Адаптивный регулятор тока

Адаптивный регулятор тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА, содержащий усилитель и умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования и получения одинаковых характеристик контура тока как в режиме непрерывного тока так и в режиме прерывистого тока, в него введены последовательно соединенные блок выделения модуля и цепь коррекции, причем второй вход усилителя связан с вкодом блока выделения модуля, выход цепи коррекции соединен с первым входом ум11ожителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход умножителя связан с третьим входом усилителя.

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (Н) 3(Я) G 05 В 13 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3534367/18-24 (22) 07,01.83 (46) 30,05.84. Бюл, )) 20 (72) A.Ï.Ãîëóáü, В.Я.Смородинов,, В.М.Трущенко, A.A.Óòóëoâ, А.С.Вавилин, A ..К.Сиомик, В.Д.Маркевич и В.Н.Романов (71) Производственно-техническое предприятие ЮВЭнергочермет (53) 62-50(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 834666, кл, G 05 В 13/02, 1981.

2. Регулирование в диапазоне прерывистых токов преобразовательного привода постоянного тока. Информэлекгро, 9 36638, с. 15. (54) (57) АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА, содержащий усилитель и умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования и получения одинаковых характеристик контура тока как в режиме непрерывного тока„так и в режиме прерывистого тока, в него введены последовательно соединенные блок выделения модуля и цепь коррекции, при. чем второй вход усилителя связан с вкодом блока выделения модуля, выход цепи коррекции соединен с первым входам умкожителя, второй вход кото-, рого соединен с выходом усилитЕля, а выход умножителя связан с третьим входом усилителя.

1095133

Изобретение относится к устройст— вам автоматического управления электроприводами постоянного тока с вентильными преобразователями, работающими в зоне непрерывного и прерывис-. того тока якоря. 5

Известно устройство, содержащее задатчик, датчик обратной связи,ЧИрегулятор, И-регулятор, первый и второй управляемые ключи, вентильный преобразователь, пороговый элемент и )О инвертор (11 .

Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования тока якоря двигателя при срабатывании первого или второго управляемого 15 ключа, в результате чего на входе вентильного преобразователя будут скачки управляющего напряжения, которые могут привести к недопустимым всплескам тока якоря двигателя.

Известно также устройство для адаптивного регулирования тока вентильного преобразователя, содержащее

ПИ-усилитель, умножитель и три П-усилителя, причем выход первого П-усилителя подключен к первому входу умножителя, вход второго П-усилителя подключен к первому входу .третьего

П-усилителя, выход третьего Н-усилителя подключен к второму входу умножителя, а выход последнего — к входу

ПИ-регулятора, выход которого является выходом устройства, Сигнал задания подается на первый вход первого Пусилителя, сигнал обратной связи поступает одновременно на второй вход, З5 первого П-усилителя и на вход второго П-усилителя. Опорное напряжение подается на второй вход третьего Пусилителя.

Напряжение обратной связи по току 40 якоря двигателя преобразуется на втором П-усилителе, ограничивается для границы прерывистого режима и вычитается иэ опорного напряжения

U0 на входе третьего П-усилителя.

Ири помощи второго и третьего П-усилителей производится аппроксимация гиперболы F (х) = 1/êõ двумя прямыми где Х вЂ” сигнал обратной связи по току B результBTe на выходе третьего

П-усилителя получается сигнал, обратно пропорциональный коэффициенту усиления вентильного преобразователя, который при помощи умножителя умножается на сигнал сравнения заданного и действительного значения тока, пос-5

55 тупающий с выхода первого П-усилителя на второй вход умножителя, и с выхода последнего подается на вход

ПИ-регулятора тока.

