5.3. Регулятор скорости
Принципиальная схема регулятора скорости представлена на рис.6. Он состоит из двух инверсных усилителей У1 и У2. Коэффициент усиления У1 регулируется резистором R16, коэффициент усиления У2 равен единице. С выхода усилителя У2 подается сигнал управления на ЛПУ и через резистор R22 и диод V6 на вход на вход регулятора тока, а с выхода У1 – сигнал поступает также на регулятор тока через резистор R21 и диод V5. Однако, оба сигнала на вход регулятора тока одновременно не подаются, так как один из сигналов зашунтирован логическим переключающим устройством, которое в одном состоянии закорачивает сигнал после R21, соединяя его с общим «0», а во втором состоянии – сигнал после R22. Когда в ЛПУ выключены оба плеча, то закорачивается на общий «0» сигнал, поступающий на вход регулятора тока. Таким образом, осуществляется реверсирование суммирующего усилителя и уменьшение напряжения управления на входе регулятора тока до минимального значения в период бестоковой паузы при переключении логики.
Регулятор скорости имеет 3 входа через резисторы R12, R13 и R14.
Рис.6. Схема регулятора скорости
5.4. Датчик напряжения
Датчик напряжения предназначен для фильтрации выходного напряжения преобразователя, гальванической развязки и формирования сигнала обратной связи по напряжению преобразователя, т.е. по скорости электропривода.
Принципиальная схема датчика напряжения представлена на рис.7. Он состоит из генератора Ройера, RC – фильтра, коммутатора напряжения, декоммутатора напряжения и дифференциального усилителя.
Генератор Ройера преобразует постоянное напряжение 24В в переменное прямоугольной формы частотой 1,8 кГц. Он состоит из торроидального трансформатора с сердечником на пермаллое, обладающего прямоугольной петлей гистерезиса.
Резисторы R20, R21 и R23 и емкость С10 образуют RC – фильтр для фильтрации пульсации выходного напряжения преобразователя.
Рис.7. Схема датчика напряжения
В коммутатор входят транзисторы V12, V14 и вторичная обмотка трансформатора гальванической развязки Т1, в декоммутатор входят транзисторы V11, V13 и первичная обмотка трансформатора Т1.
Этот узел позволяет передавать постоянное напряжение переменной полярности и обеспечивает гальваническую развязку между входом и выходом. Регулировка коэффициента усиления усилителя А (резистор R22) позволяет изменять глубину обратной связи по напряжению. Резистором R46 производится установка нулевого сигнала на выходе при максимальном коэффициенте усиления усилителя А и отсутствии сигнала на входе. Конструктивно датчик напряжения расположен на печатной плате в блоке питания.
5.5. Система регулирования тока
Принципиальная схема системы регулирования тока представлена на рис.8. Система состоит из трех трансформаторов тока ТА1…ТА3 (см. рис.1), датчика тока, состоящего из трех согласующих трансформаторов (Т2…Т4) и двух трехфазных выпрямительных мостов (V9…V12), а также регулятора тока (РТ).
Интегральный усилитель А5 включен по схеме повторителя. На базу транзистора V10 заведены сигналы гибкой и жесткой обратной связи по току. Кроме того, транзистор V10 совместно с емкостью С10 и резистором R28 образуют интегратор только нарастающего сигнала. Транзистор V15 переключает постоянную времени вышеуказанного интегратора по сигналу от датчика тока. Гибкая обратная связь по току заводится на базу тиристора V10 от датчика тока через емкость С9 и резистор R32, а жесткая обратная связь – через стабилитрон V11, включенный в качестве порогового элемента, и резисторы R30 и R29. Транзистор V8 предназначен для отключения транзистора V15 и подключения транзистора V10 по сигналу от датчика тока. Для примера рассмотрим работу регулятора тока при реверсе тока в силовой цепи, когда логическим переключающим устройством от входа регулятора тока отключается усилитель У2 и подключается усилитель У1 регулятора скорости (см. рис.6, рис.9 и описание процесса реверса к рис.1 и рис.2). Когда напряжение на выходе У1 станет больше Uос, т.е. будет подана команда на переключение ЛПУ, и ток в силовой цепи уменьшится до нуля, ЛПУ переключится. Напряжение на выходе регулятора тока в момент переключения ЛПУ, т.е. в период времени, когда обе группы ЛПУ будут находиться в выключенном состоянии, скачкообразно станет равно нулю.
