Электропривод с подчиненным регу-лированием параметров
Союз Советским
Социалистическим
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Н 02 P 5/06 Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 62 83 :621.314.5 (088.8) Опубликовано 15.03.81. Бюллетень № 10 Дата опубликования описания 25.03.81 (72) А вторы изобретен и я В. В. Аржанов, Н. П. Кутлер, Д. И. Попов и В. С Научно-исследовательский институт автома и электромеханики при Томском институ автоматизированных систем управления и радиоэ1ектрур@и, (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПОДЧИНЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к управлению электрическими генераторами, электродвигателями и преобразователями, и может быть использовано в устройствах для регулирования числа оборотов электродвигателей. Известен электропривод с подчиненным регулированием параметров, включающий пропорционально-интегральные регуляторы скорости и тока, преобразователь, питающий якорь электродвигателя, датчики скорости и тока. Такие электроприводы при малых изменениях задающей величины обеспечивают хорошие динамические характеристики, а именно: перерегулирование и время переходного процесса. При этом ПИ-регулятор скорости не насыщается и, соответственно, не выходит из границ управляемости (1). Однако при больших и быстрых изменениях задающей величины следует ожидать насыщения ПИ-регулятора скорости, причем в нормальное состояние он может вернуться ао при изменении знака рассогласования на входе. При этом возникает значительное перерегулирование и система выходит за пределы заданной устойчивости. Как следствие, увеличивается и время переходного процесса. Известен также электропри вод с подчиненным регулированием, у которого ПИрегулятор скорости разделен на И-регулятор и ПД-звено, причем ПД-звено включено в цепь обратной связи по скорости (2). Недостаток этого электропривода включение дифференцирующего звена в цепь обратной связи по скорости. Несмотря на то, что такое включение позволяет избежать потери управляемости ПИ-регулятора скорости при выходе из насыщения, применять его не рекомендуется по условиям зашиты электропривода от помех. Наиболее близким к предагаемому по технической сущности является регулируемый электропривод, включающий вентильный преобразователь, питающий якорь электродвигателя, систему управления с последовательно включенными ПИ-регуляторами скорости и тока и датчики скорости и тока. Для уменьшения пульсаций скорости при колебаниях нагрузки на валу электродвигателя, в цепь обратной связи ПИ-регулятора скорости параллельно конденсатору включены контакты реле, которые замыкают813645 cH lip f1 воз рг1«T3111111 пх л ьсс111 H и скорости Выше допустимого значения. Такой электроприво эффектHB«H в режиме стабилизации скоростн вращения. При отработке сигнала управ I«IIHH такой электропривод ведет себя как од1гокра fHo интегрирующая система. если ср3áàòûâàåò реле, или кdê обыкповенiI .-1я двукратно интегрирующая, если в нем ;1редусмотрена блокировка срабатывания реле от изменения скорости вследствие упр3вляloiöåãо сигнала. В первом случае будет 1О занижена динамика при отработке малых рассогласований и будет наблюдаться скоростная ошибка, т. е. преимущество электронривод 1, построенного Но двукратно интегрирующей системе подчиненного регулирования параметров, заключающееся в более высокой динамической точности, будет сведено tld нет. Во втором случае при больших сf1гHалах рассогласоваllèÿ будет наблюдаться потеря управляемости ПИ-регi лятора скорости при вы.соде его из насыщш1ия 13). Недостатком этого электропривода является большое перерегулирование и время переходного процесса при отработке больIH f.IX и оЫСтроllзхl HHIOIIIH YCH раССОг. IdCOВаппй. Цель изобретения уменьшение пере- 2з регулирования и времени переходного Ilpoцесс3 при отработке больших рассогласоВ3 HИ Й CKOPOCTH. Для достижения цели в электроприводе с подчиненным регулированием парам«1 ров, зо включающим преобразователь, питающии If hoPh э.lcKTPo;I BII13TC 151, систс мУ 3 пР;1в,f«IIHsl с последовательно вкл1оченными пропорциональiio-интегральными pci.уляторами скорости и тока, датчики скорости и тока, ключеВ0Н эл«м«пт, включенный II3p3ëëeëû o конденсатору цеп11 обратной связи регулятора скорости, выход схемы совпадения соединен с управляю1цим входом кл1очевого элемента через дифференцирующее звено, причем выход ПИ-регулятора скорости соединен с первым входом схемы совпадения через 4о блок фиксации насыщения ПИ-регулятора скорости, 3 второй вход схемы совпадения через пороговый элемент и блок сравнения соединен с задатчиком и датчиком скорости. На чертеже изображена блок-схема электропривода с подчиненным регулированием параметров. Злектропривод содержит ПИ-регулятор 1 скорости, вы.