Способ стабилизации частоты вращения электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах металлургической промышленности. Целью изобретения является повышение точности стабилизации частоты вращения при наличии упругих колебаний в силовой механической передаче от электродвигателя к рабочей машине и при наличии помех в направлении ошибки. В данном способе определяя величину полезной составляющей сигнала ощибки, изменяют параметр настройки 2 . В течение каждого полупериода параметр ступенчато уменьшают до значения , при значении фазы полезной составляющей, равном первому граничному значению Фд. При значении фазы, равном второму Ф, граничному значению, ступенчато восстанавливают начальное значение fo . Параметр Ч о устанавливают в зависимости от уровня флуктуации скорости. Параметры , и D определяют как рещение системы уравнений в функции параметров силовой части. 3 ил. (Q Gstac3

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (511 4 Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4141764/24-07 (22) 29.10.86 (46) 15.07.88. Бюл. N - 26 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðoâà (72) P À.Êóëåññêèé, M.Þ.Áîðîäèí, В.Л.Пермяков, Н.M.Ñàôðîíîâ, Н.Д.Ясенев, В.П.Мазунин, В.П.Чудновский, В.Ю.Петров, А.Д.Сугрей и M.Á.Áèñê (53) 62 831621 314 5 (088 8) (56) Ключев В.И.Ограничение динамических нагрузок электропривода.

М.: Энергия, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 1053248, кл. Н 02 P 5/06, 1982. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ

ВРА1ЦЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах металлургической промышленности. Целью изобретения является повышение точности стабилизации частоты вращения при наличии упругих колебаний в силовой механической передаче от электродвигателя к рабочей машине н при наличии помех в направлении ошибки. В данном способе определяя величину полезной составляющей сигнала ошибки, изменяют параметр- настройки 3 . В течение каждого полупериода параметр ступенчато уменьшают до значения Т, при значении фазы полезной составляющей, равном первому граничному значению (,. При значении фазы, равном второму 9, граничному значению, ступенчато восстанавливают начальное значение ..Параметр Ч, устанавливают в зависимости от уровня флуктуаций скорости. Параметры Ю, и Г определяют как решение системы уравнений в функции параметров силовой части.

3 ил.

1410255

Изобретение относится к электроте1снике и может быть использовано пр разработке регуляторов скорости главным образом металлургических эл зктроприводов, работающих н режиме, стабилизации частоты вращения.

Цель изобретения — повышение точ( но ти стабилизации частоты вращения пр наличии упругих колебаний в 1О с оной механической передаче от эл ктродвигателя к рабочей машине и пр наличии помех в направлении ош бки.

На фиг. 1 изображена функциональна схема электропривода, реализующего способ; на фиг. 2 — диаграмма отра отки ошибки 6 (t) по частоте вращени, возникающей при изменении момента нагрузки, и ее полезная составляю- 2О ща Е„(с.); на фиг. 3 — структурная сх ма логического устройства., Электропривод, реализующий способ, со ержит блок 1 сравнения заданного

M и фактического ы значения часто- 25

Ф ть вращения, выход которого подключен к входам блоков 2 и 3 деления и к входу измерителя 4 полезной составля щей напряжения ошибки. Вторые нходь блоков 2 и 3 деления соединены с вь одом блока 5 памяти, хранящего з ачение параметра ;, а выходы блок в 2 и 3 сравнения, первого непос едственно, а второго через интегр тор 6 регулятора частоты вращения

35 с единены с входами объекта 7 управл ния, состоящего из подчиненного регулятора, преобразователя, электродвигателя и механизма. Выход измеритс ля 4 полезной составляющей ошибки подключен к первому входу логическогс) устройства 8, другие входы которс го соединены с выходом блока 9 памю ти, хранящего первое и второе граничные значения фазы Р,, Ч,, и с выходом измерителя 10 среднеквадратичного значения флуктуаций тока. Измеритель 4 полезной составляющей Е„ напряжения ошибки может быть ныполн н например, как цифровой фильтр, Э и

S0 выделяющий составляющую с частотой

Логическое устройство 8 предназ) ачено для выбора адреса i параметр4 .

