Устройство для адаптивного регулирования тока вентильного электропривода

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТР.ОПРИВОДА, содержащее регулятор трка переменной структуры (ПИ в режиме непрерывного тока, И - в режиме прерывистого тока), выход которого предназначен для подключения к преобразователю вентильного электропривода, индикатор наличия тока, подключенный к регулятору тока переменной структуры, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него ; дрполнительно введены узел ограничения , подключенный к. регулятору тока переменной структуры, измеритель временного интервала, соединенный с индикатором наличия тока, блок суммирования и запоминания результата, соединенный первым входом с регулятором тока переменной структуры, два ключа и блок управления, причем . вход блока управления соединен с индикатором наличия тока, а первый выход блока управления - с управляющим входом первого ключа, включенного между узлом ограничения и первым выходом блока суммирования и запоминания результата, второй выход - со вторым входом блока суммирования и запоминания результата,а третий - с управляющим входом второго ключа, включенного между..выходом регулятора тока переменной структуры и третьим входом блока суммирования и .запоминания результа- 2 та, выход-измерителя временных интервалов соединен с четвертым входом блока суммирования и запоминания результатов .

(19) (111

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н 02 P 5 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3234486/24-07 (22) 14.01.81 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) Л.Н.Загальский (71) Ленинградское проектно-экспери- ° ментальное отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектного института "Проектэлектромонтаж" (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 681522, кл. Н,02 P 5/06, 1979. .2. Патент ФРГ Р 1957599, кл. Н 02 P 13/16r 1978 ° (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ TOKA ВЕНТИЛЬНОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащее регулятор тока переменной структуры (ПИв режиме непрерывного тока, И вЂ” в режиме прерывистого тока), выход которого предназначен для подключения к преобразователю вентильного электропривода, индикатор наличия . тбка, подключенный к регулятору тока переменной структуры, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены узел ограничения, подключенный к регулятору тока переменной структуры, измеритель временного интервала, соединенный с индикатором наличия тока, блок суммирования и запоминания результата, .соединенный первым входом с регулятором тока переменной структуры, два ключа и блок управления, причем вход блока управления соединен с индикатором наличия тока, а первый выход блока управления — с управляющим входом первого ключа, включенного между узлом ограничения и первым выходом блока суммирования и запоминания результата, второй выход — со вторым входом блока сумми- Я рования и запоминания результата,а третий — с управляющим входом второго ключа, включенного между выходом регулятора тока переменной ,структуры и третьим входом блока суммирования и .запоминания результа- Я та, выход измерителя временных интервалов соединен с четвертым входом блока суммирования и запоминания результатов.

1067580

30

2. Устройство по п . 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок сум-. мирования и запоминания результата содержит два узла выборки и хранения, ключ и сумматор, причем к первому входу сумматора подключен один узел выборки и хранения, вход которого является третьим входом блока суммирования И запоминания результата, второй и третий входы сумма1 . Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока, содержащих контур регулирования тока.

Известно устройство для адаптив---. ного регулирования тока вентильного электропривода, осуществляющие компенсацию различия динаькческих свойств объекта в режимах непрерыв" ного и прерывистого тока. В известном устройсэве применен регулятор тока переменной структуры, различной для режимов непрерывного и прерывистого тока, причем в. режиме прерывис- того тока передаточный коэффициент интегральной составляющей закона регулирования существенно возрастает, чем .компенсируется увеличение эквивалентного сопротивления якорной цепи в этом режиме $1$.

Наиболее близким техническим решение л к изобретению является уст ройство для адаптивного регулирования тока вентйльного электропривода, содержащее регулятор тока переменной структуры (ПИ вЂ” в режиме непрерывного тока, И - в режиме прерывистого тока 1, выход которого предназначен для подключения к преобразователю вентильного электропривода, индикатор наличия тока, подключенный к,регулятору тока переменной структу« ры Е23.

Недостатком известных устройств является то, что если в режиме. пре.-. . рывистого тока эадакщий сигнал на .входе регулятора возрастает скачком на значительную величину, соответ-. ствукщую установившемуся режиму непрерывного тока, то выходной сигнал .регулятора получит избыточное прира щение из-за повышенного передаточного коэффициента. Когда ток станет непрерывным, передаточный коэФФициент регулятора уменьшится, но ранее ,сфорьйровавшийся избыток выходного сигнала вызывает выброс тока якоря сверх заданной величины. Этот выброс затухает по экспоненте с постоянной тора являются соответственно первым и четвертым входами блока суммирова ния и запоминания результата, выход. сумматора через ключ соединен с другим узлом выборки и хранения, выход которого является выходом блока суммирования и запоминания результата, управлякщий вход ключа является вторым входом блока суммирования и за-. поьянания результата.