Для получения передаточных функций звеньев, действие которых нужно компенсировать, чтобы сохранить качество регулирования в обоих режимах неизменным, составим выражение переВ непрерывном режиме в передаточную функцию ПИ-регулятора тока вводится величина l/Ê „ = const, которая компенсирует коэффициент усиления вентильного преобразователя К р„

const B режиме прерывистого тока коэффициент усиления вентильного преобразователя становится зависимым от величины тока якоря двигателя

K<„ (I,> ) = var и для его компенсации в передаточную функцию ПИ-регулятора тока вводится величина 1/К „(Ic),) var. Таким образом, производится регу лирование постоянной времени интегрирования ПИ-регулятора тока,. выполняя условие адаптации по усилению |2j .

Однако данное устройство не обладает высокой точностью и одинаковым качеством в режиме прерывистого тока и в режиме непрерывного тока, так как не происходит изменения ПИ-характеристики регулятора на И-характеристику при переходе из непрерывного режима в режим прерывистого тока. Кроме того, при малых напряжениях сигнала сравнения на выходе первого П-усилителя нормальная работа ПИ-регулятора тока нарушается и не достигается необходимой точности регулирования.

Целью изобретения является повышение точности регулирования тока и получение одинаковых характеристик контура тока как в режиме непрерывного тока, так и в режиме прерывистого тока.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее ПИ-усилитель и умножитель, дополнительно введены последовательно соединенные блок выделения модуля и цепь коррекции, причем второй вход усилителя свя. зан с входом блока выделения модуля, выход цепи коррекции соединен с первым входом умножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя, а выход умножителя связан с третьим -1 входом усилителя.

На чертеже. представлена блок-схема адаптивного регулятора тока.

Адаптивный регулятор тока содер-., жит ПИ-усилитель 1, умножитель 2, цепь коррекции 3 и блок выделения модуля 4, На вход блока выделения модуля по дается сигнал обратной связи по току, а его выход подключен к входу цепи коррекции 3, Выход цепи коррекции 3 соединен с первым входом умножителя 2, включенного в цепь обратной связи ПИ-усилителя 1 так, что выход ПИ-усилителя 1 подключен к дру гому входу умножителя 2, а выход последнего — в цепь обратной связи ПИусилителя 1, Выход ПИ-усилителя 1 является выходом устройства.

Адаптивный регулятор тока работает следующим образом.

1095133 (P) = (РТз + 1) К вп (Icp ) ° у.о р т(пя получения сигнала, равного 45

K>!! (I ), достаточно осуществить oneр ацию

K1!!! (IcP ) = Т K 7- (UTdt с т m °

1 В где U — напряжение обратной связи

Т по току;

Т вЂ” период изменения напряжес ния питающей сетия 55

m — число фаз преобразователяя время зажигания вентиля; время погасания вентиля.

Это преобразование можно выполнить на сглаживающем операционном усилителе, имеющем функцию передачи

G (p)= тыл РТ„+ 1

50 где T = — " — период усреднения тока

ТсК

mR!! 65 даточной функции раззмкнутого контура управления электроприводом, В непрерывном режиме

Р з < "в!! кт

С ра Р =

"т КЩ ЯТ»+1 Й!1! (РТ!!,1 <)

5 раТ»

ЯЦ где К вЂ” коэффициент вентильного преобразователя в непрерывном режиме; 10

Кт — коэффициент обратной связи по току в контуре тс <а; а — коэффициент демпфирования;

R — сопротивление якорной цепи двигателя;

T электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя;

T — постоянная времени форсирую щей части ПИ-регулятора;

Т т — суммарная некомпенсируемая Ы постоянная времени контура тока.

Адаптивный регулятор тока отличается тем, что с целью осуществления адаптации в него вводится величи-25 на, а неадаптированная часть регулятора при условии T = Т „имеет- вид (6р,я (Р) — -- Е (Т = const, (1) рт Р рт

В прерывистом Режиме Тя -- 0 а коэффициент усиления преобразователя является функцией тока якоря, т.е.

К (Ic< ) поэтому p) =2 . —.т — к. 35

Тз+1 1 Кщ(Тср) 1

К> СС р) рт),+1 R р аТя1т

Для выполне ни я условия (1) необходимо скомпенсировать действие звеньев (РТз + 1)К8п (Icp ) . Следовательно, передаточная функция корректирующей це 40 пи должн а имет ь ви д

Окончательно передаточная функция корректирующей цепи примет внд ля + 1

G (р)= —-------Koq pT ; + которую можно реализовать на решающем усилителе, выполняющем сглаживание

° с компенсацией запаздывания. Выход цепи коррекции 3 ограничен на уровне коэффициента усиления вентильного преобразователя К !! для непрерывного режима.

