Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является улучшение динамических показателей и повышение надежности путем уменьшения колебаний угла нагрузки и скорости в переходных режимах при изменении частоты управления Указанная цель достигается тем, что в электроприводе блок 11 коррекции снабжен дополнительным входом, подключенным к выходу блока 9 задания угла нагрузки , и выполнен в виде адаптивного регулятора с перестраиваемыми в зависимости от заданного угла нагрузки параметрами. Блок коррекции 1 1 добавляет к приращению амплитуды напряжения управления дифферендаальную составляющую . Такое звено компенсирует инерционность двигателя 1 двойного питания и позволяет при изменениичастоты сигнала управления в динамике менять автоматически амплитуду напряжения управления так, чтобы требуемый дополнительный момент создавался за счет изменения амплитуды напряжения, а угол нагрузки оставался неизменным. ,2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 Р 7/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. "

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4085389/24-07 (22) 03.07.86 (46) 30.03.88. Бюл. М - 12 (71) Красноярский политехнический институт (72) С.А.Бронов, В.И.Пантелеев и ф.А.Забуга (53) 621.313.333.072.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1100702, кл. Н 02 Р 7/46, 1982 °

Авторское свидетельство СССР

У 1179511, кл. Н 02 P 7/46, 1983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение динамических показателей и повышение надежности путем уменьшения колебаний угла нагрузки и скорости в переходных режимах при изменении частоты управления. Указанная

„„Я0„„1385217 А 1 цель достигается тем, что в электроприводе блок 11 коррекции снабжен дополнительным входом, подключенным к выходу блока 9 задания угла нагрузки, и выполнен в виде адаптивного регулятора с перестраиваемыми в зависимости от заданного угла нагрузки параметрами. Блок коррекции 11 добавляет к приращению амплитуды напряжения управления дифференциальную составляющую. Такое звено компенсирует инерционность двигателя 1 двойного питания и позволяет при изменении. частоты сигнала управления в динамике менять автоматически амплитуду напряжения управления так, чтобы требуемый дополнительный момент создавался за счет изменения амплитуды напряжения, а угол нагрузки оставался неизменным.,2 ил.

1385217

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому электроприводу переменного тока, и может быть использовано, в частности, при создании низкоскоростных следя5 щих систем с исполнительным двигателем двойного питания.

Цель изобретения — улучшение динамических показателей и повышение надежности путем уменьшения колебаний угла нагрузки и частоты вращения в переходных режимах при изменении частоты сигнала управления.

На фиг.1 представлена функциональ- 15 ная схема электропривода; на фиг.2 функциональная схема возможного выполнения блока коррекции.

Электропривод содержит индикаторный двигатель двойного питания 1 20 (фиг.1) с обмоткой управления 2, обмоткой возбуждения 3 и сигнальной обмоткой 4, управляемый и неуправляемый инверторы 5 и б, к выходам которых подключены обмотки управления 2 25 и возбуждения 3 соответственно, регулятор амплитуды сигнала управления 7, соединенный своим выходом с амплитудным входом управляемого инвертора 5, блок зацания частоты сигнала управле- 30 ния 8, подключенный выходом к частотному входу управляемого инвертора 5, блок задания угла нагрузки 9, датчик угла нагрузки 10 и блок коррекции 11, каждый из которых соединен своим выходом с соответствующим входом упомянутого регулятора амплитуды 7, при этом к первому входу датчика угла нагрузки 10 подключена сигнальная обмотка 4, ко второму входу — выход не- 40 управляемого инвертора 6, а основной вход блока коррекции 11 соединен с выходом блока задания частоты управления 8.

Блок коррекции 11 снабжен дополни- 45 тельным входом 12. В состав блока коррекции 11 введены преобразователь синусоидальной функции 13 (фиг.2), дифференциатор 14 с входом дифференцирования и входом деления, делитель

15 и трехвходовый сумматор 16. При этом, вход дифференцирования дифференциатора 14, первые входы делителя

15 и сумматора 16 объединены между собой и образуют основной вход блока коррекции 11, дополнительный вход которого образован входом преобразователя синусоидальной функции 13 и подключен к выходу блока задания угла нагрузки 9 ° Выход преобразователя синусоидальной функции 13 соединен со вторым входом делителя 15. Выходы делителя 15 и дифференциатора 14 подключены соответственно ко второму и третьему входам сумматора 16, выход которого образует выход блока коррекции 11.

Электропривод работает следующим образом.

