Способ управления тиристорным электроприводом

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, по которому на каждом интервале проводимости выбирают очередную фазу ЭДС сети, которую подключают к электродвигателю на следующем интервале проводимости , формируют напряжение задания тока, пропорциональное заданному максимальному значению тока якоря электродвигателя, и напряжение, пропорциональное заданному среднему значению скорости электродвигателя , непрерывно измеряют мгновенные значения тока якоря, скорости электродвигателя , фазового угла выбранной фазы ЭДС сети и напряжения этой фазы, на основе измеряемых сигналов на каждом дискретном интервале времени формируют напряжение, соответствующее прогнозируемой траектории тока на следующем интервале проводимости в ускоренном масштабе времени, это напряжение сравнивают с напряжением задания тока и по результатам сравнения на каждом дискретном интервале формируют.управляющее напряжение вентиля в выбранной фазе, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия регулирования, дополнительно непрерывно измеряют статическую составляющую тока якоря, определяют значение заданного угла управления , соответствующего установившейся работе электродвигателя с за данной скоростью, на каждом дискретном интервале времени интегрируют в ускоренном масштабе времени разность напряжений, пропорциональных прогнозируемой траектории тока и статическому току, при этом ограничивают длительность интервала интегрирования в ускоренном масштаа бе времени моментом;соответствующим со открыванию вентиля с заданным углом о управления в следующей за выбранной фазе, запоминают результат интегриvj рования до конца дискретного интервала , сравнивают в конце каждого дискретного интервала прогнозируемые значения тока и скорости с заданными и формируют управляющее напряжение вентиля в выбранной фазе в конце того дискретного интервала , на котором значения прогнозируемых тока и скорости не превосходят соответствунлцих заданных значений.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЭ1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Р 5/06 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTGPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3701368/24-07 (22) 17.02.84 (46) 23.07.85. Бюл. й.- 27 (72) С.К. Козырев, И.В. Воронежцев, А.Н. Ладыгин, В.В. Холин, А.В. Би— рюков и В.M. Хуторецкий (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской .Революции энергетический институт (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Поздеев А.Д. и др. Динамика вентильного электропривода постоянного тока. М., "Энергия", 1975, с. 51.

Авторское свидетельство СССР

N - 8012 15, кл. Н 02 P 5/06, 1981. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТНРНСТОРНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, по которому на каждом интервале проводимости выбирают очередную фазу ЭДС сети, которую подключают к электродвигателю на следующем интервале проводимости, формируют напряжение задания тока, пропорциональное заданному максимальному значению тока якоря электродвигателя, и напряжение, пропорциональное заданному среднему значению скорости электродвигателя, непрерывно измеряют мгновенные значения тока якоря, скорости электродвигателя, фазового угла выбранной фазы ЭДС сети и напряжения этой фазы, на основе измеряемых сигналов на каждом дискретном интервале времени формируют напряжение, соответствующее прогнозируемой траек„„SU„„1169127 А тории тока на следующем интервале проводимости в ускоренном масштабе времени, это напряжение сравнивают с напряжением задания тока и по результатам сравнения на каждом дискретном интервале формируют. управляющее напряжение вентиля в выбранной фазе, отличающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия регулирования, дополните-. льно непрерывно измеряют статическую составляющую тока якоря, определяют значение заданного угла управления, соответствующего установившейся работе электродвигателя с заданной скоростью, на каждом дискретном интервале времени интегрируют в ускоренном масштабе времени разность напряжений, пропорциональных прогнозируемой траектории тока и статическому току, при этом ограничивают длительность интервала интегрирования в ускоренном масштабе времени моментом соответствующим открыванию вентиля с заданным углом управления в следующей за выбранной фазе, запоминают результат интегрирования до конца дискретного интервала, сравнивают в конце каждого дискретного интервала прогнозируемые значения тока и скорости с заданными и формируют управляющее напряжение вентиля в выбранной фазе в конце того дискретного интервала, на котором значения прогнозируемых тока и скорости не превосходят соответствующих заданных значений.

