Способ автоматической настройки контура регулирования тока якорной цепи тиристорного электропривода постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электроприводам, и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования быстродействующих вентильных электроприводов различного назначения. Целью изобретения является повышение быстродействия. Положительный эффект достигается благодаря последовательному снятию и обработке сначала статической, а затем переходной характеристик и вычислению коэффициентов регулятора тока, предназначенного для работы в зонах непрерывного и прерывистого тока без предварительной информации о расчетных параметрах объекта. Электропривод содержит электродвигатель 6, якорная обмотка которого подключена к преобразователю 4, к входу которого подключен блок 3 импульсно-фазового управления. Регулятор тока 40, один вход которого соединен с блоком задания, второй - с датчиком 7 тока, а третий вход регулятора тока 40 соединен с блоком 14 памяти параметров контура тока. 4 ил. в (/) ГО | со со 00 lpU2.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1277333 (51) 4 Н 02 P 5 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3826777/24-07 (22) 13.12.84 (46) 15.12.86. Бюл. № 46 (71) Одесский ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт (72) А. С. Процеров и С. Н. Радимов (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 483753, кл. Н 02 P 5/12, 1965.

Gokha le Kalyan P. Self — tuning deadbeat current controller for de motor drive.

Доклад, опубликованный в трудах конференции по промышленной электронике института электро-радиоинженеров (США), РЕ$е 83Rec:14 th Annn. IEEE Paver Electron Spec. Cenf, Albuquerque, N. М. 6 — 9 June, 1983, 1х1еъ York, 983, с. 80 — 90. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ КОНТУРА РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТОКА ЯКОРНОЙ ЦЕПИ ТИРИСТОРНОГО

ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам, и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования быстродействующих вентильных электроприводов различного назначения. Целью изобретения является повышение быстродействия. Положительный эффект достигается благодаря последовательному снятию и обработке сначала статической, а затем переходной характеристик и вычислению коэффициентов регулятора тока, предназначенного для работы в зонах непрерывного и прерывистого тока без предварительной информации о расчетных параметрах объекта. Электропривод содержит электродвигатель 6, якорная обмотка которого подключена к преобразователю 4, к входу которого подключен блок 3 импульсно-фазового управления.

Регулятор тока 40, один вход которого соединен с блоком задания, второй — с датчиком 7 тока, а третий вход регулятора тока

40 соединен с блоком 14 памяти параметров контура тока. 4 ил.

1277333 (3) 25

35 (4) (5) ! — о ар — а„

2Лг (2) вому входу блока 13 памяти для запоминания. К второму входу блока 13 памяти поступает код угла управления, соответствующий данному усредненному току. Значения кода угла управления записываются в блоке 13 памяти с шагом в 6 дискрет. Когда величина на выходе датчика 7 максимального тока станет равной или превысит максимально допустимое значение, на выходе первого блока 10 сравнения вырабатывается сигнал, поступающий к блоку 20 управления. По этому сигналу прекращается измерение угла управления и устанавливается в счетчике 1 код начального угла управления. Затем по сигналу блока 20 управления в третьем блоке 17 вычитания образуются первые обратные разности величин токов, начиная с последней ячейки массива, записа!иного в блоке 13 памяти (с тока i..). Эти первые обратные разности века i,) . Эти первые обратные разности суммируются в третьем блоке 22 сложения и запоминаются во втором блоке 23 памяти. В третьем блоке 25 деления определяется среднее арифметическое значение обратных разностей на дан! ый шаг вычислений путем деления их суммы на количество тактов, прошедших с начала обработки массива токов, записанных в блоке 13 памяти, т.е. определяется выражение

ХХ Л!- — s+1, (1)

Я. -! где S — текущий номер интервала проводимости тиристора, отсчитываемый от интервала с номером (г+!): г — номер интервала проводимости тиристора, на котором зафиксировано наибольшее значение тока, а в блоке 27 сдвига двоичного кода числа происходит сдвиг влево поступивших из блока 23 значений первых разностей, что эквивалентно и.х двоению и соответств,ет