Кроме того, на фиг. 1 обозначено: сд сз — заданное и фактическое

3 звачение частоты вращения, U — управл.1 ющее воздействие — задание момента двигателя, m — момент статической нагрузки; E; — значение параметра настройки, i — адрес параметра настройки, Е,, Я„ — сигнал ошибки и ее полезная составляющая; Vo, — первое и второе граничные значения фазы Е„(С); I, 6, — ток двигателя и среднеквадратичное значение

его флуктуаций.

Логическое устройство (фиг.3) содержит блок 11 вьщеления фазы, фазовый дискриминатор 12, формирователь 13 адреса, избиратель 14, амплитудный квантователь 15.

На фиг. 3 принятые обозначения: Р— фаза полезной составляющей Я„, — первый частичный адрес значений

Ч,, равных 9 „, Ч,„, j - второй частичный адрес, равный 1 при

Ч е, (Р„Ч„) и равный С при Чв (Ю„ P,); i — полный адрес — конкатенация и k.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом. Одно из двух значений постоянной Ф, интегрирования с двух выходов блока 5 памяти задается на входы блоков 2 и 3 деления, задавая тем самым величины коэффициента передачи и постоянной времени регулятора частоты вращения.

Выбор значений,, ь,. осуществляет логическое устройство 8 по величине ч фазы полезной составляющей BÄ(t) (в каждом полупериоде ее изменения), задаваемой с выхода измерителя 4, и по величине 6; среднеквадратичного значения тока с выхода измерителя

10. Набор значений пар параметров ь„, ь, настройки с присвоенными номерами 1, 3 Нее pBcc÷èòàííû с учетом уровня помех и желаемого качества процессов стабилизации, хранятся в блоке 5 памяти. При этом в каждом полупериоде Ед (t) логическое устройство 8 при значении фазы и интервале от Ч, до 9, устанавливает т, равным Т, (фиг,2), и при значении фазы нне этого интервала — равным Г,, причем всегда С, > ь", Логическое устройство 8 работает следующим образом. Амплитудный кнантонатель 15 по величине среднеквадратичного тока от блока 10 задает первый частичный адрес k. По этому адресу избиратель 14 выбирает единственную Ilclpòó Ч „, Р„из числа Р хранимых блоком 9 памяти. Далее фазовый дискриминатор 12, сравнивая фазу поле ной составляющей от блока

1410255

M (р) Т °

2Т Ц „ч, 30

Положительный эффект, достигаемый способом, обусловлен введением дополнительного канала управления моментом двигателя по полезной составляющей сигнала ошибки, использованием фазы полезной составляющей в качестве параметра управления в дополнительном канале, использованием дополнительного канала для управления лишь в переходном процессе, вызванном изменением момента нагрузки, при этом функции управления установив11 выделения фазы со значениями Мок °, Ю,„, формирует второй частичный адрес j . Если < находится в интервале от Ро„ до Р„,, то блок 12 задает j-1.

5 если 4 находится вне этого интервала, то j = О. По значениям j u k ,формирователь 13 адреса задает блоку

5 памяти полный адрес i являющийся конкатенцией первого и второго адре- 10

;сов, т.е. i = jk. Например, при

Ij = 1, k = 3 полный адрес i = 13.

Обычно при параметрах современных систем электроприводов прокатных станов k может принимать значения 15

0,1,2,3,4, тем самым изменение среднеквадратичного тока отражается в пяти заранее рассчитанных парах граничных значений фазы Рр, Ч, .

Система стабилизации построена по принципу подчиненного регулирования и содержит пропорционально-интегральный регулятор с передаточной функцией где (4y,

В процессе отработки ошибки 5(t) по частоте вращения, возникающей при изменении момента нагрузки, параметр (9„ Ч,) ступенчато изменяется от начального значения до значения 40 при значениях фазы полезной 5Ä (t) составляющей равных. 4р на каждом полупериоде ее, и от значения Г, до значения, при значении фазы G„(t), равных Ч, на тех же полупериодах. 45

Набор значений Ч, и Г, рассчитывается заранее (до включения устройства в работу) по двум приведенным выше уравнениям. Производится это следующим образом.

Из технологических требований к работе электропривода задаются желаемые коэффициентом затухания и частотой затухания И полезной составляющей E„(t) сигнала ошибки Е,(t)

= е "" sin Qt. Далее, задаваясь.допустимым средним значением флуктуаций тока 6zz,„определяют r,, по частотным характеристикам или экспериментально, при этом различному уровню помех

6, будут соответствовать разные при одном и том же Ь,д,„. Затем задают граничное значение ч, ; которое равно максимальному изменению фазы полезной составляющей, вызванному в напряжении ошибки, при этом различному уровню помех 6z будут соответствовать различные ч,.

