Устройство для управления приводом постоянного тока

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может использоваться для управления электроприводами на основе двигателей постоянного тока с независимым возбуждением.
Известно устройство управления двигателем постоянного тока (патент РФ на изобретение №2375811, публ. 10.12.2009, МПК Н02Р 7/285), содержащее источник питания, фильтр, инвертор, соединенный с первичной обмоткой импульсного трансформатора, другую обмотку импульсного трансформатора, соединенную с нагрузкой собственных нужд, датчик тока, при этом в него дополнительно введены первая и вторая обмотки импульсного трансформатора, каждая состоящая из двух одинаковых частей, четыре силовых ключа, два емкостных накопителя и блок управления нагрузкой.
Недостатком данного технического решения является низкий КПД двигателя вследствие того, что ток в обмотке возбуждения не зависит от режима работы привода.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для управления приводом постоянного тока, описанное в патенте РФ на полезную модель №136261, публ. 27.12.2013, МПК Н02Р 7/14 «Электропривод постоянного тока с экстремальным управлением», который согласно патенту содержит источник питания, связанный выходом с силовым входом преобразователя тока обмотки возбуждения и силовым входом преобразователя тока якоря, подключенного выходом к обмотке якоря двигателя через датчик тока, соединенного выходом с первым входом регулятора тока якоря, подключенного выходом к управляющему входу преобразователя тока якоря, а вторым входом - к выходу тахогенератора, расположенного на валу двигателя, регулятор тока возбуждения, датчик общего тока, датчик тока возбуждения и экстремальный регулятор, подключенный входом к выходу датчика общего тока, а выходом - к первому входу регулятора тока возбуждения, второй вход которого соединен с выходом датчика тока возбуждения. Данное устройство предусматривает использование тахогенератора и экстремальное регулирование.
Недостатком настоящего технического решения является сложность устройства и его высокая стоимость вследствие наличия большого числа дорогостоящих датчиков и регуляторов, а также высокой степени сложности при обработке сигналов.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является упрощение устройства и его настройки за счет упрощения измерений токов и скорости привода постоянного тока.
Технический результат заключается в снижении стоимости и повышении эффективности регулирования привода постоянного тока.
Это достигается тем, что известное устройство для управления приводом постоянного тока, состоящим из источника питания, первый выход которого подключен к первому входу преобразователя тока возбуждения, первый выход которого соединен со входом обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, при этом второй выход источника питания соединен со входом преобразователя тока якоря, первый выход которого подключен ко входу обмотки якоря двигателя постоянного тока, содержащее датчик тока возбуждения, первый вход которого выполнен с возможностью подключения к выходу обмотки возбуждения двигателя постоянного тока, второй его вход выполнен с возможностью подключения ко второму выходу преобразователя тока возбуждения, датчик тока якоря, первый вход которого выполнен с возможностью подключения к выходу обмотки якоря двигателя постоянного тока, а второй его вход выполнен с возможностью подключения ко второму выходу преобразователя тока якоря, регулятор тока возбуждения, выход которого подключен ко второму входу преобразователя тока возбуждения, снабжено дифференцирующим элементом, первым и вторым выделяющими элементами, первым и вторым ключами, первым и вторым запоминающими элементами и компаратором, при этом вход дифференцирующего элемента соединен с выходом датчика тока возбуждения, первый выход дифференцирующего элемента подключен ко входу первого выделяющего элемента, а его второй выход соединен со входом второго выделяющего элемента, первый выход датчика тока якоря соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подсоединен к выходу первого выделяющего элемента, второй выход датчика тока якоря соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к выходу второго выделяющего элемента, выход первого ключа соединен со входом первого запоминающего элемента, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход второго ключа соединен со входом второго запоминающего элемента, выход которого соединен со вторым входом компаратора, выход компаратора соединен со входом регулятора тока возбуждения.
13
14
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления приводом постоянного тока, на фиг. 2 показана временная диаграмма тока якоря двигателя постоянного тока для этапов сохранения и сравнения в начале и конце периода работы компаратора, где I - значение тока на первом запоминающем элементе, I - значение тока на втором запоминающем элементе.
