SU1003280A2 - Электропривод посто нного тока с минимизацией потерь в двигателе - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С Изобретение огносигс  к электротехнике , в частности к регулируемому электро приводу посто нного тока, управл емому по цепи  кор  и возбуншени  двигател  посто нного тока, По основному авт. св. № 663 Об 2 извес тен электропривод посто нного тока с мини мизацией потерь в двигателе, содержащий датчики тока возбуждени  и напр жени  на  коре, последовательно соединенные .датчик скорости, функциональный преобразователь и блок перемножени  с пoдключeнньDvI к его второму входу датчиком тока  кор , а также регу- . л тор возбуждени , к входу которого под ключен блок интегрировани , с трем  вхо дами, которые соединены соответственно с выходом блока перемножени , с выходом датчика напр жени  на  коре и с выходом датчика тока возбуждени . Управление электроприводом осуществл етс  по закону .G)K44(4RJ--0(1) ПОТЕРЬ В ДВИГАТЕЛЕ МИНИМИЗАЦИЕЙ Оптимальность процесса по критерию минимума потерь обеспечиваетс  выражением (I) только в установившемс  режиме . Однако во многих электроприводах переходные процессы занимают значительное врем  по сравнению со временем всего цикла работы. Это приводит к необходимости учета и минимизации потерь не только в установившемс  режиме, но в переходных процессах электропривода Cl. Недостатком известного устройства  вл етс  невозможность обеспечени  оптимального по потер м энергии динамического режима разгона электропривода. Цепь изобретени  - повышение КПД путем минимизации потерь электроэнергии в переходном процессе разгона электропривода . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в электропривод включены микропроцессор , ключ, регул тор тока  кор , датчик момента сопротивлени  и задатчик скорости, причем выходы датчиков тока возбуждени , скорости, тока  кор , напр жени  на  коре, момента сопрогивлени  и задагчика скорсюги соединены с входа1ми микропроцессора, первый выход которого св зан с входом регул тора тока  кор , два других выхода - с двум  входами ключа, третий вход которого соединен с выходом блока интегрировани  а выход ключа соединен с входом регул  тора возбуждени . На фиг, I показйна блок-схема электропривода; на фиг. 2 - область определени  функции потерь; на фиг. 3 -i блоксхема функционировани  микропроцеЪсора, Электропривод (фиг. 1) содержит последовательно соединенные датчик I скорости , функциональный преобразователь 2, блок 3 перемножени , блок 4 интегрировании с коэффициентом интегрировани  , св занный с регул тором 5 тока воз буждени  датчик 6 тока  кор , соединенный с вторым входом блока 3 датчик 7 тока возбуждени , св занный с вторым входом блока 4 с коэффициентом интегрировани  К , датчшс 8 напр жени  на  коре,боединенный с третьтл входом блока 4 с коэффициентом интегрировани  Kg, макропроцессор 9, ключ 10, датчик II момента сопротивлени , регул тор 12 тока  кор  и задатчик 13 скорости Выходы датчиков I, 6, 7, 8 и 9 и задатчика 13 соединены с входами микропроцессора 9, один выход которого св зан с регул тором 12, два других выхода - с двум  входами ключа Ю, третий вход которого соединен с выходом блока 4, а выход ключа Ю св зан с входом регул  тора 5, . Снижение полных потерь за врем  раз гона достигаетс  за управлени  с более точнь1М определением минимума функции потерь Р ( , W ) с учетом момента статического сопротивлени  Mj4 а допустимой области изменени  тока  кор  Э и потока возбуждени  Ф при ограничении напр жени  в-цепи  кор . Задача оптимального управлени  переходнымпроцессом разгона от скорости омд до Шг. { ) по мит1имуму полных потерь в двигателе посто нного тока заключаетс ; в выборе таких законов изменени  тчэка  кор  -Э и потока возбуждени  |) , которые обеспечивают миними зацию энергии потерь, выцел ющихс  в цви гателе за врем  Т переходного процесса Qrjflp cai (2) с учетом ограничений ,х где APj 4PJ АР(+ДРр+ЛР - полные потери в двигателе : ДР-j JQ RS - потер  в обмотке  ко4Рсгп 6 (u) ) - потер  в ЛРй Л PR( Ф ) 31 RO - в обмотке возбуждени ; ДР (tu ) - механические потери; 3 5t - токи  кор , возбуждени  :и магнитный поток двигател , соответственно; Ly - скорость; Rd и Rg - сопротивление  кор  и возбуждени  двигател . Уравнение механического равновеси  двигател  М Ю Ф-ГАсСи;)о| (4) Задача минимизации ( 2)  вл етс  задачей со свободным правым концом и незакрепленным временем.. Заменим t В ( 2) на uj из (4). Тогда, пренебрега  длительностью, электромагнитных процессов, получим задачу оптимального управлени , свод5Ш1уюс  к минимизации интеграла с фиксированными пределами .. J С - КГФ-- ( JлсJ Минимум выражени  (5) достап-аетс  при минимизации подынтегральной функции F { ) в текущий момент времени . Запишем выражение дл  F ( ) в ввде ., ( F(-)F(x,v) ъ 2 2 X +:/Sp У -Лс ™ ,-. 3ef. ); c-ffiT /K; (u,) ,,А.0, x:y-yu,(,o в 5) полагаетс , что мапшгна  сиетема машины не насыщена г. е. Ф -Зц , что не искажает сути задачи (кривую насыщи1и  учитываем ограничением тока возбунодени  D из (3)). Область оп- ределени  (фиг, 2) F( ) определ етс  ограничени ми (3) и уравнением Umc(x x-{Ri V На фиг. 2 нанесены область определени  F ( X , у ) - пр моугольник ACRN и лини  . -X S const При Jt5( const минимум . F(x , у} при каждом фиксированном W достигаетс  без учета ограничений при X .- V , откуда следует, что если минимум F ( х , у } достигаетс  в точке, принадлежащей фигуре BCD, то эта точка должна лежать на отрезке BE бис сектрисы OU , Если F ( X, у ) имеет минимум в области , то эта точка лежит на ,отрезке АВ. И, наконец, если F( X| ) принадлежит области , то эта точка лежит на отрезке ДЕ. Если точка минимума лежит на отрезке BE, то при X :У получим FU,)C

