Электропривод постоянного тока

Электропривод постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„„SU„„1022275

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК „ Н 02 Р 5/06

/ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3387455/24-07 (22) 28,01.82 (46) 07.06,03. Бюл. И 21 (72) B. П. Казанцев и 8, И. Петренко (71 ) Пермский политехнический институт (53) 621.316.718,5(088Я) (5á) 1. Авторское свидетельство СССР и 692041, кл. Н 02 Р 5/06, 1979.

2. Патент Японии М 55--39996, кл. H 02 P 5/06, 198I., (54 ) (57) 3llEKTPOflPHSOQ IIOCTORHHOI0

ТОКА, содержащий последовательно соединенные электродвигатель, управляемый преобразователь, регулятор тока якоря, задатчик.интенсивности тока, якоря, регулятор скорости с блоком ограничения в обратной связи, датчик, скорости, вход регулятора тока якоря соединен с датчиком тока якоря, а задатчик интенсивности тока якоря содержит последовательно соединенные интегратор и усилитель с блоком ограничения в обратной связи, о т л ич а ю щ и " с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем расширения диапазона формирования оптимальных по быстродействию переходных процессов, в него дополнительно введены последовательно соединенные датчик динамического тока якоря, квадратичный преобразователь, а также блок ограничения в обратной связи интегратора, при этом выход квадратичного преобразователя Е соединен с входом задатчика интенсивности тока якоря.

1022275

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу постоянного тока, и может быть использовано для управления электроприводами прокатных станов, Известен электропривод постоянного тока, с держащий последовательно соединенные электродвигатель, управляемый преобразователь, регулятор тока якоря, регулятор скорости, датчик скорости, а также датчик тока, соединенный с входом регулятора тока якоря $1) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные электродвигатель, управляемый преобразователь, регулятор, тока якоря, задатчик интенсивности тока якоря, регулятор скорости с блоком ограничения в обратной связи, датчик скорости,вход регулятора тока якоря .соединен с датчиком тока якоря, а за|датчик интенсивности тока якоря содержит последовательно соединенные интегратор и усилитель с блоком ограничения в обратной связи 323 .

Недостатком известных электроприводов является то, что оптимальная по времени переходного процесса настройка регулятора скорости возможна лишь для некоторого конкретного режима работы привода, например при заданной скорости привода осуществляют наброс или сброс некоторой (например, номинальной ) статической нагрузки на валу привода.

Поскольку сигнал задания тока яко-. ря и ток якоря в переходных процессах изменяются по линейному закону или близкому к нему, а выходной сигнал регулятора скороСти содержит составляющие второй и третьей степени времени, то для формирования оптимальных по быстродействию переходных процессов параметры регулятора .скорости должны изменяться в функции времени или координат электропривода таким образом, чтобы обеспечить равенство выходного сигнала регулятора скорости выходному сигналу ЗИТ в требуемые моменты времени, т,е, для организации оптимальной поверхности переключения усилителя-ограничителя ЗИТ требуется нестационарный регулятор скорости ° Неизменные значения параметров регулятора скорости приводят к тому, что при различных по величине изменениях сигнала задания скорости и статической нагрузки переходные процессы в системе могут значительно отличать5 ся от оптимальных по быстродействию.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения диапазона формирования оптимальных по быстродействию переход10 ных процессов электропривода постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянното тока, содержащий последовательно

15 соединенные электродвигатель, управляемый преобразователь, регулятор тока якоря, задатчик интенсивности тока якоря, регулятор скорости с блоком ограничения в обратной связи, >0 äàò÷èê скорости, вход регулятора тока якоря соединен с датчиком тока якоря, а задатчик интенсивностй тока якоря содержит последовательно соединенные интегратор и усилитель с

25 блоком ограничения в обратной связи, дополнительно введены последовательно соединенные датчик динамического тока, квадратичный преобразователь, а также блок ограничения в

ЗО обратной связи интегратора, при этом выход квадратичного преобразователя соединен с входом задатчика интенсивности тока якоря.