Если величина «а выходе блока 27 станет меньше, чем на выходе блока 25, то на выходе блока 26 сравнения образуется сигнал, поступающий к блоку 20 управления, свидетельствующий о том, что установлена величина граничного тока i, между непрерывным и прерывистым током. При этом блок

20 управляет записью величины найденного граничного тока из блока 13 памяти в блок

14 памяти параметров объекта контура регулирования тока. Одновременно в первом блоке 15 вычитания по информации от олока 13 памяти о величинах токов i, и i образуется их разность, а в блоке 16 вычитания по информации о соответствующих этим токам углах управления а, и а... образуется их разность сс,— а,. Затем во втором блоке 21 деления вычисляется коэффициент усиления объекта для зоны непрерывных токов к»о соотношению

5 !

О

l5

55 и поступает для запоминания в блок 14 памяти параметров объекта контура регулирования тока.

После определения границы зоны непрерывных токов и граничного тока блок 20 управления включает в работу третий блок 24 сравнения, который воспринимает поочередно поступающие на его информационный вход первые обратные разности от блока 14 и выдает на своем выходе плюс +1 — для положительных разностей, минус — 1 — — для отрицательных разностей и 0 — — для нулевого значения разности. Эти сигналы поступают на вход четвертого блока 28 сложения, в котором вычитаются суммы шести очередных слагаемых.

Результат суммирования поступает к пятому блоку 29 сравнения, в котором он сравнивается с числом 3 в соответствии с соотнои!ениех! Х А с ) 3, где = 1, 2, 3, 4, 5 и 6, =1 по нарушению которого фиксируют границу между зонами прерывистых и глубоких прерывистых токов (в точке Р, фиг. 3).

Когда сумма станет меньше 3, пятый блок

29 сравнения выдает сигнал блоку 20 управления о том. что достигнута граница между зонами прерывистых и глубоких прерывистых токов (с током !р) . По команде от блока 20 управления происходит запись величины тока i из блока 13 памяти в блок

14 памяти параметров объекта контура регулирования тока. З,а !ее происходит вычисление коэффициентов усиления объекта для зон прерывистых к» и глубоких прерывистых токов к-: в соответствии с соотношениями — !Р

KI1 — / а,— а-,, по величине токов !,, ly, !, и углов n„, сс, сс, аналогично ранее вычисленному коэффициенту объекта для зоны непрерывных токов.

При этом используются те же блоки: первый

15 и второй 16 вычитания и второй блок 21 деления. Результаты вычислений записываются в блоке 14 памяти параметров объекта контура регулирования тока.

После определения границ зоны и коэффициентов усиления на них переходят к сняTHIG и обработке переходной характеристики для определения постоянной временит . Переходную характеристику снимают в пределах зоны непрерывных токов, найденной при обработке массива запомнеHHb!x токов, при скачкообразном изменении угла управления, соответствующего как увеличению тока, так и его уменьшению. записывают максимальные значения токов для ряда последовательно вступающих в работу тиристоров. Оценку величины постоянной вре1277333

S E0

5 мени объекта K013Tvpd регулирования цо lleреходной характеристике сводят к фиксации момента достижения прира1цений тока 5/8 от установившегося приращения. Число замеров максимумов тока, равное числу интервалов проводимости тиристоров, от начала переходной характеристики до,zocI.HwåHHH

5/8 от установившегося прира1цеиия принимают в качестве оценки постоянной времени т..

По сигналу блока 20 управления на вход блока 3 импульсно-фазового управления через первый коммутатор 2 из блока 13 iiaмяти поступает код угла управления а1=а,, соответствующий граничному режиму работы преобразователя 4. В якорной цепи устанавливается ток i(a,i) =- i,. Блок 9 сложения накапливает сумму значений максимального на интервале проводимости тиристоров тока, получаемых от датчика 7, а счетчик 19 подсчитывает заданное число импульсов преобразователя, например 100.

