Вычислительное устройство для систем управления вентильными электроприводами

 

О П И С Й-ИЗОЬРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1» 746 т98

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 23.11.77(2I ) 2547207/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Прнорнтет—

Опубликовано 07 07.80, Бюллетень ¹ 25 (51) М. Кл.

5 06 & 7/62

Государственный комитет

СССР (53) УДК 681.335 (088,8) ао делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 10.07.80 (72) Автор изобретения

Ю. Б. Соколовский (7I) Заявитель (54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в различных высокоточных и быстродействующих системах управления, например, вентильными электроприводами (регуляторами по5 ложения скорости (частоты), соотношения скоростей (частот) ).

В системах такого типа в качестве усилителей мощности могут быть использо10 ваны как высокочастотные, полностью управляемые усилители мошности так и вентильные преобразователи различного типа, вентильные двигатели (11.

Недостаток таких устройств заключается в разрывном характере интегральной составляющей от ошибки в заданной зоне фазового сдвига, Наиболее близким техническим решением к изобретению является вычислительное устройство для систем управле ния вентильными апектропроводами (BH)> содержащее последовательно включенные блоки формирования интегральной ошибки, 2 формирования ошибки и дифференциала ошибки, выходы которых подключены к соответствующим входам ВП, подсоединен ного выходом к трем входам блока импульсно-фазового управления (21.

Недостатком прототипа является невозможность непосредственного использования, например, для управления различными вентильными системами регулирования, т. е.для случаев, когда выработ ка конечных дискретных команд на управление силовым элементом происходит несинхронно с входным устройством, дающим текущую, близкую к мгновенным значениям, информацию об ошибке по основному параметру и ее дифференциалу.

Белью изобретения является повышение точности работы устройства за счет синхронизации вычислений с работой силового узла электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство содержит три .формирователя коротких импульсов и апемент ИЛИ, выход которого подключен вог

На чертеже изображена структурная сиг схема вычислительного устройства. срав

Устройство содержит линейный ao .

U всем рабочем диапазоне блок 1 формирования интегральной ошибки основного

На параметра (частоты, скорости и т. д.), т. е. обычный интегратор на базе опера25 ционного усилителя, реверсивный счетчик, широкодиапазонный фазовый дискримина-. тор с аналоговым или цифровым выходом и т. д., выход которого подключен к послецовательно соединенным блокам фор30 мирования ошибки 2 и дифференциала ошибки 3.

3 7465 к управляющим входам блоков формирования ошибки и дифференциала ошибки, а три входа подсоединены к выходам соответствующих формирователей коротких импульсов, подключенных входами к трем выходам блока импульсного фазового уп5 равления, а также тем, что в нем каждый блок формированйя ошибки и дифференциала ошибки выполнен в виде сумматора, узла памяти и коммутирующего элемента, 10 информационный вход которого соединен с первым входом сумматора и является информационным входом блока, управляющий вход является управляющим входом блока, а выход подсоединен ко 15 второму входу сумматора, выход которого является выходом блока.

98 4

Сигнал Uy ° пропорциональный интегральной ошибке основного параметра (например, по частоте) в широком диапазоне фазового сдвига

t д ф 1 < Я . Г К

V, ЬV=23if afoot, (1) поступает на вход первого сумматора 4 непосредственно и на вход первого узла памяти 6 через первый коммутирующий элемент 12, замыкающийся на время . записи этого сигнала в первый узел памяти, причем периодически запись (фиксация) в узле памяти 6 производится в моменты формирования каждого управляющего импульса системы импульсно-фазоо управления ВП. Зафиксированный нал U5 (Li) с выхода узла памяти 6 нивается с текущим значением й, - а1) (npu 4"„(t„ àt с t, ) .. выходе сумматора 4 получаем сигнал ч (+ t) =U,Юру) - U,(t,), ° cpu л < (, +. — Е„1 (2) характеризующий изменение интегральной составляющей ошибки в течение (+1) интервала вентильности. Известно, что в зоне малых управляющих воздействий ин-, тервал вентильности практически постоянен и равен

Эти блоки 2 и 3 содержат сумматоры 4 и 5 и узлы памяти 6 и 7 с выходом канала дифференциала ошибки (по час35 тоте, скорости и т. д.). Выходы блоков

1, 2 и 3 подсоединены наряду с дополнительными командами (Х, X, Ky, Х ), характеризующими токовый режим якорной цепи двигателя, режим движения привода, номер работающего комплекса

I и т. д., ко входам собственно регулятора 8 ВП, где осуществляется масштабирование сигналов, характеризующих ошиб

«у и ее изменения во времени, с учетом характера работы привода на текущем интервале вентильности. Выход регулятора 8 подсоединен к блоку импульсно-фазового управления 9. Выходы блока 9 подключены ко входам логического элемента ИЛИ 10 через формирователи ко-, ротких импульсов 11. Выход элемента

ИЛИ (сборка импульсов синхронизации) подсоединен ко вхЬдам управления коммутирующих элементов 12 и 13 блокрв

2и3.

