Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе постоянного тока. Целью изобретения является повышение качественных показателей электропривода в области низких частот вращения . Электропривод постоянного тока .содержит последовательно соединенное вычислительное устройство 1, преобразователь 5, код - интервал, транзисторный коммутатор 3, электродвигатель . В данном электроприводе обеспечивается расчет коэффициентов регуляторов тока и скорости в функции дисперсии отклонения значения тока и скорости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

КСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ1646034

А1 (gg)g Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4676858/07 (22) 11.04.89 (46) 30.04.91. Бюл. !"- 16 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) В. Г. Букреев, С. К. Соснин и А.В.Шумихин (53) 621.316.718.5 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 924663, кл. G 05 В 11/26, 1982.

Патент США Р 4719400, кл. Н 02 P 5/40, 1980. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОЛ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе постоянного тока.

Целью изобретения является повышение качественных показателей электропривода в области низких частот вращения.

На чертеже приведена схема предлагаемого электропривода.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, в якорной цепи которого установлен датчик

2 тока, подключенный к выходу транзисторного коммутатора 3, к входу которого подключены последовательно соединенные первое вычислительное устройство 4, преобразователь 5 код— интервал, вал электродвигателя .1 механически соединен с датчиком 6 скорости.

Кроме того, электропривод постоянного тока содержит первый 7 и втотехнике и может быть использовано в электроприводе постоянного тока.

Цепью изобретения является повьппение качественных показателей электропривода в области низких частот вращения. Электропривод постоянного тока . содержит последовательно соединенное вычислительное устройство 1, преобразователь 5, код — интервал, транзисторный коммутатор 3, электродвигатель. В данном электроприводе обеспечивается расчет коэффициентов регуляторов тока и скорости в функции дисперсии отклонения значения тока и скорости. 1 ил. рой 8 блоки умножения, первое 9 и

С: второе 1Ñ постоянные запоминающие устройства, второе вычислительное устройство 11, цифровые преобразователи скорости 12 и тока 13, генератор

14 тактовых импульсов, первый и второй выходы которого соединены с син- О хронизирующнми входами, соответствснно, преобразователя 5 код — интервал, ф;! цифрового преобразователя 12 скорости и цифрового преобразователя 13 тока, информационный и сигнальный выходы которого подключеньг соответственно к первым группам входов и первым входам первого 4 и второго 11 вычислительных устройств, вторая группа входов и вто- 2 рой вход второго вычислительного Ь устройства 11 — к информационным и сигнальным выходам цифрового преобразователя 12 скорости, третий, четвертый, пятый входы, первый, второй, третий четвертый пятый

6034 третий выходы каждого постоянного запоминающего устройства 9 и 10 соединены с третьим, четвертым, пятым

5 входами первого 7 и второго 8 блоков умножения, первый выход блока 15 задания подключен к второму входу второго вычислительного устройства

11 и девятому входу первого вычислительного устройства 4, десятый вход, пятая, шестая группы входов которого соединены соответственно с вторым выходом, первой, второй группами выходов блока 15 задания.

Электропривод работает следующим образом, После включения устройств электролривода и установки начальных адресов регистров условий (W = 0;

i = О) по сигналу "Пуск", Аормиру20 емому блоком 15 задания, в первом вычислительном устройстве 4, в соответствии с алгоритмом работы, осуществляется вычисление ПИД закона контура регулирования тока двигателя

164

К i = К (1- 1- ) + К i ° T — — (i + 1 ) y,1

Т

Ъ " 1 ) 2 К "1 к1 Т

Т к- ) ° 1 к-, d» = i T, при К

= 0 (2) V

К W +К (И -W) +K И вЂ” (Ц +W )

1Г T 1

II $ h И 2""k К t .К+

Т

Z<= 14 ° Т --- (W»,+ W»<) + Z»