1 1169

Изобретение относится к электро-, технике, в частности к быстродей-. ствующим электроприводам постоянного тока с питанием якоря двигателя от тиристорного управляемого выпря5 мителя, и может быть использовано в быстродействующих электроприводах постоянного тока, например, для приводов нажииных устройств, летучих ножниц и т.п. S0

Целью изобретения является повышение быстродействия регулирования скорости тиристорного электропривода.

На фиг. 1 показана структурная схема одного из вариантов устройства для реализации способа; на фиг.2— графики переходных процессов отработки скачка сигнала задания скорости по предлагаемому способу.

Устройство содержит тиристорный преобразователь .1, подключенный к якорю 2 электродвигателя постоянного тока, датчик 3 тока якоря, датчик 4 скорости, датчик 5 статической составляющей тока 5, цва входа которого соединены с выходом датчика 3 тока и с выходом датчика 4 скорости. Тиристоры преобразователя соединены с блоком 6 формирования и распределения импульсов, второй выход которого соединен с узлом 7 задания текущего угла. Второй вход узла 7

I задания текущего угла соединен с сетью, подключенной к преобразователю 1. Узел 7 задания текущего угла имеет три выхода, один из которых соединен с входом блока 6 формирования и распределения импульсов, а два других соединены соответственно с двумя входами моделирующего бло"ка 8. Другие три входа моделирующего блока 8 подсоединены к выходам датчика 3 тока, датчика 4 скорости и датчика 5 статического тока.

Один из входов моделирующего блока 8 соединен с выходом функционального преобразователя 9. На один из входов функционального преобразова-, теля 9 подается сигнал задания скорости Я, а второй вход соединен с выходом датчика 5 статического тока. Сигнал задания скорости Q подается на один из входов схемы 10 сравнения скоростей, другой вход которой соединен с первым выходом моделирующего блока 8. Сигнал задания максимального тока Х м подается на один из входов схемы 11

127 2 сравнения токов, другой вход кото.рой соединен с вторым выходом моделирующего блока 8. Выход схемы 11 сравнения токов соединен с одним из входов триггера 12, другой вход которого соединен с вторым выходом узла 7 задания текущего угла. Выход схемы 10 сравнения скоростей, выход триггера 12 и третий выход моделирующего блока 8 соединены с тремя входами элемента И 13, выход которого подключен к блоку 6 формирования и распределения импульсов

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Импульсы управления на тиристоры преобразователя 1 подаются от формирователя — распределителя 6 в моменты, определяемые срабатыванием схемы И 13. Датчики тока 3 и скорости 4 измеряют соответственно мгновенные значения тока . и скорости

Я двигателя. Датчик 5 статического тока вычисляет текущее значение статического тока на основе мгновенных значений тока Х и скоростиЯ.. Узел 7 задания текущего угла вырабатывает текущее значение угла Ы„ на очередном тиристоре, готовом к включению. Сигнал р для запуска моделирующего блока 8 и сигнал

Vg включения очередного тиристора м при максимальном угле включения

1=о „щ .Узел 7 задания текущего угла синхронизуется с питающей сетью и управляется сигналом 1, содержащим информацию о том, какой из вентилей будет включен блоком 6 формирования и распределения импульсов.

Функциональный преобразователь 9 вычисляет на основе сигнала задания Я,и сигнала с датчика статического тока Х величину угла управления о(, соответствующую установившемуся режиму работы со скоростью

Я и статическим током Хс ъ+ Хс 7( д, = arccos(— : — - — - — ) (1)

Г sin Ti/m m где ш — число фаз выпрямления преобразователя.

В начале каждого интервала дискретности узел 7, задания текущего угла формирует новое значение угла ю „ и вырабатывает синхросигнал р. По этому синхросигналу р в моделирующий блок 8 заносятся текущие значения величин тока Х, ста1169127 4 ших угла а ., из моделирующего блока

8 подается на вход элемента И 13 сигнал логической "1". Сигнал запуска на блок 6 формирования и распределения импульсов с элемента И

13 подается при условии.. тического тока Ic скорости Я

1э угла c(и начинает производиться моделирование кривых предсказываемых значений скорости Я и тока

Iqp в ускоренном масштабе времени.