При завершении подсчета ста им:1ульсов (интервал tg ti, фиг. 4) Ilo сигналам из блока 20 управления в четвертом бг:оке 30 деления путем деления на 100 находится усредненное за 100 интервалов значение 1(а1), которое запоминается в первом буфер1юм регистре 31. Затем на вход блока 3 импульсно-фазового управления поступает код угла управления а2, соответствующий максимальнодопустимому значению тока i (а ), фиг. 4).

3а время ti — t2, отсчитываемое счетчиком

19, и соответствующее 100 интервалам, ток достигает установившегося значения, а за время 4 — !3 в блоке 9 сложения r.роНсходит накапливание суммы значений максимального на интервале проводимости тиристоров тока.

Далее эта сумма в четвертом блоке 30 деления делится на 100 и запоминается во втором буферном регистре 32. С момента времени t;3 в четвертом блоке 33 вычитания находится разность (1(г. ) — i(п1)), в блоке 34 умножения эта разность умножается на 5/8. В пятом блоке 35 сложения результат умножения складывается с величиной тока 1(а1), находящейся в первом буферном регистре 31, а в пятом блоке 36 вычитания находится разность находящейся в регистре 32 величины тока 1(а ) и результата умножения в блоке 34. В результате на выходе блока 35 вычисляется величина тока 11 в соответствии с выражением

li= 1(а1) + — (1(а2- — 1(а1) ), 5 а на выходе блока 36 величина тока 4 в соответствии с выражением

12= 11 (а2) (1 (а2) i (Q,I ) ) .

Далее на вход блока 3 импульсно-фазового управления через коммутатор 2

55 вновь поступает код угла аl. 11ри этом в блоке 1! происходит сравнение измеряемого датчиком 7 тока с находящимся в блоке 36 и поступающим «а вход блока 11 через коммутатор 37 током 1ь а в счетчике 38 подсчитывается количество пульсов т»., преобразователя, прошед1пих до момента превышения током 1 тскуп1сlо значения, поступающего от датчика 7. В момент времени !3 на вход блока 3 через коммутатор 2 поступает код угла а . Ток начинает расти, а в блоке 11 происходит сравнение тока, измеренного датчиком 7, с током ii, поступающим через коммутатор 37 и находящимся в блоке 35.

Счетчик 38 продолжа<т подсчитывать количество пульсов преобразователя, прошедших до момента превышения током якорной цепи значения ii — т ". В момент времени !г в блок импульсно-фазового управления 3 поступает через коммутатор 2 начальное значение угла управления а„а в блоке вычисления 39 происходит усреднени< значения постоянной времени якорной цепи IIyTev сдвига вправо двоичного кода числа, накопленного в третьем счетчике 36, что равносильно делению на т 3 +т,), 2 13 COOT BCTCT13H H C в ы р 1 же H He M Ti í—

2.

Значение усредненной постоянной времени т.«. заносится в блок .4 памяти параметров обьекта контура регулирования тока.

1-(а этом настройка регулятора тока заканчивается. В блоке !4 памяти параметров объекта контура регулирования тока записаны следующие вели 1ины: коэффициенты усиления дл режимов непрерывного тока к, прерывистого -- к и глубокого прерывистого тока к .. граничные токи

1Р, постоя нная в1эемеци Якор ной цепи тяп

Включается возбуждение двигателя и контур тока подготовлен к работе.

