Электропривод постоянного тока с оптимальным управлением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение качества управления. Устройство содержит задатчик интенсивности 28, выход которого соединен с входом сумматора 11 и с входом нуль-органа 21. Выходы задатчика момента 25 через ключи 13,14 соединены с входом сумматора 9. Устройство позволяет повысить качество управления режимами электропривода с двухзонным регулированием электродвигателя за счет организации оптимальной траектории регулируемых координат-момента и частоты вращения. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5д 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4042436/24-07 (22) 25.03,86 (46} 07.04.89. Бюл, ¹ 13 (7i) Производственно-техническое предприятие по ремонту и наладке электроэнергетического оборудования (72) В.П. Воинов и К.В, Черньппев (53) 621.316.718.5 (088,8} (56) Авторское свидетельство СССР № 754624, кл. Н 02 Р 5/Об, 1980, Справочник :Io автоматизированному электроприводу./Под ред, В,А.Елисеева. — М.: Энергоатомиздат, 1983, с, 258-259, рис, 7.45. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ОПТИМАЛЬНЫМ УПРАВЛЕHHEM

Изобретение относится к электротехнике и может быть использована для управления электродвигателями постоянного тока.

Целью изобретения является повышение качества управления.

На фиг, 1 приведена схема электропривода; на фиг, 2-5 — графики изменения параметров электродвигателя °

Электропривод постоянного. тока с оптимальным управлением содержит электродвигатель, якорная обмотка 1 которого подключена к реверсивному тиристорному преобразователю 2, а обмотка 3 возбуждения к тиристорному возбудителю 4, датчики 5-8 соответственно тока якоря, магнитного по„„80„„1471274 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Пелью изобретения являетсч повышение качества управления. Устройство содержит задатчик интенсивности .28, выход которого соединен с входом сумматора 11 и с входом нуль-органа 2t. Выходы задатчика момента 25 через ключи 13 и 14 соединены с входом сумматора 9. Устройство позволяет повысить качество управления режимами электроприводас двухзонным регулированием электродвигателя за счет организации оптимальной траекторчи регулируемых координат — момента и частоты вращения. 5 ил. тока, напряжения и скорости, четыре сумматора 9-12, четыре ключа 13-16, два регулятора 17 и 18, два пороговых элемента 19 и 20, нуль-орган 21, задатчик 22 максимального потока, задатчик 23 потока, усилитель 24.

Первый регулятор 17 включен между вьжодом первого сумматора 9 и первым входом второго сумматора 10, второй регулятор 18 включен между выходом третьего сумматора 11 и входом тиристорного возбудителя 4, первый вход четвертого сумматора 12 соединен с выходом датчика 8 скорости, усилитель 24 включен между выходом второго сумматора 10 и входом реверФ сивного тиристорного преобразователя 2. Электропривод также содержит

1471274 задатчик 25 момента, триггер 26,, узел 27 внешних команд„ первый выход которого соединен с первым входом задатчика 25 момента и управляющим входом первого ключа 13, а второй выход подключен к второму входу задатчика 25 момента и установочному входу триггера 26, задатчик 28 интенсивности изменения магнитного потока, выход которого соединен с первым входом третьего сумматора 11, второй и третий входы которого подключены к выходам датчика б магнитного потока и задатчика 2? максималь- 1 ного потока, датчик, 29 момента, входы которого подключены к выходам датчика. 5 тока и датчика б магнитного потока, а выход соединен с вторь1м входом первого сумматора 9, первый ?О и второй ключи 13 и 14.включены между выходом задатчика 25 момента и третьим входом первого сумматора 9, третий ключ 15 включен между выходом четвертого сумматора 12 и четвертым входом первого сумматора 9, четвертый ключ 16 включен между выходом задатчика 23 магнитного потока и входом задатчика 28 интенсивности изменения магнитного потока, входы нуль-органа 21 соединены с выходами задатчиков 23 и 28 магнитного потока и интенсивности изменения магнитного потока, а выход подключен к управляющему входу третьего ключа 15 уп35 равляющий вход второго ключа соединен с выходом датчика 8 скорости и с входом первого порогового элемента, вход которого подключен к счетному вхоцу триггера 26, выходом подключенного к управляющему входу четвертого ключа, второй пороговый элемент

20 включен между выходом датчика 7 напряжения и вторым входом второго сумматора 10.