На фиг. 1 приведена блок-схема электропривода постоянного тока; на фиг. 2 - кривые переходных процессов при скачке задания скорости .

Электропривод постоянного тока щ0.содержит последовательно соединенные электродвигатель 1, управляемый преобразователь 2, регулятор 3 тока якоря, задатчик 4 интенсивности тока якоря, регулятор 5 скорости с

4 5- блоком 6 ограничения в обратной связи, датчик 7 скорости, вход регулятора 3 тока якоря соединен с датчиком 8 тока якоря, а задатчик 4 интенсивности тока якоря содержит пос ледовательно соединенные интегратор

9 и усилитель 10 с блоком 11 ограничения в обратной связи, последовательно соединенные датчик 12 динамического тока, квадратичный пре 5 бразовате ь 13. а также блок 14 ог55 раничения в обратной связи интегратора 9, при этом выход квадратичного преобразователя 1.3 соединен с входом задатчика 4 .интенсивности тока якоря.

22275

1 1 02Т7 Т с и

Э 10

Устройство работает следующим образом.

В установившихся (квазиустановившихся ) режимах работы электропри% (вода сигнал 4 задания скорости равен сигналу 4 обратной связи по скорости электродвигателя l, выходные сигналы регулятора 5 скорости, датчик

12 динамического тока и квадратичного преобразователя 13 равны нулю. Среднее значение выходного сигнала усилителя 10 равно нулю (при достаточно большом коэффициенте передачи усилителя 10 мгновенные значения его выходного сигнала могут быть не равны нулю, однако среднее значение выходного сигнала при нулевом входном сигнале. равно нулю). Выходное напряжение интегратора 9 равно сигналу датчика 8 тока якоря, выходной сигнал регулятора 3 тока якоря (структура регулятора может быть ПИ, .ПИД или релейная ) преобразуется управляемым преобразователем 2 в напряжение на якоре электродвигателя 1, ток якоря электродвигателя равен ст атичес кому току .

При изменении сигнала задания скорости (например, ступенчатом) на выходе П-регулятора 5 скорости появляется сигнал, пропорциональный отклонению сигнала задания скорости от установившегося значения

"рс = "рс(" 4

2 Г, где К = - коэффициент передачи

П-регулятора;

Т вЂ” инерционная постоянная времени привода, постоянная времени интегратора задатчика 4.

Усилитель 10 насыщается на уровне, пропорциональном максимально допустимой произВодной ТОкд якоря, выходной сигнал интегратора 9 линейно во времени нарастает и преобразуется регулятором 3 тока и управляемым пре- образователем 2 в изменение напряже-. ния на якоре, причем такое, что ток якоря в переходном. процессе отслеживает сигнал его задания, формируемый задатчиком 4 интенсивности тока якоря.

Скорость электродвигателя изменяется в соответствии с выражением

Полагая, что не произошло изменения статической нагрузки одновременно с изменением сигнала задания скорости, сигнал на выходе регулятора 5 скорости будет изменяться в функции квадрата времени, т .е . ир "pc((a, < )) =

1о 97;

1 ((qK g) TN 27 Т у где 34 = 3 - 9о - начальное отклоФ М нение сигнала за дания скорости от установившегося значения.

Если начальное отклонение 8. л сигнала задания скорости от установившегося значения невелико и ток якоря в переходном процессе не выходит на режим насыщения (ограничения ), то при . уменьшении выходного 5 сигнала регулятора 5 скорости до

3 " значения 0 с= - — (), т.е. в молл мент времени, когда отклонение скорости от установившегося значения составит половину от начального 5 9 зо (фиг. 2,кривая 15), сигнал с выхода квадратичного преобразователя 13

i H становится равен по абсолютной величине выходному сигналу регулятора 5 скорости и происходит изменение знака сигнала на входе задатчика 4, ток якоря снижается по линейному закону (фиг 2, кривая 16 ), Действительно, поскольку при отсутствии статической нагрузки ток якоря равен динамическому току, т.е.

4О... Л !

АЙ Й Ф то тм т; ! и 1 и1 .и. ("и иии = дин.