откуда видно, что при X -р(

art ml п F (.х.,х) -J- с х2

т. е, точка минимум достигаетс  при возможно большем значении произведени  X У , т, е. на ограничени х (3) и (7) - точка Е.

ч

(е)Ус (е

4 mc,) 1О

dFU.y)

услови 

-0. 0

полуЭх

X 42VX-K 0

Claims (1)

1. где 806 Если пр ма  (7) не пересекаетс  с пр моугольником ACRN , т. е. при малых 00 и , то минимум F (х,) при вьтолнении ( Но) достигаетс  в точке, принадлежащей отрезку RN . В том случае i motx Определим стационарную точку по X Var X v-2yu..x-:/(ч-Р) () J/TM tb).,x). Дл  режима разгона |($-) При возрастании w пр ма  (7) пересекает фигуру ACRN и конец достигает точки (12), что соответствует U -U При дaльнeйшavI возрастании to точка, доставл юща  минимум F (5,У ), переходит на отрезок ДМ (U U.,,). Цл  определени  точки минимума в этом случае подставим в F (х, У ) выражение полученное из (7). Тогда, подставив (13) в ( 6), получим F.U,y)C l jTTdX -:i - nRdif/i e ( Дл  гонки минимума F { X, У ), пе са щей на пр мой (7) дл  разгона справедливы услови  шах ma;t e X niin1 1КаТ i V ni1n( mcix (KeW В эгрм случае управл ющим воздействи ем  вл етс  i, гак как (по цепи  ко- . , р  (Измен тьс  не можег, поскольку ,)С . ЕСЛИ условие (Ю) не выполн етс , е. пр ма  Х V пересекает грань CR , то из (6,9) х гпах Р Р гоне -Переход  в исходный переменный, алг ритм оптимального управлени  электродв гателем по минимуму потерь предетав шет собой блок-схему функционировани  микропрсграЛШНого вьгчисга тельного бло ка (фиг. 3). Работа электропривода происходит в двух режимах: .статическом (сюда включено и тормоЖЕНие) и динамическом режиме разгона. Оптимизаци  статического режима 1и торможени ) присходит согла но формуле (I). При этом в работе учас вуют датчик 7 гока возбужде1ш , датчик 1 скорости, датчик 6 тока  кор , датчик 8 напр жени  на  коре, функциональный преобразователь 2, блок 3 перемножени , блок 4 интегрировани . Управл емы ключ Ю осуществл ет автоматическое, переаключение управлени  со статическог режима на динамический при (л) - и 6 и обратно при 7/g дл  некоторой величины 6 О , выбираемой при настройке . У правление; ключом Ю осуществл етс  от микропроцессора 9 сигналом К (Kf, I - разгон электропривода, К О - статический режим). В режюу1е разгона происход т коммутации ключа Ю и управление процессом организуетс  микропроцессором 9, На выход микропроцессора 9 подаютс  сигналы с задатчика 13 скорости с датчиков 1, 6, 7, 8 и 11. Микроnpoixeccop У производит обработку сигналов согласно алгоритму (фиг. 3), На двух выходах микропроцессора 9 формируетс  сигнал задани  тока возбуждени , который подаетс  через ключ 10 на вход регул тора 5 тока возбуждени , и сигнал задани  тока  кор , который подаетс  на вход регул тора 12 тока  кор . Таким образом обеспечиваетс  оптимальное по потер м энерпш функционирование электропривода как в статическом, так и в динамическом (разгон) режимах работы. Формула изобретени  Электропривод посто нного тока с минимизацией потерь в двигателе по авт. св. N 663О52, отличающийс  тем, что с; целью повышени  его КПД путем минимизации потерь электроэнергии в переходном процессе, в него введены микропроцессор ключ, датчик момента сопротивлени , регул тор тока  кор  и задатчик скорости, причем выходы датчиков тока возбуждени , скорости, тока  кор , напр жени  на  коре, момента . сопротивлени  и задатчика скорости соединены С входами: микропроцессора, первый выход которого соединен с входом регул тора тока  кор  два других выхода - с двум  входами ключа, третий вход которого соединен с выходом блока интегрировани , а выход ключа соединен с входом регул тора возбуждени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР № 663052, кл, Н 02 Р 5/О6, 1977.

   о

   Л

   Фиг2

   Г Начало )

   IBSodaHgjopftauuu с I ffamvuKOo I

   /.Я/|/д.,;ш.| Я У У°;а; ;..«j,.,;J(j

   W

     в«

   г - Jrai rS

   йта ; rrM/i / Р;,

   /г

   emtn /fl

   /в . M