™ при К=О (4) выходы, вторая группа входов первого вычислительного устройства 4 соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходом, третьим, четвертым, пятым, шестым, седьмым входом, третьей группой входов второго вычислительного устройства 11, шестой, седьмой, восьмой выходы, четвертая группа входов, первая, вторая группы выходов и третья, четвертая группы выходов которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами, первой группой входов первого блока 7 умножения и группами входов первого 9 и второго 10 постоянных запоминающих устройств, шестой, седьмой, восьмой выходы, третья группа входов, первая, вторая группа выходов первого вычислительного устройства 4 соединены соответственно с первым, вторым, третьим входами, группой выходов, первой, второй группами входов второго блока 8 умножения, первый, второй, где Ч К+< — значение кода на третьей группе выходов вычислительного устройства I на (К+1) -м такте широтноимпульсного сигнала управления; K

К, К11 — соответственно коэффициенты пропорциональности, дифференциальной, интегральной составляющих закона регулирования тока; д, — заданВ вычислительном устройстве 11 в соответствии с алгоритмом осущестгде V»+, — значение кода на третьей группе выходов вычислительного устройства 11 (определяет значение

Ъ на (К+1)-м такте широтно-импульсного преобразователя); I<>, К„, К, Ки— соответственно коэффициенты задания скорости и пропорциональной дифференциальной, интегральной составляющих

ЗО ное значение тока, формируемое вычис1тительным устройством 11; i»s I „« значение тока на первой группе входов для К-ro — и (К-1)-ro тактов широтноимпульсного сигнала; Т вЂ” период коммутации шиРотно-импульсного преобразователя; К =- 1, 2, вляет вычисление ПИД закона контура

45 регулирования скорости двигателя. регулирования скорости (3)

S заданное значение скорости двигателя, формируемое блоком 15- задания;

W», W„ I — значение скорости на второй группе входов вычислительного уст55 ройства 11 для К-ro и (И-1)-го тактов широтно-импульсного сигнала;

1

1 !

Коэффигр енты К, К„, К, К„, К 1, необходимые для вычисления законов (1), (3) регулирования тока и скорости, считываются rro адресам, определяемым кодами средних к. адратических значений тока (и скорос( ти(.) !г- относительно нулевых значений б46034 ток".. i ii скорости V (и". 1 4 . =. " и

О, задава;.;мх перед иабэ-о электропривола) ипи относи;гльно

5 установивг,их<-я значений l, ч И, т (ь процессе работы электрспривода), Значеии.-. (; иЯ„вычисляются .ц формулам

40 где N - количество отсчетов измерения тока и скорос ги Ь i

1, Ь W r = W - W><; i> 1, 15

И, соответственно, значения тока и скорости в j-й и (j-1)-й моменты измерения согласно блок-схеме алгоритмов.

Первоначально коэффициенты передачи законов регулирования (1), (3) определяются в процессе выполнения алгоритма программы работы вьгчислительного устройства 11 гри 1!y = 0 и мин (i Мнн определ" е гся "инималь ным значением момента удержания электродвигателя в неподвижном состоянии при имеющемся моменте нагрузки на валу). При отработке блоком 5 сигнала управления осуществляется за - 3Q пись в соответствующий регистр битов запрета прерываний по току i и скорости W и на 2-м выходе устройства 11 и устанавливается запрещающий уровень сигнала ПРТ. Поспе записи к да

gg на втором выхсде устройства 11

Wl устанавливается разрешающгй уровень сигнала ПРТ. Затем вычисляется приращение У тока i за такт измерения (такт измерения тока и скорости обычно выбирается кратным такту широтно-импульсного преобразователя) и проверяется ограничение Ь i к (6,,(где Л 1— граничное значение прирашения тока, характеризующее переходный процесс, 15 т.е. в переходных режимах вычисления

Q, Q íå производятся). При расчете значение И значение V< устанавливаII ется в соответствующие регистры и умножается в блоке 7 умножителя, при этом происходит смена информаиуси на группах вьмодов 1 и 2 устрой тна 11.

С t-й грутпь1 ыьмодов блока 7 умножения считывается значение Ю. В блоЦ ке 11 организован счетчик тактов и

K г при m = N в соответствуюпвге регист»

2 Ф ры записываются значения W и i i W<, Информация на группах выходов 1 и 2 устройства 11 обновляется и с 1-й группы вьтодов блока 7 умножения считывается значение Q . которое сравнивается с допустимым значением (g средне и квадратичного отклонения

l тока. При G ° (g1 осушествляется ана3 логичное вычисление. среднего кпаяратичногс отклонения ii скорссти,",нигагеля °

При расчете осуществляется смена информации íà группах в*.г.одов 3 и 4 устройства 1! с задержкой (на считывание), изменяется состояние на вь .ходах

ПЗУ 9, 10 и сформируется "и,-нал

"зп.ПЗУ" на 3-м выходе устрпйст-. а 11.

