Способ регулирования вентильного электропривода постоянного тока

 

Союз Советских

Соцма лист н четких

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ ; 657556 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено14.04.76 (2l)2348495/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.791Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 19.04.79

2 (51) М. Кл.

Н 02 P 5/16

Гваударстеенны9 коинтет

СССР аа делам нзабретеннй н открытей (53) УДK 6» 316. .718.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Б. Соколовский и В, И. Баклушин (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для автоматического управления вентильного электропривэда постоянного тока.

Специфика вентильного электрэпривода (ВЭП) постоянного тока заключается в 3 том, что в зависимости эт режима тока в якорной цепи (прерывистый или непрерывный) он имеет различные статические и динамические .характеристики. Причем в режиме прерывистого тэка якоря вентиль- та ный преобразователь имеет меньший статический коэффициент и значительно возрастает электромеханическая постоянная времени ВЭП, что снижает динамические показатели привода.

Известны системы BÝtt с ПИ-регулятором скорости и дополнительной жесткой обратной связью по току, обладаюших высоким быстродействием (1)

-20

При этом способе регулирования сигнал> пропорциональный текуш-..му значению тока, подают на вход системы импульснофазового управления (СИФУ), гд. он вычитается от сигнала задания тока, получаемым в ПИ регуляторе скорости.

Однако в режиме прерывистого тока, кэгда к моменту поджигания очередного вентиля мгновенное значение тока равно нулю, жесткая обратная связь по току размыкается, тем самым ухудшая статическую точность поддержания тока.

По другому способу линеаризуют сигнал задания тэка и подают его вместе с сигналом положительной обратной связи пэ ЭДС двигателя на вход вентильного преобразователя с линейной характеристикой вход-выход (21.

При этом динамические характеристики

ВЭП жестко зависят эт постоянной времени якорной пепи Тя и поэтому невозможно получить высокое быстродействие.

Белью изобретения является повышение точности поддержания тэка и быстродействия регулирования при непрерывном и прерывистом токе в якорной цепи.

Цель достигается тем, чтэ после выработки управляюшего импульса в эдной из

657556 фаз дополнительно интегрируют сигнал, пропорциональный текущему значению якорного тока в интеграторе развертки очередной фазы системы импульсно-фазового управления (СИФУ) с полярностью, противоположной опорному напряжению, которое подают в интегратор при значении угла регулировании, равном нулю,для формиро- вания пилообразной развертки.

Полученную таким образом развертку щ сравнивают с сигналом управления, а в момент их равенства формируют управляющий импульс, который подают на соответствующий вентиль преобразователя. Одновременно осуществляют отключение опор- 13 ного напряжения и сигнала, пропорциональНо текущему значению тока OT интегратора развертки работающей фазы и сбрасывают развертку этой фазы до нуля. Сигнал же текущего значения гока переключают 20 еа интегратор развертки последующей фазы и так далее. Введение в интегратор развертки СИФУ дополнительного сигнала, пропорционального текущем у значению тока, эквивалентно действию отрицательной обратной связи по току как в прерывистом, так и в непрерывном режимах, что значительно улучшает статические и динамические .характеристики ВЭП, в частности увеличивается точность поддержания тока независимо от режима, а также уменьшается электромагнитная постоянная времени якорной цепи Тй в К + 1 рез, где.К— коэффициент усиления токового контура.

На фиг. 1 представлена система уп35 равления двигателем постоянного тока; на фиг 2 — .эпюры напряжений, поясняющие способ управления.

Предлагаемая система управления со10 держит двигатель 1, тиристорный преобре. эователь 2, питающийся от трехфазной сети переменного тока через трансформатор

3, систему импульсного фазового управления СИФУ тиристорного преобразователя, 45 состоящую из трех (по одному на фазу) формирователей развертки 4 — 6, нульорганов 7 — 9, распределителя импульсов

10 и синхронизатора 11.

Формирователь развертки 4 состоит из интегратора 12, на вход которого через ключи 13 и 14 подаются соответственно опорное напряжение () с синхронизатора

11 и сигнал с выхода трансформатора тока 15 через выпрямитель 16. Цепи управ- ления ключами 13 и 14 подключены соответственно к выходам триггеров 17 и 18.

