Электропривод постоянного тока
Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированным электроприводам постоянного тока, регулируемым при помощи силовых преобразователей и требующим точного поддержания заданных параметров. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности регулирования. Для достижения цели каждый регулятор в системе управления образован последовательно включенными устройством 7 задания желаемой переходной характеристики, выполненным в виде апериодического звена, блоком 8 сравнения и безынерционным звеном 9. Вход устройства 7 задания желаемой характеристики, являющийся входом регулятора, подключен к выходу предыдущего регулятора. Выход устройства 7 подключен к первому входу сумматора 8, второй вход которого подключен к датчику регулируемой величины. Выход сумматора 8 подключен входу безынерционного звена 9 с большим коэффициентом передачи. Данное устройство, сохраняя апериодический характер переходных процессов, обеспечивает точность и быстродействие электропривода. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
PECflY6ËÈH (51)5 Н 02 P 5/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗО6РЕТЕНИЯМ H ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4176358/24-07 (22) 04. 01. 87 (46) 07. 04.90. Бюл. И! 13 (71) Пермский политехнический институт (72) B.H. Эеров (53) 62-83:621.314.5 (088.8) (56) Электротехническая промышленность. — Сборник, сер. Электропривода, вып. 3, 1980, с. 4-8.
Лебедев E.Ä. и др. Управление вентильными электроприводами постоянного тока. — M. Энергия, 1970, с. 58-59. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированным электроприводам постоянного тока, регулируемым при помощи силовых преобразователей и требующим точного поддержания заданных параметров.
Цель изобретения — повышение быстро-!
ÄÄSUÄÄ 1555793 А 1
2 действия и точности регулирования., Для достижения цели каждый регулятор и системе управления образован последовательно включенными устройством
7 задания желаемой »переходной характеристики, выполненным в виде апериодического звена, блоком 8 сравнения и безынерционным звеном 9. Вход устройства 7 задания желаемой характеристики, являющийся входом регулятора подключен к выходу предыдущего регулятора. Выход устройства 7 под-ключен к первому входу сумматора 8, второй вход которого подключен к датчику регулируемой величины, Выход сумматора 8 подключен к входу безынерционного звена 9 с большим коэффициентом передачн. Данное устройство, сохраняя апериодический характер переходных процессов, обеспечивает точность и быстродействие электропривода. 1 ил.
1555793
Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированным электроприводам постоянного тока, регулируемым при помощи сило5 вых преобразователей и требующим точного поддержания заданных параметров.
Цель изобретения — повышение быстродействия и точности регулирования.
На чертеже изображена структурная схема электропривода.
Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к управляемому преобразователю 2, в цепь управления которого включены последовательно соединенные регулятор 3 скорости и регулятор 4 тока, входы которых соединены соответственно с датчиками скорости 5 и тока 6. При этом регулятор 3 скорости образован последовательно включенными уст- ройством 7 задания желаемой переходной характеристики, выполненным в виде апериодического звена, блоком
8 сравнения и безынерционным звеном 9, регулятор 4 тока образован . последовательно включенными устройством 10 задания желаемой переходной характеристики, также выполненным в виде апериодического звена, блоком
11 сравнения и безынерционным звеном
12, при этом входы устройств 7 и 10 задания желаемой переходной характеристики являются входами регуляторов скорости 3 и тока 4 для подключения задающего устройства 13 и выхода предыдущего регулятора, вычитающие входы блоков 8 и 11 сравнения — входами регуляторов 3 и 4 для подключения датчиков 5 и 6, а выходы безынерционных звеньев 9 и 12 — выходами регуляторов.
Электродвигатель 1 содержит механическую часть 14, якорную цепь 15, 45 звено 16 внутренней обратной связи
IIo ЭДС, звено 17 внутренней связи момента и тока.
Кроме того, на структурной схеме приняты следующие обозначения: 50
Rg — суммарное сопротивление якорной цепи электродвигателя постоянного тока;
С - конструктивная постоянная времени электродвигателя; 55
JR
7+= â€, - механическая постоянная времени электродвигателя; .7 - суммарный приведенный момент инерции электропривода
P — оператор преобразования
Лапласа;
T> = — — постоянная времени якорной
Я цепи электродвигателя;
1 Я - индуктивность якорной цепи;
К,„ — коэффициент тиристорного преобразования;
Т вЂ” малая некомпенсирующая постоянная времени;
К, — коэффициент обратной связи по току якоря;
К, — коэффициент передачи безынерционного звена регулятора тока, Т ; — постоянная времени устройства задания желаемой переходной характеристихи регулятора тока;
K0« — коэффициент обратной связи по частоте вращения;
Ко — коэффициент передачи безынерционного звена регулятора скорости;
Т с — постоянная времени устройства задания желаемой переходной характеристики регулятора скорости; — частота вращения электродвигателя;
М вЂ” момент статического сопротивления;
Хя — ток якоря электродвигателя;
UI — выходной сигнал регулятора тока;
U — выходной сигнал регулятора скорости; сигнал задания установившегося значения скорости.
Электропривод работает следующим образом.