Таким образом, значения ко ффиииенi тов К,, К„, V и К, Ки, К с и;ты— ваются из ячеек ПЗУ 10 и ПЗ 9 в соответствии со значениями 5; Gyp, вы гислениыми IIpH И =- 0 и i p = 1 н.

В процессе работы электроггривола в интервзл времени, оставшийся после обработки вычислителем программы ПИЛ закона pñãóëèðoBàíèÿ. скорость (3), (4), запускаемой прерыванием по скоРОСТИ 14 р ВЬ ИОЛНЯ ЕТСЯ НОДП ОГРамма р в результате выполнения которой корректируются значения 5,,1; <, а следователг но, и коэффициенты К,, КИ, I /

К, K>, !i<, К . После считывания сигналов задания W и текущей 4 к скорости и проверки аварийных режимов путем сравнения 3 К с максимальньгм значением

И ш сравнивается приращение скорости (W1! — Ик,) с максимальным значением прир.-щения S Мак,.

При расчете осуществляется зались

W и значения Т (период широтно-импульсногоо сигнала) в регистры чтения из соответствующих- регистров результата умножения W ° Т выполненного блоР ком 8 умножения.

Послс выччсления F =- (4, + W < ) в результате рас гетов осуществляется последовательно запись в регистры

Т значений Г и —, считывание из регист1646034., Т ра произведения F — и определение

2 сомножителя интегральной составляющей

Z z+ < П??Д закона (3), (4). При записи в регистр значения Z, формируется

5 сигнал на 6-м выходе устройства 11 и изменяется информация на группе входов 1 устройства 11. При выполнении операции умножения с группы выходов блока 7 умножения считывается значение Л = К Z> интегральной соИ ставляющей закона (3), (4) и осуществляется определение пропорциональной составляющей С = К и(« — «к ) П?1Д за- 15 кона регулирования скорости двигателя. При вычислении значения («p — Wrr ) на 7-м выходе устройства 11 формируется сигнал с разрешающим уровнем и осуществляется определение днфферен1 циальной составляющей I = — (К вЂ” S)

Т

ПИД закона (3), (4) . При расчете значения I считываемого из регистра на выходе 8 устройства 11 формирует- 25 ся разрешающий уровень сигнала, Окончательно вычисляется значение

Л + С + I выходного сигнала контура регулирования скорости, которое с целью исключения аварийных ре-30 жимов в электроприводе проверяется.

Величина V к < является задающим сигналом для контура регулирования тока и по двунаправленной магистрали между 2-й группой входов устройства

1 и 3-й трупп входов устройства 11 поступает в вычислительное устройство 4. Прерывание таймера сопровождается формированием в блоке синхронизации сигнала прерывания по сиг 40 налу на 1-м входе устройства 4.

После считывания значений тока и проверки íà допустимые значения. (максимальное значение приращения тока), «оп „с (максимальное 45 значение приращения тока) (блоки 5-8) осуществляется вычисление интеграль1 ной составляющей D = К, d k< r (закона (1), (2) регулирования тока двигателя, При этом считывание сомножителя dr < осуществляется из регистров и на выходе устроиства 4 формируется разрешающий уровень сигнала.

Блоком 4, осуществляется вычисление пропорциональной составляющей

В = К„(. . — „) закона (1), (2) .

При счить вании значения (i . — ). ? на 7-M выходе устройства 4 формируется разрешающий сигнал. При расчете вычисляется дифференциальная со-!

1 ставляющая С = К вЂ” (i W) закона (1), т

1 (2) . Считывание сомножителя — (i - W) осуществляется из соответствующих регистров устройства 4. При появлении сигналов на любом из выходов 6, 7, 8 устройства 4 с задержкой на

2-м выходе устройства 4 формируется сигнал чтения ПЗУ 10 "чт ПЗУ10". После вычисления V +,= D + В + С и проверки условий на минимальное V и максимальное V ö значения, значение V<+1 записывается в управляющий регистр устройства 1.