Устройство работает следующим образом. р ГМ о c. т (3) где - и. - пульспость силовой схемы

BII;

СИс — циклическая частота сети.

Сигнал с выхода сумматора 4 в конце (t +1)-го интервала ч i+<) 1(е,c) U (t ) (4) в связи с примерно постоянным интервалом вентильности пропорционален среднему значению ошибки по частоте (скорости1 на каждом интервале вентильности). В тех случаях когда частота (скорость) на выходе регулятора по каким- пибо причинам чэменяется внутри интервала вентильности в одном иэ рабочих режимов, регулирование этих параметров ведется только по. их среднему значению (т. е, текущие, мгновенные значения регулируемого параметра имеют неоднозначную зависимость относительно сигнала управления ВП в момент формирования очередного управляющего импульса в системе фазового управления). Это

74659 же можно сказать и о общем случае гулирования вентильных регуляторов.

При отсутствии пульсаций выходного параметра внутри интервала вентильности мгновенные его значения равны средним за этот интервал. В связи с этим в самом общем случае для .построения быстродействующих вентильных регуляторов информация о мгновенных текущих значениях ошибки по частоте (скорости) не р может быть непосредственно использована для управления ВП. Ее необходимо перед этим усреднить тем или иным образом. Причем наиболее оптимальное решение этого вопроса — усреднение на интервале вентильности (т. е. на временном интервале между двумя соседними управляющими импульсами ВП), так как при этом в систему регулирования вводится минимальная инерция (запаэдыва- 2п ние).

Аналогично с учетом вышеизложенного решается задача по вычислению среднего значения дифференциала от ошибки по частоте УЯ (ошибки по ускорению 25 в случае, если выходные параметры(путь, скорость) Формула изобретения

Uó(a„„) = U„(t,4-(Гь(5 ) (10)

Сигналы Ug, Uq, 0 поступают на вход регулятора 8 вместе с дополнительными командами Х, g<, g>,..., Х, ха» рактериэующими режим работы привода, характер изменения его отдельных пара- ЯО метров, превышение отдельных параметров и т. д. С помощью дополнительных команд по некоторому алгоритму оптимизации управления осуществляется масштаЯ5 бирование сигналов 0, У T, при формировании выходного сигнала регулятора.

Применение рассматриваемого вычислительного устройства в различных систе мах регулирования (в частности на базе

ВП) позволяет повысить их точность и

50 быстродействие вплоть по предельных, 3 " Ч ь ) (5) Причем сигнал с выхода сумматора 5 в конце (l +1)-го интервала

8 6 теоретически возможных величин (повышение частоты среза вентильных систем до граничной частоты ВП.

Вычислительное устройство для систем управления вентильными электроприводами, содержащее последовательно включенные блоки формирования интегральной ошибки, формирования ошибки и дифференциала ошибки, выходы которых подключены к соответствующим входам регулятора вентильного электропривода, подсоединенного выходом к трем входам блока импульсно-фазового управления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства за счет синхронизации вычислений с работой силового узла электропривода, оно содержит три формирователя коротких импульсов и элемент ИЛИ, выход которого подключен к управляющим входам блоков формирования ошибки и дифферене пиала ошибки, а три входа подсоединены к выходам соответствующих формирователей коротких импульсов, подключенных входами к трем выходам блока импульс ного фазового управления.

2. Устройство по п. 1 о т л и ч à aio щ е е с я тем, что в нем каждый блок формирования ошибки и дифференциала ошибки выполнен в виде сумматора, узла памяти и коммутирующего элемента, информационный вход которого соединен с первым входом сумматора и является информационным входом блока, управляющий вход является управляющим входом блока, а выход подсоединен ко второму входу сумматора, выход которого является выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Амдрущук В. В. Теоретическое и экспериментальное исследование высокоточной системы электропривода с беспазовой машиной постоянного тока. Дис« сертация на соискание научной степени кандидата технических наук. Л.,1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке hb 2461749/24, кл. & 06 G 7/12, 17.03.77 (прототип).

746598

Составитель А. Маслов

Редактор Jl. Утехина Техред И. Нинц Корректор Н. Степ

Заказ 3952/41 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5, филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4