Пусть требуется изменить скорость вращения двигателя двойного питания

1. Блок задания частоты сигнала уп- равления 8 формирует требуемое приращение частоты вращения. Для перехода на новую скорость вращения необходимо создать дополнительный электромагнитный момент, неуравновешенный моментом сопротивления на валу. Этот момент может быть создан в двигателе двойного питания 1 двумя способами: за счет изменения угла нагрузки и за счет изменения амплитуды напряжения управления. Если напряжение управления изменяется только по частоте, а амплитуда его остается постоянной, то дополнительный электромагнитный момент обеспечивается только за счет угла нагрузки, который изменяется в соответствии с уравнением

dd

dg Р

И (d + (1) где d — - угол нагрузки; ш — скорость вращения ротора;

ы„ ы — частоты возбуждения и управления (круговые частоты напряжений неуправляемого и управляемого инверторов 6, 5 соответственно; — время.

Из указанного уравнения следует, 1то при постоянстве частоты w„ и изменении частоты м возникает приращение угла нагрузки, так как скорость вращения ротора ы из-за инерционноP сти двигателя двойного питания какоето время остается неизменной. Это приращение угла нагрузки приводит к появлению дополнительного электромагнитного момента, обеспечивающего ускорение, необходимое для перехода на новую скорость вращения. При таком регулировании .колебания угла нагрузки и скорости вращения имеют большую амплитуду и медленно затухают.

Если включена обратная связь через датчик угла нагрузки 10 и регулятор амплитуды 7, то при отклонении

1385217 (T р+1)аю,=(—.— — p + 1-+ !

Т

sind

45 — -) ы (P)

К (2) dU (Р) +

sand, где dU — приращение амплитуды напряжения управления; — оператор Лапласа; — коэффициент передачи и постоянная дифференцирования регулятора;

Т и К вЂ” постоянные величины, cinpeделяемые через параметры двигателя; ю — приращение частоты сигнала управления;

С1, — заданный угол нагрузки.

55 текущего значения угла нагрузки от заданного значения меняется амплитуда напряжения управления таким образом, чтобы угол нагрузки оставался постоянным.

Физически это означает, что система старается обеспечить требуемое приращение дополнительного электромагнитного момента за счет изменения амплитуды напряжения управления, а не за счет изменения угла нагрузки.

Колебательность угла нагрузки снижается и процесс затухает быстрее, чем в системе без обратной связи, однако в первый момент после задания приращения частоты сигнала управления неизбежно значительное изменение угла нагрузки, что характерно для систем, использующих принцип регулирования по отклонению". Повысить точность стабилизации угла нагрузки можно за счет увеличения коэффициента в контуре регулирования амплитуды напряжения управления, однако это приводит к снижению устойчивости системы, а потому недостаточно эффективно, Для уменьшения колебаний угла нагрузки при изменении частоты управления в электроприводе используется компенсационная связь, образуемая блоком коррекции 11 и регулятором амплитуды 7, Блок коррекции 11 выполнен в виде пропорционально-дифференциаль.ного регулятора, что позволяет при

35 формировании амплитуды напряжения управления учесть скорость изменения частоты сигнала управления.

Для индукторного двигателя двойного питания, например, уравнение регу- 4О лятора в операторной форме в относительных единицах имеет вид

Допустим, частота сигнала управления изменилась по некоторому закону «q(t) . Если бы не было блока коррекции, то угол нагрузки согласно уравнению (1) также изменился бы спедующим образом с

Pt) — I, + ) лс (t) dt, о так как частота вращения ротора из-за инерционности двигателя в течение некоторого времени остается постоянной.

Однако благодаря действию блока коррекции 11 в соответствии с выражением (2) возникает приращение амплитуды напряжения управления dU, создающее дополнительный электромагнитный момент двигателя 1. Наличие дифференциальной составляющей приводит как бы к форсировке момента тем большей, чем выше темп изменения частоты сигнала управления, т.е. учитывается закон изменения Лы (c) . Эта дополнительная составляющая момента изменяет частоту вращения ротора сверх того значения, которое обеспечивается пропорциональной составляющей DUq u (при соответствующей настройке) точно в такой степени, чтобы изменение ыр соответствовало изменению ю в результате чего и обеспечивается постоянство угла нагрузки = d о (так как

dd/dt=0) . Фактически приращение угла нагрузки, необходимое для создания дополнительного электромагнитного момента, компенсируется соответствующим приращением амплитуды напряжения управления, В реальных системах из-за неточной настройки блока крррекции полной компенсации достичь не удается, но возможно существенное снижение колебательности угла нагрузки и частотное вращение. Электропривод представляет собой комбинированную систему; в нем сочетаются регулирование по отклонению (через датчик угла нагрузки 10) и по возмущению (через блок коррекции 11). Одним из условий высококачественного регулирования по возмущению" является возможность точного измерения возмущающего воздействия. В данном случае по отношению к углу нагрузки возмущающим воздействием является частота- сигнала управления. Сигнал, пропорциональный ей, уже имеется в системе (формируется блоком задания частоты сигнала управления), поэтому ее измерение.не требуется. Обратная связь способствует

1385217 стабилизации угла нагрузки при других возмущениях (от момента сопротивления, изменения параметров двигателя и др.).

Из выражения (2) видно, что параметры блока коррекции 11 зависят от заданного. угла нагрузки d который в свою очередь определяется.требованиями к энергетике, устойчивости и др. и может меняться в процессе работы электропривода по некоторому, например, оптимальному закону. Чтобы обеспечить правильную работу электропривода во всем диапазоне изменения с о, блок коррекции 11 выполнен в виде адаптивного регулятора с пере.— страиваемыми в зависимости от заданного угла нагрузки параметрами.

Заданный угол нагрузки d, поступа- 2р ет с выхода блока задания угла нагрузки 9 на вход преобразователя 13, обеспечивающего формирование синусои,цальной зависимости sin d „. Дифференциатор 14 дифференцирует сигнал приращения частоты управления и имеет постоянную дифференцирования, зависящую от з1п о „ что соответствует выражению (2). Делитель 15 делит входной сигнал (приращение частоты сигнала управления) на коэффициент, равный

sin d,. С помощью сумматора 16 суммируются сигналы с выходов блока задания частоты сигнала управления 8, дифференциатора 14 и делителя 15. В результате на выходе сумматора 16 получается сигнал в соответствии с выражением (2). Преобразователь 13, дифференциатор 14 с перестраиваемой постоянной дифференцирования, делитель 40

15 с переменным коэффициентом деления и сумматор 16 могут быть легко реализованы по известным схемам с помощью аналоговых и цифровых микросхем или алгоритмически (в случае микропроцес45 сорного управления) .

Блок коррекции 11 представляет собой динамическое звено и добавляет к приращению амплитуды напряжения управления дифференциальную составляющую (регулирование угла нагрузки в динамике). Такое звено компенсирует инерционность двигателя и позволяет при изменении частоты управления в динамике менять автоматически амплитуду напряжения управления таким образом, чтобы весь требуемый дополнительный электромагнитный момент создавался за счет изменения амплитуды напряжения, а угол нагрузки оставался неизменным. Выполнение регулятора адаптивным с параметрами, зависящими от заданного угла нагрузки, позволяет обеспечить укаэанный положительный эффект во всех режимах работы электропривода. Из-за снижения колебательности угла нагрузки превышается динамическая устойчивость двигателя двойного питания, так как уменьшается вероятность выпадания его из синхронизма. В связи с этим увеличивается надежность электропривода по сравнению с известным решением.

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Электропривод, содержащий двигатель двойного питания с обмоткой управления, обмоткой возбуждения и сигнальной обмоткой, управляемый и неуправляемый инверторы, к выходам которых подключены обмотки управления и возбуждения соответственно, регулятор амплитуды сигнала управления, соединенный своим выходом с амплитудным входом управляемого инвертора, блок задания частоты сигнала управления, подключенный выходом к частотному входу управляемого инвертора, блок задания угла нагрузки, датчик угла нагрузки и блок коррекции, каждый из которых соединен выходом с соответствующим входом регулятора амплитуды сигнала управления, при этом к первому входу датчика угла нагрузки подключена сигнальная обмотка, к второму входу — выход неуправляемого инвертора, а основной вход блока коррекции соединен с выходом блока задания частоты управления, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических показателей и повышения надежности путем уменьшения колебаний угла нагрузки и частоты вращения в переходных режимах при изменении частоты сигнала управления, блок коррекции снабжен дополнительным входом, а в его состав введены преобразователь .синусоидальной функции, дифференциатор с входом дифференцирования и входом деления, делитель и трехвходовый сумматор, при этом вход дифференцирования дифференциатора, первые входы делителя и сумматора объединены между собой и образуют основной вход блока коррекции, дополнительный вход которого образован входом преобразо1385217

Составитель А.Жилин

Редактор И.Сегляник Техред Л.Олийнык

Корректор М.йароши

Заказ 1418/50 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вателя синусоидальной функции и подключен к выходу блока задания угла нагрузки, выход преобразователя синусоидальной функции соединен с входом деления дифференциатора и вторым

5 входом делителя, выходы делителя и дифференциатора подключены соответственно к второму и третьему входам сумматора, выход которого образует выход блока коррекции.