Ранее заряженная емкость С10 разрядится по цепи диод V14- интегральный усилитель А5-R28 практически без задержки во времени. После переключения ЛПУ на выход регулятора тока подключится выход У1 регулятора скорости, напряжение которого будет близко к максимальному. Начинается заряд емкости С10 по цепи: транзистор V15, открытый через резисторы R35 и R40 от источника -24В, - диод V13-конденсатор С10 – резистор R28 – выход А5 с малой постоянной времени равной С10хR28, а следовательно и ускоренное увеличение выходного напряжения регулятора тока до момента появления тока в силовой цепи. При подходе управляющих импульсов к рабочей зоне тока (вначале появляется прерывистый ток) в момент появления первого короткого пульса тока транзистор V8 закроется сигналом от датчика тока через диод V17 и резистор R39 на период действия этого пульса и через диод V12 закроет транзистор V15. Емкость С10 в этот момент будет продолжать заряжаться по цепи транзистор V8 –амиттер-база транзистора V10 – резистор R34 – конденсатор С10-резистор R28 уже с большей постоянной времени равной С10хR28хh21, где h21 – коэффициент усиления транзистора V10.
Большая постоянная времени интегрирования регулятора тока больше малой постоянной времени в число раз, равное коэффициенту усиления транзистора V10. После окончания пульса тока транзистор V15 снова откроется, а V8 закроется, и регулятор тока перейдет на малую постоянную времени интеграции. Импульсы быстрее входят в рабочую зону. Следующий импульс тока будет длиннее предыдущего и доля времени, занятая большей постоянной времени регулятора тока станет больше. Во время следующей паузы доля времени малой постоянной времени станет еще меньше, а большей постоянной времени еще больше и т.д. до тех пор, в якорной цепи не установится непрерывный ток, после чего регулятор тока выйдет на большую постоянную времени интегрирования. Причем, это имеет место только при нарастании сигнала управления на входе регулятора тока. При его уменьшении емкость С10 будет разряжаться до заданного напряжения по цепи: диод V14-А5-R28, т.е. регулятор тока превратится практически в безинерционное звено. Таким образом, при выводе импульсов из бестоковой зоны в рабочую область с номинальным током, регулятор тока при прохождении зоны прерывистых токов многократно производит переключение постоянной времени
Рис.8. Схема регулятора и датчика тока
интегрирования, обеспечивая в начальной области прерывистых токов среднюю постоянную времени интегрирования, близкую к малой постоянной времени и затем, постепенно увеличивая ее, доводит до большей постоянной времени при непрерывном токе. Так как степень пульсации тока зависит от характера нагрузки (величины индуктивности в якорной цепи), а также от режима работы, например, с уменьшением скорости возрастает величина пульсации тока, регулятор тока «выбирает» среднюю постоянную времени интегрирования, как в статических режимах, так и в динамике, обеспечивая автоматически самоподстройку, т.е. адаптацию (приспособление) к фактическому режиму работы электропривода.
При резких набросах нагрузки, например, приложение механического тормоза или заклинивании привода, сигналом от датчика тока в начале по цепи конденсатор С9 – резистор R32, а затем по цепи стабилитрон V11-R30-R29 откроется транзистор V10 и емкость С10 разрядится по цепи диод V14- транзистор V8- эмиттер-коллектор транзистора V10, т.е. без резисторов в цепи разряда. Это приведет к отбросу импульсов без задержки во времени, т.е. регулятор тока в этом случае превращается в безинерционное звено. В силовой цепи устанавливается ток по величине равный установке токовой отсечки.
При правильной настройке регулятора тока все переходные процессы, включая резкие набросы нагрузки и реверс тока, проходят без перерегулирования тока выше уставки токоограничения во всем диапазоне нагрузок и скоростей. Суммарное время бестоковой паузы при правильной настройке составляет 20-30 мс.
Рис.9. Диаграмма работы регулятора тока при реверсе
|
