Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода валков клетей непрерыв- . ных прокатных станов. Снижение колебательности и улучшение динамических характеристик обеспечивается за счет введения второго функционалького преобразователя 16, причем выход пропорционального усилителя 6 регулятора 5 через функциональный преобразователь 9, а выход интегрального усилителя 7 регулятора скорости через функциональньй преобразователь 16 подключены к входам сумматора 10. Дополнение злектропривода функциональными преобразователями обеспечивает оптимальную по быстродействию отработку площади регулирования А Ф, возникающую под действием ударных нагрузок, соответственно снижается колебательность регулирования ско (Л рости. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (др 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л ! с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3763193/24-07 (22) 28.06.84 (46) 15. 10.86. Бюл. М 38 (71) Государственный проектный институт Электротяжхимпроект" (72) И.Л,Прудков,, (53) 62-83:621.314.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 913541, кл. Н 02 Р 5/06, 1980, Заявка ФРГ 11 2337722, кл. Н 02 Р 5/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

В 1156229, кл. H 02 Р 5/06, !984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к элект ротехнике и может быть использовано для привода валков клетей непрерывных прокатных станов. Снижение колеЛ0„„1264286 А 1 бательности и улучшение динамических характеристик обеспечивается за счет введения второго функционального преобразователя 16, причем выход пропорционального усилителя 6 регулятора 5 через функциональный преобразователь 9, а выход интегрального усилителя ? регулятора скорости через функциональный преобразователь 16 подключены к входам сумматора 10. Дополнение электропривода функциональными преобразователями обеспечивает оптимальную по быстродействию отработку площади регулирования л 4, возникающую под действием ударных нагр.-зок, соответственно снижается колебательность регулирования скорости. 3 ил.

1 126428

Изобретение относится к электротехнике, а .именно к системам подчиненного регулирования электропривода, и может применяться для привода валков клетей непрерывных прокатных станов — сортовых,заготовочных,черновых групп непрерывных широкополосных трубопрокатных станов, Цель изобретения — снижение колебательности и улучшение динамических 10 характеристик электропривода при обработке воздействий ударных нагрузок.

На фиг.1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.2 — 1э временные диаграммы момента и рассогласований по скорости и по углу; на фиг.3 — зависимости, реализуемые функциональными преобразователями.

Электропривод содержит электродви- 20 гатель 1, подключенный к силовому и преобразователю 2 с системой 3 регулирования тока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик 4 интенсивности и 25 регулятор 5 скорости, выполненный в виде параллельно включенных пропорционального 6 и интегрального 7 усилителей, а также датчик 8 тока и функциональный преобразователь 9, ЗО реализующий зависимость

Сигнал задания ь) на скорость электродвигателя 1 от задатчика 4 интенсивности сравнивается с сигналом обратной связи по скорости от датчика 15 скорости, и их разность преоб-. разуется последовательно включенными регулятором скорости 5, функциональными преобразователями 9 и 16, сумматором 10, блоком 11 ограничения производной тока в сигнал задания на ток. Сигнал задания на ток преобразуется системой 3 регулирования тока, входящей в силовой преобразователь 2, в выпрямленное напряжение, которое соответствует заданию на скорость

43> и подается на электродвигатель 1 в качестве питакицего.

При изменении питающего напряжения изменяется скорость электродвигателя 1.

При отсутствии проката в валках клети и момента нагрузки электродвигателя 1 на входах регулятора скорости сигналы задающий и обратной связи равны (4)= /, соответственно на выходах регулятора 5 скорости, функциональных преобразователей 9 и 16, сумматора 10 и блока 11 сигналы нулевые, а выпрямленное напряжение силового преобразователя 2 опре. деляется сигналом регулятора тока при аФ >с19» при ьФ < Ц4

m шди

m,„= 2jm псо при пи пи,, Ц д„= k„a И пРи 43 а .4, последовательно соединенные первый сумматор 10 и блок 11 ограничения производной тока и последовательно соединенные блок 12 сравнения, интегратор 13 и второй сумматор 14, причем второй вход регулятора 5 ско- 411 рости и второй вход второго сумматора 14 соединены с датчиком 15 скорости, входы блока 12 сравнения связаны с выходами датчика 8 тока якоря и сумматора 14, выход которого свя- 4S зан также с входом сумматора 10, выход блока 11 ограничения производной тока подключен к входу силового преобразователя 2.