Масштаб. времени выбирается из условия, что за один интервал дискретности необходимо промоделировать процесс длительностью до 180 эл.град.

При выбираемом интервале дискретнос- 10 ти длительностью 55,5 мкс, что соответствует одному электрическому градусу, масштаб времени m< с которым производится ускоренное моделирование, равен m< = 1/180. 15

Уравнения, в соответствии с которыми производится ускоренное моделирование прогнозируемого процесса, представляют собой дифференциальные уравнения, описывающие динамику силовой части тиристорного электропривода постоянного тока, но отличающиеся от них масштабом времени

dX np

Тш- —— д соз(— — t — ) -Яп -X 25

m m AP "Р (2) с1Я р dt ïð - с где Ы вЂ” угловая частота сети; . 30

Т вЂ” электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя;

Т® — электромеханическая постоянная времени электропри35 вода;

t — текущее время с момента естественной коммутации тиристора.

Предсказываемое значение скорос- 4О ти Я„ сравнивается с сигналом задания скорости Я схемой 10 сравнения. Логический сигнал, определяемый условием й„р Я подается на элемент И 13. Предсказываемое зна- 45 чение тока X сравнивается с сигналом задания максимального тока T „„: схемой 11 сравнения. При выполнейии условия Хдр У Ч> триггер 12 переключается в нулевое состояние, а в единичное состояние его переключают импульсы р с выхода узла 7 задания текущего угла, запускающие моделирующий блок 8. При углах управ55 мФ ления а „ Ы вЂ, вычисляемых модели 1 рующим блоком электропривода 8 в ускоренном масштабе времени, боль.

v=(gÄ sL ) n(z„cz ) д(a а (При адекватности моделирующего блока 8 силовой части тиристорного электропривода, после включения очередного тиристора в момент, когда по окончании очередного интервала дискретности предсказываемая скорость Я„ на выходе блока 8 становится мейьше заданной Я, реальная скорость электропривода становится равной заданной к моменту времени, соответствующему углу о для очередного вентиля. Переходные процессы регулирования скорости по . этому способу заканчиваются за один — два интервала дискретности тиристорного преобразователя. Пример процесса регулирования скорости Я по предлагаемому способу показай на фиг. 2. Длительность интервала дискретности для переходного процесса соответствует одному электрическому градусу. До момента времени

С первый и второй тиристоры (фиг.g) открывались с углом, соответствующим установившемуся режиму с первоначальным сигналом задания скорости g .

В момент времени t скачком no f дается новый сигнал задания скорости g. . Начиная с этого момента времени, прогнозируемые значения скорости и тока вычисляются моделирующим блоком с учетом нового сигнала задания скорости Й> . Непосредственно после скачка задания третий тиристор не открывается, так как

I прогнозируемое значение скорости в момент времени t соответствующий углу a(для четвертого вентиля, больше Я . И, наконец, прогноз изменения скорости, проведенный на очередном интервале дискретности непосредственно перед моментом време-, ни и, показывает, что если открыть третий тиристор в момент времени

t, то к моменту t скорость не превышает заданную., Тогда после включения третьего тиристора в момент времени t> (фиг. 2) величина скорости Я. в реальном масштабе времени к моменту Йз, соответствующему углу

1169127 вым допускам дополнительную про;дукцию.

О 00

O0r

0,00

005

Составитель М. Кряхтунова

Редактор А. Сабо Техред Ж.Кастелевич Корректор Л Бескид

Заказ 4627/52 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал /IIII "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

01, достигает заданного значения

Q . Однако производная скорости прись=а еще не соответствует установившемуся режиму. После включения четвертого тиристора в момент времени t процесс регулирования пракФ тически заканчивается, и после включения пятого тиристора в момент времени t скорость колеблется в кваЙ зиустановившемся режиме, соответствующем заданному значению.

Применение предлагаемого способа управления тиристорным электроприводом позволит повысить производительность, например летучих ножниц, и получить за счет повышения точности регулирования и быстродействия злектроприводов нажимных устройств в результате сниIp жения брака и прокатки по минусо