На один вход регулятора 40 тока (фиг. 2)

1юдастся сигнал задания ., па другой -- curIIà I обратной связи по току. третий вход реeV.1HTOpE3 40 ТОКЕ3 CE35:3EIH C б. EOKOXI 14 мяти параметров объекта контура регулирования тока. Благодаря этой связи осуществляется опрсделени коэффициентов регулятора тока 40 по информации, записанной в блоке !4. С вь1хода регулятора тока

40 с периодом в Т„выдается код угла управления блоку 3 импульсно-фазового управления тиристорцого преобразователя и осуществляется регулирование тока в соответствии с заданным i-.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять автоматическую настройку контура регулирования тока, предназначенного для работы в зонах непрерывного и прерывистого токов, без предварительной информации о расчетных параметрах объекта благодаря послеzo13;ITC.II Ному снятию и обработк< сначала зависимости

1.=— = — f (cx), а затем и переходiloH характеристики.

1277333

Формула изобретения

Ги и

К = —, т — 1 к2 ки

Ки

20 2т +1 к —, 2т и — 1

2к

25 к>= О, К =

1 — )

Ки где а(п+1),—

35 a (tl) 6

Х Л,.)3

v=>

Л1(п), Л1 (п — 1) 40 тии

Способ автоматической настройки контура регулирования тока якорной цепи тиристорного электропривода постоянного тока с цифровым регулятором, по которому измеряют и запоминают значения тока, определяют ошибку регулирования по заданным и измеренным значениям тока, находят коэффициенты регулятора, при помощи которых по величине и знаку ошибки регулирования тока устанавливают угол управления для очередного вступающего в работу тиристора тиристорного преобразователя, отличающийся тем что, с целью повышения быстродействия процесса настройки контура регулирования тока, предварительно отключают возбуждение электродвигателя, устанавливают максимально допустимое значение тока якоря, устанавливают начальный угол управления тиристорами преобразователя, соответствующий режиму глубоких прерывистых токов, задают ступенчатые прирагцения угла управления и одновременно измеряют максимальное значение тока на каждом интервале проводимости тиристора и запоминают эти значения, прекращают изменение угла управления при достижении текущим значением тока установленного максимально допустимого значения тока, вычисляют первые обратные разности указанных токов, начиная с наибольшей его величины, и определяют границы между зонами непрерывных, прерывистых и глубоких прерывистых токов по нарушению неравенств:

1 у — Л,--,+ (2Л, 5,=, для границы между зонами прерывистых и глубоких прерывистых токов где Л вЂ” первая обратная разность токов;

r — номер интервала проводимости тиристора, на котором зафиксировано наибольшее значение тока;

S — текущий номер интервала проводимости тиристора, отсчитываемый от интервала с номером (г+1);

Л, при v= 1,2,...,6 — первые обратные разности токов, соответствующих шести последовательным интервалам проводимости, 8 вычисляют коэффициенты усиления объекта контура регулирования в пределах каждой зоны, после чего снимают переходную характеристику объекта, формируя ступенчато увеличивающееся и ступенчато уменьшающееся задания на входе объекта в пределах зоны непрерывных токов, определяют значение постоянной времени объекта путем усреднения величин постоянных времени при росте и спадании тока и вычисляют коэф10 фициенты регулятора тока при настройке контура тока на модульный оптимум в зоне непрерывных токов при регуляторе конечной длительности переходного процесса в зоне непрерывных токов. для зоны прерывистых (глубоких прерывистых) токов с учетом которых при включенном возбуждении двигателя устанавливают угол управления для очередного вступаюгцего в рар0 боту тиристора, который определяют по соотношению а(п+! ) = (п) + к Л1(п) — K>5i (и — 1), сответственно величина угла управления тиристоров на (п+ 1) и п-м интервалах проводимости, ошибка регулирования тока соответственно на п-м и (и — 1) интервалах проводимости; отношение постоянной времени якорной цепи Т. к интервалу проводимости преобразователя T„; коэффициенты усиления объекта в зоне непрерывных и прерывистых (глубоких прерывистых токов.

1277333

Рие 2

Фие.4

Редактор Л. Повхан

Заказ 6675/54

Составитель В. Кузнецова

Техред И. Верес Корректор О. Луговая

Тирам< 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

i 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4