2 времени якорной цепи, т .е. относительно медленно по сравнению с быстродействием контура. регулирования непрерывного тока.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя адаптивного регулирования тока вентильного электропривода, содержащее регулятор тока переменной структуры (ПИ - в режиме непрерывного тока, И - в режиме прерывистого тока ), выход которого предназначен для подключения к

15 преобразователю вентильного электропривода, индикатор наличия тока,подключенный к регулятору тока перемен. ной структуры, .дополнительно введены узел ограничения, прдключенный к

20 регулятору тока переменной структуры, измеритель временного интервала, соединенный с .индикатором наличия тока, блок сумьырования и эапомйнания результата, соединенный первым

25 входом с регулятором тока переменной структуры, два ключа и блок управления, причем вход блока управ".. леиия соединен с индикатором напичия тока, а первый выход блока уцравле« ния - с управляющим входом первого ключа, включенного между узлом ограничения и первым. выходом блока суммирования и запоминания результата, второй выход - с вторым входом блока сумьжрования и запоминания результата, а третий - с управлякщим входом второго ключа, включенного межДу выходом регулятора тока переменной структуры и третьим входом блока суммирования и запоминания ре-.

40 зультата, выход измерителя временных интервалов соединен с четвертым входом блока суввврования и запоминания результатов.

Кроме того, блок суммирования и запоминания результата содержит два узла выборки и хранения, ключ и сумматор, причем к первому входу сумнатора подключен один узеп выборки

1067580 и хранения, вход которого является третьим входом блока суммирования и запоминания результата, второй и третий входы сумматора являются соответственно первым н четвертым входами блока суммирования и эапомина- 5 . ния результата, .выход сумматора через ключ соединен с другим узлом выборки и хранения, выход которого является выходом блока суммирования и запоминания результата, управляв- fO щий вход ключа является вторым входом блока суммирования и запоминания результата.

На фиг. 1 представлена схема устройствауна фиг.2 и 3 .- диаграммы,по- 5 яснякицие работу устройства.

Устройство содержит регулятор тока 1 переменной структуры, выход которого предназначен для подключения к преобразователю вентильного 2© электропривода, индикатор наличия тока 2, подключенный к регулятору тока 1 переменной структуры. Кроме того, устройство содержит узел ограничения 3, поцклвченный к регулятору тока 1, измеритель временного ° интервала 4, соединенный с йнцикатором наличия тока 2, блок 5 суммирования и эаповкнания результата, соединенный первым входом с регулятором тока 1, ключи б и 7 и блок управления 8, причем первый вход блока управления 8 соединен с первым выходом индикатора наличия тока 2; а первый выход — с управлякщим входом ключа б, включенного между узлом ограничения 3 и первым выходом блока 5, второй выход - с вторым входом блока 5, а третий — с управляющим входом ключа 7, включенного между выходом регулятора тока 1 и 40 третьим входом блока 5, выход измерителя временных интервалов 4 соединен с четвертым входом блока 5.

Блок 5 содержит узлы выборки и хранения 9 и 10, ключ 11 и сумматор 45

12, причем к первому входу сумматора подключен узел выборки и хранения 9 . вход которого является третьим входом блока 5., второй и третий входы . сумматора 12 являются соответственно первым и четвертым входами блока

5, выход сумматора 12 через ключ 11 соединен с узлом выборки и хранения

10, выход которого является выходом блока 5, управлякщий вход ключа 11 является вторым входом блока 5.

Устройство содержит также сумматор 13, соединенный с регулятором тока 1. Один вход сумматора 13 подключен к индикатору наличия тока 2.

Устройство работает следующим образом.

На входе регулятора тока 1 суммируются сигналы задания 3g и обратной связи Лоо . Последний сигнал поступает также на вход индикатора наличия тока 2, который осуществляет переключение структуры регулятора тока

1 в зависимости от наличия или отсутствия тока.. Измеритель временного ин.тервала 4, выполненный, например, в виде интегратора, сброшен в нуль при наличии тока и производит отсчет длительности бестоковой паузы при отсутствии тока.

Блок управления 8 работает циклически, причем начало цикла формируется при поступлении очередного управлякщего импульса, х,,,... x от тфаэного вентильного преобразователя в начале каждого тока его работы.