На входы триггера 17 поступают синхронизированные с сетью импульсы напряжеф ния IJ <> с синхронизатора и сигнал с выходе нуль-органа 7 собственной фазы.

На входы триггера 18 подключены выход нуль-органа 7 собственной фазы и выход нуль-органа 9 предшествующей фазы. Кроме этого, выход нуль-органа 7 также подключен к ключу 19, предназначенному для сброса развертки. СИФУ после выработки управляющего импульса в данной фазе.

Формирователи 5 и 6 развертки двух других фаэ имеют аналогичное устройство и состоят .из интеграторов 20 и 21, управляемых ключей 22, 23, 24 и 25, 26, 27, триггеров 28, 29 и 30, 31. Нуль» органы 7, 8, 9 подключены к углу суммирования 32, на который поданы: сигнал задания тока,) д, сигнал,пропорциональный ЭДС двигателя + Е и сигнал постоянного тока ц „ пропорциональный о" среднему значению сетевого напряжения.

О (определяет положение управляющих импульсов при нулевых значениях упревляюших сигналов.

Сигнал задания тока .1 З поступает от усилителя 33 с перемейным коэффициентом усиления, на вход которого подключен выход источника команд 34.

Работа одной группы тиристорного преобразователя по предлагаемому способу происходит следующим образом.

Сигнал управления Ц, являющийся суммой линеаризованного сигнала задания токе J g, сигнала пропорционального

ЭДС двигателя E и сигнала О, посс!. о тупеет не входы нуль-органов 7-9, где в момент равенства Uö и приходящего на вход нуль-органов 7-9 напряжения развертки U о формируются импульсы управления (см. фиг. 2е), длительность которого, мощность и распредел ени е на тот или иной вентиль одноименной фазы определяется s распределителе 10. Величина выпрямленного напряжения U 1 (см. фиг. 2а) определяется углом включения тиристоров (углом регулирования) сС, отсчитываемого от точки естественного зажигания.

Момент первого включения тиристора фазы А (см. рис. 2a) определяется равенством 0у и 0 >< при этом напряжение развертки О, (см. фиг. 2ж), поступающее с интегратора 12, представляе собой косинусоидальное пилообразное напряжение (см. фиг. 2д), являющееся результатом интегрирования синусоидального оп". :ног» непРЯжениЯ Оопп (см. фиг, 2б), поступающего иэ синхронизатора 11.

657556

Опорные напряжения 0оп В " Ооп с для разверток двух других фаз показаны на фиг. 2 в, r.

Опорное напряжение пэдается на интегратор 12 при К=О через ключ 13, управляемый триггером 17, единичный выход которого определяет замкнутое состояние ключа 13. Триггер 17 запускается импульсами (см. фиг. 2б), синхронизированными с сетью и определяемыми при с(.=0 для каждой фазы, а опрокидывается от импульса на выходе нуль-органа 7. Импульсом на выходе нуль-органа 7 приводится в насьцценное состояние триггер 29 формирователя развертки 5 фазы В. Единичный выход триггера 29 определяет включенное состояние ключа 23, в ре зультате чего на интегратор 20 подается сигнал, пропорциональный текушему значению тока, со знаком, противоположным опорному напряжению 0„ @ (см. рис. 2з), подаваемому на этот интегратор 20 йри

Д.=О для фазы В.

Вследствие того, что интегратор раз25 вертки является линейным звеном, то,используя метод суперпозиции, можно представить напряжение на интеграторе от воздействий опорного напряжения и сигнала, пропорционального текущего значения тока в виде двух кривых U и (Зр (см. фиг. 2д). но

u„= U -(a д+е) о (4) где U — сигнал, определяющий положео ние управляющих импульсов при сигналах управл ения, равных нулю, Э д — сигнал задания тока;

Š— сигнал, прэпорциэнальный ЭДС двигателя.

Результируюшей кривой будет являться напряжение развертки Цр (см. фиг. 2ж), имеющее пилообразный характер вследствие того, что при появлении импульса на выходе нуль-органа собственной фазы, например фазы В, опрокидываются триггеры

28, 29, выключающие соответственно клк>чи 22, 23 и включается ключ 24, разря40 жая емкость интегратора 20.