Электропривод работает следующим образом.

По команде "Пуск", поступающей из узла 27 в момент =- О, замкнет50 ся ключ и программный задатчик 25 момента начинает формировать во времени сигнал задания регулятору 17 момента в виде отрезка прямой с отрицательным угловым коэффициентом. В простейшем случае программный задат55 чик момента представляет собой комбинацию из стабилизированного источника задающего сигнала прямой полярности, величина которого пропорциональна максимальному начальному моменту ш, на фиг. 2, и задатчика интенсивности сигнала обратной полярности с двумя уставками. Причем величина первой уставки, включаемой по команде "Пуск", .пропорциональная величине. динамической составляю-, щей момента p, — p а значение второй уставки, включаемой по команде Стоп" пропорционально величине 2(, — 1,).

Общее время интегрирования задатчика интенсивности равно длительности цикла, отработанного в переходных режимах (без учета участка установившегося движения, если он есть).

На первом участке разгона до момента времени магнитный поток двигателя постоянен и равен максимальному значению, определяемому уставкой задатчика 22. Датчик 29 при постоянном потоке работает, как датчик тока якоря, поэтому контур автоматического регулирования момента фактически регулирует ток якоря. Благодаря быстродействию контура по этому параметру формирование желаемого графика момента двигателя не вызывает затруднений и двигатель разгоняется до основной скорости по оптимальному параболическому графику.

В момент времени 1., сигнал обратной связи по скорости, поступающий с датчика 8, превысит порог срабатывания элемента 19 и поступит на счет ный вход триггера 26, что вызовет срабатывание триггера и замыкание ключа 16. Сигнал задания на изменение магнитного потока и скорости с задатчика 23 поступит на вход задатчика 28 интенсивности, который начнет формировать во времени сигнал на ослабление магнитного потока. Закон изменения магнитного потока значения не имеет, но он должен удовлетворять ограничениям на предельный по условиям коммутации темп регулирования магнитного потока.

Поскольку замкнутая система автоматического регулирования момента двигателя продолжает отслеживать оптимальный график момента и поскольку изменения тока. якоря протекают намного быстрее, чем изменения магнитного потока,. то закон изменения тока якоря автоматически принимает такой вид, чтобы фактический график момента двигателя, пропорционального произведе5

14712 нию тока якоря на магнитный поток, и во второй зоне регулирования представлял собой отрезок прямой с отрицательным угловым коэффициентом, 5 скорость вращения пропорциональная интегралу от динамической составляющей момента, являясь отрезком параболы, Если наклон линии момента на участке, соответствующем второй зо- 10 не регулирования, изменяется, то при этом изменяется и крутизна отрезка параболы.

Глубина ослабления магнитного по- 15 тока определяется уставкой задатчика

23 изменения магнитного потока, Кроме того, задание на скорость непре- . рывно сравнивается с сигналом обратной связи в сумматоре,12, но сигнал 20 рассогласования не пропускается ключом 15, Лишь когда выходное напряжение задатчика 28 интенсивности сравняется на входе нуль-органа 21 с сигналом задания на изменение магнит- 25 ного потока и скорость, нуль-орган 21 сработает и даст команду на замы:кание ключа 15. После этого сигнал

"рассогласования по скорости с сумматора 12 сможет поступать на вход З0 сумматора 9 и при необходимости кор- ректировать первую уставку задания на момент двигателя, если она не совпадает со значением, необходимьм для компенсации статического момента на/ грузки. На этом процесс разгона заканчивается.Если в рабочем цикле будет участок установившегося движения (на фиг. 2 его нет), то контур регулирования момента на этом участке 40 поддерживает момент двигателя равным моменту статической нагрузки и обеспечивает стабилизацию скорости до тех пор, пока узел 27 не подаст команду на остановку привода. По этой 45 команде, во-первых, сработает триггер 26 и даст команду на размыкание ключа 16, который обесточит задатчик

28 интенсивности регулирования магнитного потока и вызовет убывание 50 сигнала на его выходе. Результирующий сигнал задания на выходе сумматора 11 начнет. возрастать с постоянной времени задатчика 28 интенсивности, что приведет к возрастанию магнитного потока двигателя. Кроме того, снижение выходного сигнала задатчика 28 интенсивности вызовет отключение нуль-органа 21 и размыкание

74

6 ключа 15 в цепи сигнала коррекции по скорости.