Значения, и Ч, после этого вычисляют, решая систему двух уравнений, приведенных выше, при этом для требуемых 6, и и заданного числа вариантов, Чо рассчитывается соответствующее число вариантов ь,, Количество вариантов определяется конкретными условиями работы в условиях помех (изменением их уровня в процессе работы) и обычно не .превышают четырех-пяти.

Положительный эффект, достигаемый способом, заключается в приоритетном регулировании качества стабилизации частоты вращения по полезной составляющей сигнала ошибки.

Обеспечивая перестройку регулятора в функции полезной составляющей сигнала ошибки, способ становится нечувствительным к изменению момента нагрузки. Способ учитывает непостоянство уровня помех в процессе длительной эксплуатации электропривода, обеспечивает перестройку регулятора при увеличении влияния помех и, тем самым, повышение энергетических характеристик электропривода. Обеспечивая демпфирование влияния упругих колебаний в полезной составляющей переходного процесса, способ позволяет достичь желаемых (по величинам

Аи ы при заданной силовой части) динамических показателей стабилизации частоты вращения безотносительно к степени влияния помех на ток и скорость в установившемся режиме.

+ИС 1 р г .(,,2

-n =0

Я ся режимом возложены лишь на осной канал (по полному сигналу бки) .

+ -А- 1 — „-+ (К— т- z 1 z

2т Т 4, 5 т, (ыс -ак) т;,т;с

Фо рмула

2Н р ((с - z) +ь )

Ti

8(< — 0

Э щен тор по чин ля фун тоя ти, тоя ту изобретения пособ стабилизации частоты врая электродвигателя, согласно кому определяют налряжение ошибки астоте вращения и изменяют велизадания момента электродвигатепомощью регулятора скорости в ции ошибки, а также изменяют пос-. ную времени С регулятора скороспри этом начальное значение посной времени устанавливают равным пропорциональным величине флукий тока, вызванных помехами, 20 л и ч а ю шийся тем, что, елью повышения точности стабилиза и частоты вращения при наличии уп гих колебаний в силовой механиче ой передаче от электродвигателя к абочей машине и при наличии помех в апряжении ошибки, дополнительно оп еделяют величину полезной составля ей напряжения ошибки и ее фазу и в ечение каждого полупериода упомяну ой составляющей постоянную време ступенчато уменьшают до значени, при значении фазы полезной со тавляющей, равном первому гранично значению 4,, и затем, при значе ии фазы, равном второму гранично- 35 му значению Ч,, ступенчато устанавли ают начальное значение постоянно времени, причем первое Ч грани ное значение устанавливают пропорци нальным уровню помехи напряжения ошибки, а второе Ф, граничное значени(фазы и значение, постоянной времени определяют из решения систеМы двух уравнений

Т2 (МZ +(С) Т;Е

8Я. (, 2 .(.„>2) -,, 2 2ф з1п2

cos2 Г(— cos 2 Ч(С

Ъ а коэффициенты r и г в свою очередь определяют из решения системы двух алгебраических уравнений

Re(Q(сб+ j< ) + я(2а+ ja ) (г, +

+ jr2)) = 0, 1 ((О((- л и ) + s (s+ ) и ) (г, +

+jr (1 =О, в которой Б(р) = Y Т p2 + ТЫр + 1, Q(p) = т;р (т„,р + 1) (Т2pã + ТДр + 1)

12

p = ok+ jtd, Re(xj Х Дх(— вещественная и мнимая части комплексного числа х, Т вЂ” постоянная времени

12. упругих колебаний;

ТД вЂ” постоянная времени демпфирования;

Т вЂ” суммарная механическая

1 постоянная электродвигателя и рабочей машины;

Т

ИЧ вЂ” постоянная времени подчиненного регулятору скорости контура; — коэффициент соотношения масс, — параметры полезной составляющей сигнала ошибки, 1410255

Фаг 2

1410255

Составитель В. Кузнецова

Техред l. Сердюкова Корректор М.Пожо

Редактор M.Òoâòèí

Заказ 3494/56

Тираж 583

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4