В результате воздействия сигнала, пропорционального текущему значению тока,. на интегратор развертки 20 (21, 12) .

45 положение управляющих импульсов смещается в зону меньшего выпрямленного напряжения (тэка), что нагляднэ видно на фиг. 2е (сплошные линии), а штриховыми линиями на фиг. 2е показано положение управляющих импульсов при отсутствии сигнала, пропорционального току в развертке. Работа элементов формирователя развертки 6, нуль-органа 9 аналогична описанной выше.

Таким образом, момент зажигания очередного вентиля будет определяться средним значением тэка двигателя пэ информации горения предыдущего вентиля, независимо от величины этого тэка и .характера токового режима.

Предлагаемый спэсэб позволяет повысить точность поддержания тэка, улучшить динамические показатели ВЭП без применения специальных устройств преобразования тэка, в используя устройства системы фазового управления.

Получение .сигнала, пропорционального среднему значению тэка, и влияние его на момент зажигания нетрудно видеть из следуюших соотношений.

В прерывистом режиме при постоянном сигнале управления момент зажигания вентиля, например фазы С, определится (см. фиг. 2а, з) равенством:

u„= f u,„„диА-K f *, — ФА д 2%

3 где Оч — сигнал управления, подаваемый на нуль-орган СИФУ;

U „= д.Sjh ups — опорное напряжение, подаваемое на интегратор развертки СИФУ, А — амплитуда; — постояннач интегрирования токовэго канала, 1y — текущее значение тока, ф, — угол регулирования, отсчитываемый от точки естественного зажигания.

По теореме о среднем второй интеграл выражения (1) будет равен

47к т" 2а к f 11вd t=K — 9 S=ê 1â (2) г г где КМ вЂ” коэффициент обратной

zò. з связи по току, — среднее значение тока

Все фазы В за время вентильности;

Интегрируя выражение (1) с учетом (2), получаем:

А("-- ")-" в., 657556

Выражение (3) с учетом (4) можно записать:

О, -(3 д+Е ) =А(4-соэ(Х)-К 1ц . (5) о

Из выражения (5) видно, что сигнал, пропорциональный среднему значению тока

К 1 1, входит в выражение со знаВср ком, противоположным сигналу задания тока 3 с,д, что соответствует пействию отрицательной обратной связи по току.

Таким образом, предлагаемый способ управления вентильным электроприводом постоянного тока равносилен применению отрицательной обратной связи по току, в д которой датчик обратной связи по току является безынерционным датчиком средс него значения гока вентиля за интервал

z р, вентильности, равныи —, где тл — число фаз выпрямления. 20

Формула изобретения

Способ регулирования вен тильного 25 электропривода постоянного тока, заключающийся в том, что линеаризуют сигнал задания тока и подают его вместе с сигналом положительной обратной связи по ЭЛС двигателя на вход вентильного преобразователя, напряжение разверток импульснофазового управления которого получают путем интегрирования отдельных полуволн соответствующих фаз сетевого синусоидального напряжения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности поддержания тока и быстродействия регулирования при непрерывном и прерывисroM гоке в якорной цепи, после выработки управляющего импульса в одной из фаз дополнительно интегрируют сигнал, пропорциональный текущему значению якорного тока в интеграторе развертки очередной фазы системы импульсно-фазового управления с полярностью, противоположной опорному напряжению, а в момент формирования управляющего импульса сбрасывают развертку этой фазы до нуля и подают сигнал, пропорциональный текущему значению гока на интегратор развертки последующей фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Йинамика вентильного электропривода постоянного тока. Под ред. Поздеева А. Q, М., Энергия, 1 975.

2» Патент США No 3649Я95, кл. 318-331, 1 97 1.

657556 пю8 on<

Ксх С P, V+

Составитель В. Поспелов

Редактор Л. Баглай Техред Э. Чужик Корректор В, Куприянов

Заказ 1820/55 Тираж 856 Подйисное

ПНИИПИ Государств енного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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