Во-вторык, по команде на остановку привода программный задатчик 25 момента начнет формирование во времени Второй уставки момента и сигнал управления на входе сумматора 9 про-. должит изменение по закону прямой с отрицательным угловым коэффициентом от величины, пропорциональной статическому моменту, до величины, пропорциональной разности 2 р -p представляющей собой максимальный тормозной момент двигателя.

В-третьих, по команде "Стоп" м разомкнется ключ 13 в цепи задания момента, но так как к этому времени уже будет замкнут ключ 14, срабатывающий при наличии скорости, отличНоН от нуля, то это нока никак не ° скажется на управлении моментом.

На начальном участке торможения контур регулирования магнитного потока отслеживает закон увеличения поля двигателя, определяемый задатчиком 28 интенсивности, Одновременно основной контур регулирования момента двигателя отрабатывает оптимальный закон изменения момента, опре деляемый программным задатчиком 25.

Поскольку оба управляющих сигнала изменяются достаточно медленно в сравнении с быстродействием изменения тока якоря, то отслеживание оптимального графика момента двигателя происходит за счет автоматической подстройки характера изменения тоха якоря под закон изменения магнитного потока.

С того момента времени, когда оптимальный поток достигнет максимального значения, определяемого уставкой задатчика 22 потока, ток якоря будет повторять в масштабе оптимальный график момента двигателя вплоть до полной остановки электропривода.

При скорости близкой к нулю, разомкнется ключ 14 и отключит задание на момент двигателя полностью.

Таким образом, на протяжении всего цикла двухзонного регулирования скорости, состоящего из участков разгона и торможения, обеспечивается изменение момента вращения двигателя по закону прямой с отрицательным угловым коэффициентом, что, в свою очередь, обеспечивает оптимальный пара1471274 г болический график скорости. Узел с датчиком 7 напряжения якоря и пороговым элементом 20 предназначен для защиты двигателя от превышения цопустимого напряжения на якоре.

Формула изобр ет ения

Электропривод постоянного тока 10 с оптимальным управлением, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к реверсивному тиристорному преобразователю, а обмотка возбуждения к тиристорному 15 возбудителю, датчики тока якоря, магнитного потока, напряжения и скорости, четыре сумматора, четыре ключа, два регулятора, два пороговых элемен та, нуль †орг, задатчик максимально- 20 го потока., задатчик потока и усилитель, причем первый регулятор включен между выходом первого сумматора и

J первым входом второго сумматора, второй регулятор включен между выходом третьего сумматора и входом тиристорного возбудителя, усилитель включен

l между выходом второго сумматора и входом реверсивного тиристорного пре-.образователя, о т л и ч а ю щ и и — . . .с я тем, что, с целью повышения качества управления, в него введены программный задатчик момента триггер узел внешних команд первый вы35 ход которого соединен с первым входом задатчика момент.а и управляющим входом первого ключа, а второй вьг од подключен к второму входу задатчика момента и установочному входу триггера, задатчик интенсивности изменения магнитного потока, выход которого соединен с первым входом нуль-органа и первым входом третьего сумматора, второй и третий входы которого подключены к выходам датчика магнитного потока и задатчика максимального потока, датчик момента, входы которого подключены к выходам датчика тока и датчика магнитного потока, а выход соединен с вторым входом первого сумматора, первыи и второй ключи включены между выходом задатчика момента и третьим входом первого сумматора, третий ключ включен между выходом четвертого сумматора и четвертым входом первого сумматора, четвертый ключ включен между входом задатчика интенсивности изменения магнитного потока, и выходом зацатчика магнитного потока, который также соединен с вторым входом нульоргана и первым входом четвертого сумматора, второй вход которого подключен к выходу датчика скорости, к управляющему входу второго ключа и входу первого порогового элемента,— выход которого подключен к счетному входу триггера, выходом подключенного к управляющему входу четвертого

"ключа, второй пороговый элемент включен между выходом датчика напряжения и вторым входом второго сумматора, выход нуль-органа соединен с управляющим входом третьего ключа.

1471274

Редактор Г. Гербер

Заказ 1616/54 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ф

Фиг.г а

Составитель В. Трофименко

Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова