторами источника питания к нагрузке) в сети и силовом оборудовании и выравнивании нагрузок параллельно включенных двигателей. Эта задача решается за счет дополнительного введения в схему трех 23244 Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам регулирования электрических двигателей. Технический результат заключается в уменьшении влияния коммутационных процессов на питающую сеть и электрооборудование,улучшение работы электродвигателей, включенных параллельно. Наиболее близким к изобретению является система электропривода рудничного электровоза с импульсным регулятором постоянного напряжения.(Кругликов А.П. Учебное пособие Силовые преобразователи энергии. КазНТУ, 2008). Электропривод рудничного электровоза с импульсными регуляторами постоянного напряжения, принятый за прототип, содержит двигатели постоянного тока,импульсные регуляторы постоянного напряжения, датчики тока,устройство сравнения. Недостатком существующих систем регулирования частоты вращения нескольких двигателей постоянного тока,включенных параллельно, в том числе и системы, взятой за прототип,является значительное влияние коммутационных процессов (большие броски тока при одновременной подаче напряжений к нескольким двигателям) на питающую сеть и силовую часть электрооборудования системы электропривода. Неравномерная нагрузка двигателей, включенных параллельно, приводит к необходимости завышения мощности электродвигателей и перегреву более нагруженного двигателя. Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение влияния коммутационных процессов на питающую сеть и силовое оборудование системы регулирования (за счет уменьшения величины бросков тока в процессе работы импульсного регулятора) и обеспечение равномерной загрузки параллельно работающих электродвигателей постоянного тока. Система регулирования содержит не симметричный мультивибратор 1, выход которого подключен к одному формирователю опорного(пилообразного) напряжения (ФОН) 2. Выход этого формирователя подключен к входу компараторов 3 и 4. Выход компаратора 3 подключен к формирователю управляющих импульсов 5,выходными импульсами которого управляются транзисторы импульсного регулятора 6, изменением напряжения которого регулируется частота вращения двигателя 7. На вход второго компаратора 4 подается еще и постоянное напряжение смещения см, а выход его подключен к входу дифференцирующего элемента 8. Выход дифференцирующего элемента подключен ко второму формирователю опорного напряжения(ФОН) 9. Его выход подключен к входу третьего компаратора 10, к которому подключены еще цепь управления и выход суммирующего устройства 11,вход которого подключен к датчикам тока 12 и 13. Выход этого компаратора подключен к формирователю управляющих импульсов 14,выходными импульсами которого управляются 2 транзисторы импульсного регулятора 15,изменением напряжения которого регулируется частота вращения двигателя 16. Система работает следующим образом. Выходное напряжение не симметричного мультивибратора имеет знакопеременный характер длительный положительный интервал и кратковременный отрицательный (фиг.2 а). В течение положительного интервала выходного напряжения не симметричного мультивибратора 1 выходное напряжение ФОН 2 возрастает (фиг.2 б). При кратковременном отрицательном напряжении выходное напряжение ФОН 2 мгновенно снижается до ноля. Таким образом, формируется пилообразное напряжение, называемое опорным. Далее процесс повторяется. В момент сравнения на входе компаратора 3 управляющего напряжения п и выходного напряжения ФОН 2, его выходное напряжение (фиг.2 в) возрастает скачком до насыщения и сохраняется на этом уровне пока упоп. Это импульсное напряжение подается на вход формирователя импульсов 5, и после его коррекции(фиг.2 г),подается к управляющим цепям импульсного регулятора 6. Длительность открытого состояния транзисторов в импульсном регуляторе 6 и величина среднего напряжения, подводимого к двигателю 7, зависит от величины управляющего напряжения, т.е. регулируя величину п, мы можем регулировать величину среднего напряжения на якоре двигателя и его скорость вращения. Одновременно на вход компаратора 4 поступают выходное напряжение ФОН 2 и фиксированное напряжение смещения см (фиг.2 д) Здесь в момент сравнения выходного напряжения ФОН 2 и см скачком изменяется полярность выходного напряжения компаратора 4(фиг.2 е), а на выходе дифференцирующего элемента 8 формируется кратковременный импульс (фиг.2 ж). Этот импульс кратковременно снижает до нуля напряжение на выходе ФОН 9. Далее на выходе ФОН 9, также как и на выходе, ФОН 2, формируется опорное пилообразное напряжение, но смещенное на половину интервала пилы на выходе Фон 2. Иными словами,выходными импульсами дифференцирующего элемента синхронизируется работа ФОН 9. На вход компаратора 10 подаются три сигнала опорное пилообразное напряжение с выхода ФОН 9, напряжение управления п., равное напряжению управления, подаваемому на вход компаратора 3,и выходное напряжение суммирующего устройства 11 (последнее пока не будем учитывать). В момент сравнения управляющего и опорного напряжений изменяется полярность напряжения на выходе компаратора 10,запускается формирователь управляющих импульсов 14 для транзисторов импульсного регулятора напряжения 15. Из диаграмм следует,что управляющие импульсы, поступающие к транзисторам регуляторов 6 и 15, имеют одинаковую длительность, но смещены на половину периода. Этим достигается поставленная задача не одновременное поочередное подключение(коммутация) двигателей под напряжение и 23244 снижение влияния коммутационных процессов на питающую сеть и силовое оборудование электропривода. Выходной сигнал суммирующего устройства возникает при неравенстве токов нагрузки двигателей 7 и 16.Этот сигнал поступает на вход компаратора 10. Если ток нагрузки двигателя 16 меньше тока нагрузки двигателя 7, то выходной сигнал суммирующего устройства увеличивает выходное напряжение регулятора 15 и наоборот. После сравнения токов нагрузки двигателей выходной сигнал суммирующего устройства исчезает, чем достигается выравнивание токов нагрузки двигателей. Эта проблема существует в машинах и механизмах с двумя или более двигателями, работающих параллельно в одном механизме или машине. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Система регулирования частоты вращения двигателей в электроприводе с импульсным управлением, содержащая двигатели постоянного тока,импульсные регуляторы постоянного напряжения, датчики тока, устройство сравнения,отличающаяся тем, что в схему дополнительно введены три компаратора, два формирователя опорного пилообразного напряжения (ФОН) и дифференцирующий элемент,вход одного компаратора подключен к выходу ФОН и управляющему напряжению уп, выход этого компаратора подключен к устройству формирования управляющих импульсов для управления силовыми транзисторами в импульсном регуляторе постоянного напряжения, на вход другого компаратора кроме опорного подается еще и напряжение смещения см, выход этого компаратора подключен к входу дифференцирующего элемента, выход которого подключен к входу другого ФОН, выход которого подключен к входу третьего компаратора, к этому же входу компаратора подключены выход суммирующего устройства и управляющее напряжение, выход этого компаратора подключен ко входу формирователя управляющих импульсов,выход которого подключен к силовым транзисторам в импульсном регуляторе постоянного напряжения.