ход которого соединен с первым входом ПИ-регулятора 2 тока, преобразователь 3, питающий якорь электродвигателя 4. причем вход преобразователя 3 соединен с выходом ПИ-регулятора 2 тока, шунт 5 выход которого через датчик б тока подключен ко второму входу ПИ-регулятора 2 тока, тахогенератор 7, установленный на валу двигателя 4, и соединенный со вторым входом регулятора 1 скорости, ключевой элемент 8, шунтрующй конденсатор 9, схему 10 совпадения, выход которой подключен через дпфференцирующее звено 11 к управляющему входу ключевого элемснта 8, блок 12 фиксации насыщения 11И-регулятора скорости, через который выход ПЙ-регулятора 1 скорости соединен с первым входом схемы 10 совпадения, блок !3 сравнения и г1ороговый элемент 14, выход которого подключен ко второму входу схемы 10 совпадения, а входы блока 13 сравнения, ко входам ПИ-регулятора 1 скорости. При этом блок фиксации насыщения регулятора скорости включает в себя нелинейный элемент с зоной нечувствител ьн ости. Электропривод работает следующим образом. Допустим, что ПИ-регулятор 1 скорости находится в насыщении. Hd вход Г1И-регулятора 2 тока поступает сигнал максимального задания на ток и электропривод отрабатывает рассогласование. С выхода блока 12 на первый вход схемы 10 совпадения приходит потенциал «1», сигнализирующий о том, что ПИ-регулятор 1 скорости находится в насыщении, а с выхода порогового элемента !4 на второй вход cY«мы 10 совпадения поступает потенциал «О», означающий I что рассогласование Ь(1 = — Ly — LTr )Д11. Г1ри этом с выхода схемы 10 совпадения снимается потенциал «О». На управляющий вход ключевого элемента 8 с дифференцирующего звена 11 приходит также нулевой потенциал i ключевой элемент 8 размыка«1 ся. Пусть cf п1ал задания скорости имеет ступенчатую форму и рассогласование hL = — /Vg — — L f.! является максимально допустимым из условия сохранения управляемости ПИ-рсгулятора 1 скорости. При равенс-. ве рассогласования 4 =/Ьз - — тг/=- ЛЕ = (0,4- — 0,3) Л " с порогового элемента 14 на второй вход схемы 10 совнаде1гия подается потенциал «1». Схема 10 совпадения скачком перебрасывается в новое состояние, и на вход дифференцирую1цего звена 1! поступает сигнал в виде ступеньки. Импульс, образующийся на выходе дифференцирующ«го звена 11, поступает на управляющий вход ключевого элемента 8, при этом конденсатор 9 щунтируется через замкнутый ключевой элемент 8. Длительность импульса, замыкающего ключевой элемент 8, немного меньше времени, необходимого электроприводу для отработки рассогласования hL до нуля, При этом -! постоянная времени разряда конденсатора 9 такова, что конденсатор за время, равное длительности импульса, успевает разрядиться практически полностью. Для ограничения тока разряды конденсатора последовательно с коммутирующими контактами в ключевом элементе 8 включен резистор, сопротивление которого на несколько порядков меньше сопротивления резистора в цепи обратной связи ПИ-регулятора 1 скорости и который 8!3645 Формула изобретения Составитель В. Кузнецова Редактор Ю. Г1етрушко Тсхред А. Бойкас Корректор, 1. Иван Заказ 415/73 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4 практически не изменяет коэффициент пропорциональности этого регулятора. Вследствие этого ПИ-регулятор 1 скорости не теряет управляемости, и перерегулирование при отработке больших и быстроизменяющихся рассогласований такое же, как и при отработке ступенчатого сигнала задания скоросII ти с рассогласованием ЬГ/. Соответственно относительное значение перерегулирования тем меньше, чем больше задание на скорость, но в любом случае не выходит за пределы заданного. Уменьшение перерегулирования ведет к уменьшению времени переходного процесса за счет уменьшения времени вхождения регулируемой величины, в данном случае скорости, в зону допустимых отклонений. Электропривод с подчиненным регулированием параметров, содержащий преобразователь, питающий якорь электродвигателя, систему управления с последовательно включенными пропорционально-интегральными регуляторами скорости и тока, ко входам которых подключены соответственно выходы датчиков cKopocTII II тока, v.. IIo 1eIIoÉ э, lelleII1 включенный параллельно конденсатору цепи обратной связи регулятора скорости, отличаюи1ийся тем, что, с целью уменьшения перерегулирования и времени переходного процесса при отработке больших рассогласований скорости. в него введены соединенный входами с задатчиком и датчиком скорости блок сравнения, пороговый элемент, блок фиксации насыщения регулятора скорости, схема совпадения и дифференцирующее звено, при этом выход блока сравнения через пороговый элемент соединен с одним из входов схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом блока фиксации насыщения регулятора скорости, подключенного к выходу упомянутого регулятора, а выход схемы совпадения через дифференцирующее звено соединен с -управляющим входом ключевого элемента. Источники информацин, принятые во внимание при экспертизе l. Авторское свидетельство СССР No 488295, кл. Н 02 P 5/06, 1970. 2. Фрер Ф., ОрттенбуpI ер Ф. Введение в электронную технику регулирования. М., «Энергия», 1973, с. 73. 3. Авторское свидетельство СССР М 486441, кл. Н 02 Р 5/06, !970.