Кроме того, электропривод содержит второй функциональный преобразователь 16, реализующий зависимость где j — электромеханическая постоянная электропривода;

m — предельно допустимая крутизна нарастания момента электродвигателя; - рассогласование по скорости;

, — постоянная времени интегрального усилителя; P- рассогласование по углу (интеграл отклонения скорости); ль3„, а 9„ — соответственно величины рассогласования по скорости и по углу, соответствующие точке перехода блока ограничения производной тока в режим ограничения; — коэффициент усиления пропорционального усилителя, причем выход пропорционального усилителя 6 регулятора 5 скорости через функциональный преобразователь 9, а выход интегрального усилителя 7 регулятора скорости через функциональный преобразователь 16 подключен к входам сумматора 1 О.

Электропривод работает следующим образом.

3 1264 астатнческой системы 3 регулирования тока.

При ударном приложении к электродвигателю 1 момента нагрузки m вход проката в валки клети (диаграмма на фиг.2) — на интервале времени

Оо происходит нарастание тока (или электромагнитного момента m) электродвигателя 1 с крутизной m . Крутизна является предельно возможной и 10 регламентируется блоком 11 ограничения производной тока. Пока электромагнитный момент m электродвигателя 1 меньше момента прокатки m (интервал времени О ) происходит сни- !5 жение скорости электродвигателя 1 и увеличение рассогласования по скорости йод на входе регулятора скорос ти в соответствии с уравнением механического равновесия 20

m — m = р,1ьсЗ, 35

М= - май Е

1 н

Э о (2) 40 где 1с », 45

Из уравнения ш — р 2(М

Ц»

1 + Р 4з /! и (4) Если постоянную интегрирования Тц принять равной электромеханической постоянной j .электропривода, т.е. где р — символ дифференцирования.

Из уравнения (1) следует, что при 25 шала знак динамического момента

m = р1жд отрицательный, соответственно отрицательное ускорение электродвигателя 1 и его скорость снижается. 30

На участке 0 происходит увеличение выходного сигнала и U усилителя 7 регулятора 5 скорости в соответствии с уравнением что соответствует увеличению площади регулирования.

В момент времени а. (фиг.2) ве.личина m уравнивается с величиной m снижение скорости прекращается. Для последующей обработки рассогласования йм>, достигшей к моменту времени а. максимальной величины, динамический момент mä должен стать положительным, чтобы обеспечить рост скорости д до первоначальной величины И . Рост электромагнитного момента тп электродвигателя и соответственно реверс и рост динамического момента m обеспечивается с помощью возрастающего сигнала Ьф У усилителя 7. Благодаря этому в момент времени Г (фиг.2) рассогласование скоростилМ на входе регулятора скорости сводится к нулю, а рост площади регулирования и сигнала и Р. U

286 4 г усилителя 7 прекращается ° Для сведения к нулю площади регулирования и соответственно сигнала й|Р U усилителя 7 необходимо обеспечить рост скорости сд электродвигателя 1 или среверсировать рассогласование по скорости йь> на входе регулятора скорости. При этом необходимо одновременно начать снижение электромагнитного момента m и динамического момента m электродвигателя 1, чтобы к моменту времени Ь (фиг.2) сведения к нулю площади регулирования и выходного сигнала йц U усилителя 7 оказались также нулевыми динамический момент m> и рассогласование по скорости a

Чтобы управлять динамическим моментом электродвигателя 1 с обеспечением предельной по быстродействию обработки площади регулирования йф, на регулятор 5 скорости возможна функция управления только динамической составляющей m момента m.

Для ввода в систему 3 регулирования тока силового преобразователя 2 задающего сигнала момента прокатки

m через сумматор 10 с ограничением используется контур, составленный из интегратора 13 и сумматора-усилителя 14. Контур функционирует согласно уравнению:

1 4 ((ш Ц» ) ) У » у (3)

15 коэффициент усиления и выходной сигнал сумматора-усилителя !4 сигнал тока (момента) электродвигателя-1, подводимый от датчика 8 тока; постоянная интегрирования интегратора 13; символ интегрирования. (3) получаем

5 13 = 1, то числитель выражения станет аналогичнь1м уравнению (1) или

Пи

1+ p k«

% т.е. сигнал на выходе сумматора-усилителя 14 пропорционален моменту прокатки тп .