Если в конце предыдущего. такта быпа бестоковая пауза (т.е. имеет место режим прерывистого тока), то соответствующий сигнал индикатора наличия тока 2"запоминается в блоке управления. 8 и с его соответствующего выхода поступает на ключ б, эавыкая его в течение всего очередного такта. При этом выходной сигнал узла выборки и хранения 10 передается на вход узла. ограничения 3, чем ограничивается скорость нарастанию выходного сигнала 0 . регулятора тока 1»

Б момент наЧала очередного такта работы вентильного преобразователя выходной сигнал сумматора 12 пропорционален суятке сигналов на выходах следующих звеньев: регулятора тока

1, измерителя временных интервалов

4 и первого узла выборки и хранения

9, где хранится сигнал, запомненный в начале предыдущего такта. Блок управления 8 вырабатывает два последовательных коротких управляквцих импульса g 2 и q.3. Импульс ц 2, выработанный после окончания бестокЬвой паузы замыкает ключ 11, вследствие чего выходной сигнал сумматора 12 запожмнается во втором узле выборки и хранения 10 на весь очередной такт работы вентильного преобразователя. Импульс О 3 замыкает, ключ .б, выходной сигнал регулятора тока

1 запоминается в первом узле выборки и хранения 9 для использования в

;следующем .цикле работы устройства.

Такт работы вентильного преобра зователя представляет собой временной промежуток между двумя последовательными включениями ветвей преобразователя. В режиме. прерывистого тока он состоит из интервала проводимости и бестоковой паузы длительIЪ. ностью . Ha фиг. 2 изображена диаграмма напряжения для трех последовательных тактов работы преобразователя, причем а((п-1 }, oL(w), .4,(И+1) — углы регулиро° вания преобразователя в предыдущем, очередном и наступающем тактах;

1067580 (+1), сй(1+ 1) - предельно допустимые углы регулиро- вания в наступающем такте;

° „(+ бестоковая пауза в (A -1) -м такте;

Ч вЂ” мгновенное напряжение преобразователя;

Š— противо-ЭДС двигателя;

Q — длительность такта в угловых единицах;

m - число фаз преобразователя.

Для того, чтобы ток в наступающем (Yl + 1) -N такте был прерывистым или 15 граннчнс-непрерывным, необходимо выполнение двух условий: включение вентилей очередной ветви должно произойти не ранее, чем прекратится ток предыдущей ветви, т.е. М > р л (и+-л) . (1)

20 длительность тока в (+ 1) -y такте не должна превышать длительности

22 ÉW такта, равной 25 ск(ч+л) ) (ь+л). . В случае, изображенном на диаграмме (фиг, 2), сС, Cn + 1) ъ с4.л(n+ 1), т.е. второе условие является опреде- 30 ляющим для ограничения угла регулирования в следующем такте.

Для режима прерывистого тока кривая напряжения в .интервале проводи- 35 мости незначительно отличается от прямой.Прн пренебрежении этим отличием предельные углы о(л (n+1 ) и4/ e(n+1) . определяются формулами

g„(n ) - 4n)- С4,(й-л)+ a(q)- фм)1 (3). 40

wi(n a) - саум)

Регулятор тока:1 воздействует на вентильный преобразователь таким образом, что приращение угла регулирования дс(пропорционально по величине и противоположно по знаку при-., ращения выходного сигнала регулятора йЧр . Из формул (3) и (4) выте- 50 кают условия ограничения допустимо1 го приращения выходного сигнала регулятора àYp(n + 1) в следующем (и+1) -м такте .. (5) и Чр(ь+л) 4. ь Чар (и+л) причем

Ь Чр,р (и+ Юо (и-4) Vp (N+ ф 6 ) L6 ) е сли Vor (см-л) <О . Ъй. ЕЬФ

2 если Ч© р(п+л) %0 (7

7 где К - масштабный коэффициент;

Чр(п-1) и Vp(n) - выходные сигналы регулятора в начале двух последних т актов .

На фиг. 3 приведены временные диаграммы сигналов на выходе различных элементов устройства, причем обозначения сигналов совпадают с обозначениями узлов на фиг, 1. На фиг. 3 приведена диаграмма управляю- . щих импульсов хЛ ...х„„ а также кривые прерывистого тока двигателя L() и длительности п бестоковых пауз, далее изображены диаграмм выходного напряжения, индикатора наличия тока, измерителя временных интервалов к выходные сигналы .регулятора

Up (n) блока ограничения 3 и блока управления (q1, g 22, ц3) соответственно. Сигнал, поступанхаий в блок ограничения 3 скорости (.Чо„р) от второго узла выборки и хранеййя 10 формируется в соответствии с формулами (6) и (7) в моменты генерирования блоком управления 8 импульсов 2. В течение такта величина Чкр не меняется.

Данное изобретение, ликвидирующее бросок тока, снимает ограничения в настройке адаптивного регулятора, позволяет приблизить быстродействие контура тока в режиме прерывистого тока к предельному. Это открывает воэможность повышения быстродействия для внешнего контура. регулирования скорости, а следовательно, улучшения динамических показателей системы электропривода в целом.

106 75 80

Физ

ВНИИПИ Заказ 11225 56 Ти аж 671 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4