Вычисленное значение 7К по формулам (1), (2) преобразуется преобразователем 5 код — интервал в длительность импульса, поступающего на транзисторный коммутатор 3. Таким образом напряжение на двигателе 1 формируется по широтно-импульсному закону с частотой генератора 14 тактовых импульс ов. формулаизобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, в якорной цепи которого установлен датчик тока, подключенный к выходу транзисторного коммутатора, к входу которого подялючены последовательно соединенные первое вычислительное устройство, преобразователь код — интервал, вал электродвигателя механически соединен с датчиком скорости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества электропривода в области низких частот, дополнительно введены первый и второй блоки умножения, первое и второе постоянное запоминающее устройство, второе вычислительное устройство, цифровые преобразователи скорости и тока, генератор тактовых импульсов, первый и второй выходы которого соединены с синхронизирующими входами, соответственно, преобразователя кодинтервал цифрового преобразователя скорости и цифрового преобразователя тока, информационный и сигнальный выходы которого подключены соответственно к первым группам входов первого и в=орого вычислительных устройств, вторая группа входов и второй вход второго вычислительного устройства

1646034 подключены к информаттионным и сигнал-ным выходам цифрового преобразователя скорости, третий четвертый пятыми

У входы, первый, второй, третий четt вертый, пятый выходы, вторая группа входов первого вычислитытьного устройства соединены соответственно с первым, вторым, третьим выходом, третьим, четвертым, пятым, шестыи, седьмым входом, третьей группой входов второго вычислительного устройства

У шест ой, седьмой, восьмой выходы, четвертая группа входов, первая, вторая группы выходов и третья, четве ртая группы выходов которого соеди° 15 нены соответственно с первым вторым

i У третьим входами, первой группой выходов первой, второй группой входов первого блока умножения и группами 20 входов первото и второго постоянного запои:наюшт х устройств шестой

1 1 седьмой, восьмой выходы, третья а во вто ом р M вычислительном устронзо стве реализована следчющая ма математическая зависимость.»

1 ч, =- кн + к„(и, - v) + кр 1 т —-К И 2

4 и

+ ),, 4y- &и-ик-)/Я=-; И и и G>= д а 11„, )а

40 кэначение кода на выходе первого вычислительного 45 устройства на (К+1)-и такте широ т но-импульс ног о сиг нала;

l(ei dl(li т1

Кя

К

50

" "к

5, G 1у к где d > = pi ò - -- (i + г. т

2 т(! к 2

"к.) ГДР 1() 1 1 т

Т

К-< соответственно коэффициенты пропорциональной диффереиниа1тьной, интегральной составляющих закона регулирования тока," период коммутации широтноимттульсного преобразователя соответственно значения тока запания и тока на группа входов, первая, вторая группа выходов первого вычислительного устройства соединены соответственно с первьпт, вторым, третьим в; .дами, группой выходов, первой, второй группами входов второго блока умножеттття, первый, второй, третий выхсды каждого постоянного запоминающего ус ройства соединены с третьим, четвертым, пятым входами первого и второго блоков умножения, блок задания, первый выход блока задания подклю ен к второму входу первого вычислительного устройства и восьмому входу второго вычислительного устройства девятый нход

1 У пятая, шестая груптты входов которого соединены соответстгенно с втот.: 1м выходом, первой, второй группамп выходов блока задания,- кроме того, в первом вычислительном устройстве реат.иэована следующая мате 1атическая зависимость: к- к

3 Т

У

К-и такте широтно-импульсного сигнала; значения кода на выходе второго вичислительного устройства; соответственно коэффициенты задания скорости и про— порциональной, интегральной и дифференциальной составляющих закона регулирования скорости; соответственно, значения скорости задания и скорости на К-м такте шнротноимпульсчого сигнала; соответственно средние квадратические отклонения

1646034 .

Составитель С. Колодезев

Техред Л.Олийнык Корректор Т. Палий

Редактоп Е. Зубиетова

Заказ 1554

Тиряж 358 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I1 30З5, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тока и скорости от установившихся значений;

Б — количество отсчетов измерения тока и скорости.