Скачкообразный сигнал задания Ug определяющий требуемое установившееся значение скорости, поступает на устройство 7 задания желаемой пере-, ходной характеристики, формирующее требуемую зависимость входного сигнала от времени. Если сигнал обратной связи Uo отличается от требуемого, с блока 8 сравнения снимается разность названных сигналов и усиливается безынерционным звеном 9. Сигнап с этого устройства (выходной сигнал регулятора скорости U ) подается на устройство 10 задания желаемой переходной характеристики, с которого снимается зависимость требуе1555793 мого сигнала во времени. Этот сигнал сравнивается с сигналом обратной связи Б т и усиливается безынерционным звеном выходной сигнал коУ
5 торого Пт является выходом регулятора тока. Значительные формировки сигналов управления компенсируют постоянные времени, вызывая изменение тока в соответствии с требуемым сиг- 10 налом с устройства 10, т.е. близкий к желаемому переходный процесс. Форсированное изменение тока вызывает изменение скорости, а так как регулятор тока подчинен регулятору 15 скорости, то ток регулируется так, чтобы обеспечить изменение скорости в соответствии с сигналом, снимаемым с устройства 7.
Таким образом, в предлагаемом 20 электроприводе осуществляется заданный быстродействующий процесс регулирования частоты вращения. В установившемся режиме благодаря большим коэффициентам передачи, поддержива- 25 ется высокая точность поддержания регулируемых величин.
Рассматриваются процессы в системе подчиненного регулирования электропривода, начиная с внутреннего кон- З0 тура регулирования тока, состоящего из объекта регулирования: якорной цепи 15 электродвигателя и регулируемого преобразователя 2. Передаточная функция объекта регулирования контура без учета влияния ЭДС, как это обычно принято, имеет вид сд(Р) Ка/С
w(p) = — — - = -- — т„(г) т„г
Т
1 Тм
Т 1
К КО ReK ос, /С
K K3T Rq/C
Кьс
К Кзт В Кос /С Кос, При больших значениях К влияние колебательного звена на переходный процесс контура скорости становится ! незначительным, так как Т с )? Тс,, Тс, и процесс почти полностью определяется устройством эадания желаемой переходной характеристики, в данном случае апериодическим звеном с постоянной времени Т с, в других случаях это может быть любая другая, в том числе оптимальная, по какомулибо критерию зависимость.
Таким образом, быстродействие системы электропривода для предлагаемого технического решения может быть выше, чем в известных системах, Однако безграничное повышение быстродействия системы недопустимо: это связано с невозможностью физической реализуемости узлов с бесконеч.ными коэффициентами передачи, а такw (г)
Z>(P)
U,(P) Kz ply>
Т Р +2 ) ТтР+1
1 = (Т„+ТУ)/2 Т(,Т9.
5 где Тт = Т Т, l
Т (Р) Ктп /Rg
Бт (Р) Т,Т Р2+(Т„+Tp) P+1
40 (1), Иначе ее можно записать в виде
Передаточная функция замкнутого контура тока вместе с регулятором имеет вид 50
Ig(P) 1 Кз зт Ц (Р) Тътг+1 Т 2P2+2 (Т P+1 ! Тт где Т
Т 1
K K yq/R
К
1+К Kmn Kacs /Кя
При больших значениях К, влияние колебательного звена на переходный процесс контура тока становится не1 значительным, так как Тз >? Т, и он почти полностью определяется устройством, задающим желаемый переходный процесс, в данном случае апериодическим звеном с постоянной времени
Т т . Таким образом, с достаточной степенью точности контур тока может быть представлен, как
1(р) >(P(К)т
U (P) Т Р+1
Передаточная функция объекта регулирования контура скорости имеет
Передаточная функция замкнутого контура скорости имеет вид
Р) Р2 1 К ñ. и,(Р) т„г+1 т."г +т, г+1
1555793
Тт
>р<4 где Т„ „ — эквивалентная постоянная времени, соответствующая предельному быстродействию контура тока.
Формула и з обретения
Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к управляемому преобраэоСоставитель В.Кузнецова
Редактор Г. Гербер Техред М,Ходанич Корректор Н. Ревская;
Подписное
Тираж 450
Заказ 560
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101 же по условиям устойчивости. Посколь" ку предлагаемые регуляторы не обеспечивают абсолютной устойчивости систем|, то реальное быстродействие, при котором система устойчива, зависит от конкретного соотношения величин постоянных времени Т„ и Т т .
Значение быстродействия, при котором гарантирована устойчивость после замыкания контура скорости вателю, в цепь управления которого включены последовательно соединенные регуляторы скорости и тока, входы которых соединены соответственно с датчиками скорости и тока, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования, каждый регулято1 образован последовательно включенными устройством задания желаемой переходной характеристики, выполненным в виде апериодического звена, блоком сравнения и безынерционным звеном, при этом вход устройства задания желаемой переходной характеристики является входом регулятора для подключения задающего устройства или выхода предыдущего регулятора, вычитающий вход блока сравнения — входом регулятора для подключения датчиков, а выход безынерционного звена — выхо дом регулятора.