Устройство для управления приводом постоянного тока, состоящим из источника питания 1, первый выход которого подключен к первому входу преобразователя тока возбуждения 2, первый выход которого соединен со входом обмотки возбуждения двигателя постоянного тока 3, при этом второй выход источника питания 1 соединен со входом преобразователя тока якоря 4, первый выход которого подключен ко входу обмотки якоря двигателя постоянного тока 5, содержит датчик тока возбуждения 6, дифференцирующий элемент 7, первый 8 и второй 9 выделяющие элементы, первый 10 и второй 11 ключи, датчик тока якоря 12, первый 13 и второй 14 запоминающие элементы, компаратор 15 и регулятор тока возбуждения 16.
При этом первый вход датчика тока возбуждения 6 выполнен с возможностью подключения к выходу обмотки возбуждения двигателя постоянного тока 3, второй его вход выполнен с возможностью подключения ко второму выходу преобразователя тока возбуждения 2, а его выход соединен со входом дифференцирующего элемента 7. Первый выход дифференцирующего элемента 7 подключен ко входу первого выделяющего элемента 8, а его второй выход соединен со входом второго выделяющего элемента 9.
Первый вход датчика тока якоря 12 выполнен с возможностью подключения к выходу обмотки якоря двигателя постоянного тока 5, а второй его вход выполнен с возможностью подключения ко второму выходу преобразователя тока якоря 4. Первый выход датчика тока якоря 12 соединен с первым входом первого ключа 10, второй вход которого подсоединен к выходу первого выделяющего элемента 8. Второй выход датчика тока якоря 12 соединен с первым входом второго ключа 11, второй вход которого подключен к выходу второго выделяющего элемента 9. Выход первого ключа 10 соединен со входом первого запоминающего элемента 13, выход которого соединен с первым входом компаратора 15. Выход второго ключа 11 соединен со входом второго запоминающего элемента 14, выход которого соединен со вторым входом компаратора 15. Выход компаратора 15 соединен со входом регулятора тока возбуждения 16, выход которого подключен ко второму входу преобразователя тока возбуждения 2. Первый 8 и второй 9 выделяющие элементы представляют собой диоды.
Устройство для управления приводом постоянного тока работает следующим образом.
Измеренное значение тока обмотки возбуждения двигателя постоянного тока 3, снятое с помощью датчика тока возбуждения 6, поступает на вход дифференцирующего элемента 7. В случае, когда ток возбуждения двигателя постоянного тока возрастает, то есть сигнал на выходе дифференцирующего элемента 7 имеет положительный знак, первый выделяющий элемент 8 переходит в проводящее состояние, что разрешает работу первого ключа 10, с помощью которого значение переднего фронта тока якоря двигателя постоянного тока с датчика тока якоря двигателя постоянного тока 12 будет сохранено на первом запоминающем элементе 13. Второй выделяющий элемент 9 в это время остается закрыт.
Если же ток возбуждения двигателя постоянного тока имеет спадающий характер, то есть сигнал на выходе дифференцирующего элемента 7 имеет отрицательный знак, второй выделяющий элемент 9 переходит в проводящее состояние, а первый выделяющий элемент 8 в это время остается закрыт, что дает разрешение на работу второго ключа 11, с помощью которого значение заднего фронта тока якоря двигателя постоянного тока с датчика тока якоря двигателя постоянного тока 12 будет сохранено на втором запоминающем элементе 14.
Как показано на фиг. 2, сохраненные первым 13 и вторым 14 запоминающими элементами сигналы поступают на компаратор 15, который выделяет разницу сигналов и выдает управляющее воздействие на регулятор тока возбуждения 16, который в свою очередь подает команду на повышение или снижение тока возбуждения двигателя постоянного тока.
Таким образом, достигается более эффективное регулирование привода постоянного тока за счет отказа от использования громоздкого и дорогостоящего тахогенератора в пользу структуры, состоящей из элементарных полупроводниковых элементов.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет снизить стоимость и повысить эффективность регулирования привода постоянного тока за счет упрощения устройства и его настройки путем упрощения измерений токов и скорости привода постоянного тока за счет снижения количества датчиков и оптимизации оценки и регулирования токов.