Уровень ограничения сумматора 10. соответствует максимально допустимому току (моменту) электродвигателя 1. В процессе отработки (сведения к нулю) площади регулирования ьф характеристики функциональных преобразователей 9 и 16 соответствуют выражениям та = 1 я

mba = 1 Лй

1264286 Ь (4) ag U усилителя 7, исключается накопЭ ление ошибки системой 3 регулирования тока силового преобразователя 2, что приводило к перерегулированию (5) по всем координатам: току, скорос1 ти, площади регулирования.

Дополнение электропривода функциональными преобразователями 9 и 16 с характеристиками, описываемыми в

10 нелинейной области уравнениями (6), (7), обеспечивает оптимальную (предельную) по быстродействию отработку площади регулирования д р, возникающую под воздействием ударных на15 грузок, соответственно снижается колебательность регулирования скорости. Благодаря этому при применении электропривода для непрерывного (6) прокатного стана отрабатывачтся без

20 перерегулирования накопления металла в межклетевом промежутке при входе (7) проката в валки клети и соответственно повьппаетсп качество проката. з где 1с, = 2jm, 1сц, = 6j i„(m ) — постоянные коэффициенты функциональных преобразователей 9 и 16 соответственно, что обеспечивает управление динамической составляющей с момента электродвигателя 1 m> = ш „ + та оптимальным по быстродействию способом: т.е. изменение с предельно возможной крутизной m и переключение в точках г и (фиг.2) для достижения в момент времени 6 нулевых значений 35 д р 9 лы и ща.

Характеристика функциональных преобразователей 9 и 16 приведена на фиг.З. При малых значениях входного сигнала йЯ и ьФ функциональные 40 преобразователи 9 и 16 имеют линейную характеристику 0 . В результате при малых отклонениях оЗ и Р регулятор 5 скорости является обычным пропорционально-интегральным регу- 45 лятором, обеспечивающим устойчивое астатическое регулирование скорости электродвигателя t. При увеличении отклонения скорости а« и площади регулированияьф увеличиваются выходные 50 сигналы усилителей 6 и 7, соответственно функциональные преобразователи 9 и 16 переходят на линейную характеристику ж- (фиг.3), соответст1вующую выражениям (6) и {7). При . 55 этом обеспечивается оптимальная по быстродействию отработка площади регулирования и выходного сигнала

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к силовому преобразователю с системой регулирования тока, в цепь управления которого подключены последовательно соединенные задатчик интенсивности и регулятор скорости, выполненный в виде параллельно включенных пропорционального и интегрального усилителей, а также датчик тока и функциональный преобразователь, реализующий зависимость

m,„= 2jmüÛ ш „= k„a4) при aQ)ась„ пРи 21 „, последовательно соединенные первый сумматор и блок ограничения производной тока и последовательно соединенные блок сравнения, интегратор и второй сумматор, причем второй вход регулятора скорости и второй вход второго сумматора соединены с датчиком скорости, входы блока сравнения связаны с выходами датчика тока якоря и второго сумматора, выход которого связан с входом первого сумматора, выход блока ограничения производной тока подключен к входу силового преобразователя с системой регулирования тока, отличающийся тем, что, с целью снижения колебательности

7 126428б и улучшения динамических характеристик электропривода при отработке воз1 действий ударных нагрузок, в него введен второй функциональный преоб- и разователь, реализующий зависимость а ф — рассогласование по углу (интerpал отклонения скорости);

43„,йф„ — соответственно величины рассогласования по скорости и по углу, соответствующие точке перехода блока ограничения производной тока в режим ограничения; коэффициент усиления пропорционального усилителя, причем. выход пропорционального усилителя регулятора скорости через первый функциональный преобразователь, а выход интегрального усилителя регулятора скорости через второй функциональный преобразователь подключены к входам первого сумматора. при при а Р 6а ф электромеханическая по- 1п стоянная электропривода; предельно допустимая крутизна нарастания момента электродвигателя; рассогласование по скорости; постоянная времени интегрального усилителя; где 3

Составитель В.Кузнецова

Техред Л.Сердюкова

Редактор К.Волощук

Корректор М.Самборская

Тираж 631

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5570/54

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4