В режиме прерывистого тока сигнал обратной связи по току Бт через блок выделения модуля 4 подается на вход цепи коррекций 3, на которой производится вычисление коэффициента усиления вентильного преобразователя

Ks (Ic> ) в функции тока якоря двигателя, Напряжение, равное K !1„(I«), с выхода цепи коррекции 3 поступает на первый вход умножителя 2, на второй вход которого подается напряжение с выхода ПИ-усилителя 1. Результат умножения с выхода умножителя 2 вводится в цепь обратной связи операционного усилителя эквивалентно делению в прямой цепи, регулятор тока будет иметь передаточную функцию оТ +1 (p)-------рт К рдТ ° ! т R9,, (РТ9+1)К (Хс ) или

1 1

G (р) тт РаТ» Кт iR<< «g„(Icp

В прерывистом режиме регулятор тока имеет И-характеристику с постоянной времени интегрирования, изменяющейся в функции тока якоря двигателя

В этом случае передаточная функция разомкнутого контура тока (1) остается неизменной, как и в непрерывном режиме °

При переходе в режим непрерывного тока напряжение на выходе цепи коррекции 3 достигает уровня ограничения равного коэффициенту усиления вентиль ного преобразователя К я в непрерыв-. ном режиме, и остается постоянным.

С этой целью при йапряжении обратной связи по току, соответствующем значению граничного непрерывного тока, часть входного сопротивления операционного усилителя в цепи коррекции 3 шунтируется стабилизатором. Напряжение, равное К, посредством умножителя 2 вводится в цепь обратной связи ПИ-усилителя 1. В результате, регулятор тока имеет ПИ-характеристику. с заданной постоянной времени интегрирования

РТ + 1 . 1

G (u) = -- -------- - — - — -- °

Р> КТ

РцТр!т 1 .< e< яи

1095133

Составитель A.Ëàùåâ

Редактор М,Бандура Техред Т.Маточка Корректор И. Николайчук

Эаказ 3596/29 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

В непрерывном режиме действие форсирующей части цепи коррекции 3 не сказывается на работе регулятора то а, так как оно находится выше предела ограничения, равного К „.. При выполнении условий структурйой адаптации, т.е. - при переключении регулятора тока с ПИ-структуры на И-струк.туру,,а также адаптации по коэффициенту усиления, что легко осуществляется с помощью цепи коррекции, качество регулирования тока в прерывистом и непрерывном режимах сохраняется неизменным

Использование цепи коррекции и модуля, а также включение умножителя в t5 цепь обратной связи ПИ-регулятора тока выгодно отличает предлагаемай адаптивный регулятор тока от прототипа, так как сохраняется астатиэм работы регулятора, сокращается число 2р операционных усилителей и дополннтельНо производится структурная адаптация, т.е ° изменение структуры регулятора тока с ПИ-характеристики на Ихарактеристику, с сохранением всех достоинств других аналогов, а именно отсутствие резких скачков напряжения на выходе регулятора, так как на выходе регулятора стоит ПИ-усилитель, а переключения производятся в цепи обратной связи и скачки напряжения фильтруются в цепи коррекции.

Применение адан-ивного регулятора позволит, не ухудшая качества регулирования, исключить из цепи якоря двигателя сглаживающий реактор, который в мощных установках занимает отдельный шкаф и составляет 10-25% веса всего комплекта оборудования.При этом уменьшаются габариты, вес и энергетические потери установки.

Применение устройства в реверснвных электроприводах с вентильными преобразователями, имеющими раздельное управление, позволит улучшить качество переходных процессов, что обеспечит плавность нарастания нагрузок в механических узлах и повысит точность управления скоростью и положением механизма.