УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ С ЭЛЕКТРОННОЙ РЕДУКЦИЕЙ
DEVICE FOR MATCHED CONTROL OF ELECTRIC DRIVES WITH ELECTRONIC REDUCTION

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для обеспечения согласованного по скорости управления двух электроприводов на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами, и может быть использовано в электротехнической промышленности.
Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с соединением обмоток роторов между собой, вал каждого из которых соединен со вспомогательным синхронным двигателем, регулируемый выпрямитель, подключенный к обмоткам роторов синхронных двигателей, обмотки статоров которых соединены между собой; выпрямитель, подключенный к обмоткам роторов асинхронных двигателей, инвертор, подключенный к выходу выпрямителя через дроссель, блоки управления инвертором и регулируемым выпрямителем (см. а.с. СССР №758458, опубл. 23.08.1980).
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится значительная габаритная мощность электрических машин и низкий КПД системы.
Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с фазными роторами, обмотки статоров которых подключены к источнику переменного тока через регулятор напряжения, а обмотки роторов соединены между собой (см. патент ПНР №89511, кл. Н02р 7/74, 1977).
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится значительная величина ошибки при высоких скоростях вращения двигателей.
Известно устройство, содержащее два асинхронных двигателя с короткозамкнутыми роторами, два регулятора напряжения, датчики тока, корректирующее звено и фазо-чувствительный выпрямитель (см. патент РФ №2601740, опубл. 14.10.2016),принят за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится невозможность изменения коэффициента редукции.
Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства согласованного управления двумя электроприводами на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами с электронной редукцией.
Технический результат, который может быть получен при реализации технического решения, заключается в согласованном вращении, управляемом регулировании скорости и возможности изменения коэффициента редукции электроприводов на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит два электропривода на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами.
Особенностью является то, что устройство содержит блок задания редукции, узел смещения, два перемножителя и блок вычисления скорости, при этом выход блока 1 задания скорости соединен с первыми входами сумматоров 2 и 3, выход сумматора 2 соединен с входом электропривода 4 и входом перемножителя 5, выход электропривода 4 соединен с входом сумматора 6, выход сумматора 6 соединен с вторыми входами сумматоров 2 и 3, создавая положительную и отрицательную обратную связь, соответственно, выход сумматора 3 и выход блока 7 задания редукции соединены с входами перемножителя 8, выход перемножителя 8 соединен с входом электропривода 9, выход электропривода 9 соединен с входом сумматора 10, выход сумматора 10 соединен с входом сумматора 6, выход блока 7 задания редукции соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом узла 12 смещения, выход сумматора 11 соединен с входом перемножителя 5, выход перемножителя 5 соединен с входом блока 13 вычисления скорости, выход которого соединен со вторым входом сумматора 10.
1
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-2 приведены графики переходных процессов пуска (t=0), изменения коэффициента редукции (t=1с), действия момента M(t=3c), на фиг. 3-4 приведены графики переходных процессов при действии управляющих и возмущающих сигналов, соответствующих фиг. 1, 2, при условии, когда параметры модели не согласованы с реальными параметрами электроприводов, на фиг. 5 представлена структурная схема устройства согласованного управления электроприводами с электронной редукцией.
Устройство содержит два электропривода на базе асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами, блок задания редукции, узел смещения, два перемножителя и блок вычисления скорости, при этом выход блока 1 задания скорости соединен с первыми входами сумматоров 2 и 3, выход сумматора 2 соединен с входом электропривода 4 и входом перемножителя 5, выход электропривода 4 соединен с входом сумматора 6, выход сумматора 6 соединен с вторыми входами сумматоров 2 и 3, создавая положительную и отрицательную обратную связь, соответственно, выход сумматора 3 и выход блока 7 задания редукции соединены с входами перемножителя 8, выход перемножителя 8 соединен с входом электропривода 9, выход электропривода 9 соединен с входом сумматора 10, выход сумматора 10 соединен с входом сумматора 6, выход блока 7 задания редукции соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом узла 12 смещения, выход сумматора 11 соединен с входом перемножителя 5, выход перемножителя 5 соединен с входом блока 13 вычисления скорости, выход которого соединен со вторым входом сумматора 10.
ред
Устройство работает следующим образом. Сигнал с блока 1 задания скорости суммируется с сигналом положительной обратной связи с сумматора 6 и поступает на вход первого электропривода, а также суммируется с сигналом отрицательной обратной связи с сумматора 6 и поступает на множительное звено 8, куда подается также сигнал с блока 7 задания редукции. С помощью блока 7 задания редукции задается коэффициент редукции между первым и вторым электроприводом. С блока 7 задания редукции также сигнал суммируется с сигналом узла 12 смещения и поступает на множительное звено 5, куда также поступает сигнал с входа первого электропривода. Выходной сигнал с множительного звена 5 поступает на блок 13 вычисления скорости, который определяет скорость второго электропривода без влияния момента нагрузки на него. Сигнал с блока 13 вычисления скорости вычитается из сигнала датчика скорости второго электропривода. Из полученного сигнала затем вычитается сигнал датчика скорости первого электропривода. Результирующий сигнал является обратной связью для всей системы. Узел 12 смещения предназначен для отключения работы блока 13 вычисления скорости при К=1.
1
1
2
В процессе исследования проводилось моделирование структуры, приведенной на чертеже 5. На фиг. 1, 2 приведены графики переходных процессов пуска (t=0), изменения коэффициента редукции (t=1с), действия момента M(t=3с). Анализ полученных графиков показывает, что при пуске переходные процессы ω и ω протекают идентично. Изменение коэффициента редукции на втором электроприводе не отражается на первом. Действие момента М отражается и вторым электроприводом с учетом коэффициента редукции.
2
1
На фиг. 3, 4 приведены графики переходных процессов при действии управляющих и возмущающих сигналов, соответствующих фиг. 1, 2, при условии, когда параметры модели не согласованы с реальными параметрами электроприводов. Переходные процессы соответствуют условию Т=2Т. При этом переходный процесс второго электропривода практически не меняется (см. фиг. 2). В то же время в переходном процессе первого электропривода появляется реакция на изменение коэффициента редукции.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
- предлагаемое устройство позволяет реализовать режим согласованного вращения;
- схема устройства обеспечивает режим управляемой электронной редукции второго электропривода;
- предлагаемое устройство обеспечивает "отражение" момента на ненагруженном электроприводе с учетом установленного коэффициента редукции;
- в том случае, если параметры звена модели отличаются от реальных значений, при изменении коэффициента редукции в переходном процессе первого электропривода появляется динамическая ошибка.