И и

Дальнейшее уменьшение тока якоря

4> до нуля сопровождается уменьшением до нуля отклонения скорости от заданного значения и выходного сигнала . регулятора 5 скорости.

Если отклонение сигнала задания

5О cviopocfH от установившегося превышает значения S9 = -т.— Я, где л - доМ- Tù пустимая по условиям нагрева и коммутации кратность тока якоря (уровень ограничения тока якоря ),то выходной

55 сигнал интегратора 9 ограничивается на уровне, пропорциональном К, блоком 14 ограничения выходного сигнала интегратора 9 и величина

5 10222 j5 тока якоря в переходном процессе стабилизируется на уровне $ (фиг,3, кривая 17 ) до тех пор, пока ошибка отработки (отклонение ) сигнала задания скорости не станет меньше зн ачения S 4 = ---.— 3 (фиг, 3 криъ т т, ° ф вая 18), и тогда производная тока якоря сменит свой знак и ток спадет до установившегося значения (на фиг. 3- до нулевого значения ), а скорость электродвигателя 1 достигнет установившегося значения (фиг.3, кривая 18).

Если наложено технологическое ограничение на максимальное ускорение электропривода, то предусмотрено ограничение динамического тока, пропорционального ускорению привода, блоком 6 ограничения выходного сигнала регулятора 5 скорости.

При отклонении сигнала задания скорости от установившегося значения свыше 5 = ---.- P где ти 2

М =Т„ максимальное допустимое значение динамического тока, динамический ток эле ктродви гателя ст абилизируется на уровне P (P 9).

При набросе статической нагрузки на валу электропривода cKopocTb электродвигателя в переходном процессе (фиг.4, кривая 19) начинает снижаться в соответствии с выражением. о р р 1с т и где 6 - динамическое падение скорости.

Максимальный динамический провал . скорости будет иметь место при достижении линейно нарастающим током якоря (фиг,ч, кривая 20) значения статического тока 1. в момент времени 1 Тц 1ц 2 о тло = 1.1, Т ."с gy. c и

Дальнейшее увеличение тока якоря приводит к появлению положительного динамического тока (l il ъ iоj ) и скорость электропривода увеличивается, что вызывает снижение дина Ъ мического провала скорости и в моФ мент времени t.= =1 Тц (t+ ) величина последнего становится в два раза меньше максимального динамического провала. Действительно, при t =

Т„(1+, ) имеем .1Г2

8)= t- .1t= - — i

2 1 -Т и 1 с 4Т с и

Выходной сигнал регулятора, скорости в этот момент времени будет определяться .выражением

° у

Г1", 15 кЯ=- —.

I 7 47 с 2

Поскольку динамический ток в момент времени t =1 Т (1+--- ) свяС И зан со статическим током выражением i .=„ у - (фиг. 4, кривая 20 ), получим, что выходной сигнал регулятора 5 скорости в этот момент времени равен по абсолютной величине квадрату сигнала с датчика 12 динамического тока .2 !

1с

0 1=.

P< 2 Айн

Таким образом, при снижении динамического провала скорости до половины максимального происходит смена знака входного сигнала задатчика 4 и ток якоря линейно уменьшается до величины статического тока, а скорость электродвигателя 1 становится равной заданной, Предлагаемый электропривод позволяет получить при неизменной (стационарной ) структуре регуляторов скорости и тока якоря оптималь40 ныЕ по быстродействию переходные процессы в широком диапазоне изменения сигнала задания скорости и статической нагрузки на валу привода. 8 отличие от систем подчиненного регули

45 рования с AN-регуляторами скорости, время переходных процессов которых нормировано и не зависит от величины скачка задания скорости и наброса (сброса ) статической нагрузки, в

5О данном электроприводе оно линейно уменьшается как при уменьшении отклонения.сигнала задания скорости, так и при снижении величины наброса (сброса) статической нагрузки.1022275

ФшР

Составитель О. Воробьев

Техред Т.фанта Корректор А Дзятко

Редактор С. Пекарь

»»

Заказ 4062/47 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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