Адаптивный пи-регулятор для управляемых вентильных преобразователей

Адаптивный пи-регулятор для управляемых вентильных преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советеимн

Социапметмчвсимн

Рвсмубпми

О П И < А Н И Е (и>900404

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ (6! } Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 050Я)0 (21) 2920924/21-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5E)M. Кл, Н 02 P 13/16

@вуларспшпвй квинтет

CCCP ио делам нзобретеннй н открытнй (53) У,П,К 621.316.

727(088.В) Опубликовано 230182- Бюллетень р6 3

Дата опубликования описании 2301.82

A,È. Вахрамеев, А.И. Вейнгер и Ю.С. Тартаковский

Пуско-наладочное управление Треста "Уралэлект омонтаж" и Уральский ордена Трудового Красного Знамейи" -::-:-=:., политехнический институт им. С.Н. Кирова (72) Авторы изобретения (21) Заявители (54) АДАПТИВНЫЙ ПИ-РЕГУЛЯТОР ДЛЯ УПРАВЛЯЕМз1Х

ВЕНТ11ЛЬ11ЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к системам управления вентильными преобразователями и может быть использовано в качестве регулятора тока вентильного электропривода, в котором применен нереверсивный либо реверсивный вентильный преобразователь с раздельным или совместным рассогласованным управлением, одним из режимов работы которого является режим прерывистого тока.

Известно, что для получения оптимальных переходных процессов в соответствии с техническим оптимумом передаточная функция регулятора тока должt$ на иметь е„

" "=в — т — р т г " где r,,1с1- активное сопротивление и индуктивность;

К - коэффициент передачи венл тильного преобразователя по напряжению;

Т - постоянная времени фильт/А. ра, устанавливаемого на входе вентильного преобразователя и ограничивающего полосу пропускания системы регулирования.

Изменение параметров вентильного преобразователя в режиме прерывистого тока приводит при неизменной настройке регулятора к резкому ухудшению качества регулирования s этом режиме. Для устранения этого недостатка необходимо в режиме прерывистого тока вентильного преобразователя изменять параметры настройки регулятора. Известно устройство, содержащее операционный усилитель

RC-цепи обратной связи и включенного последовательно с ней нелинейного сопротивления, выполненного в виде резистора, зашунтированного стаби,литронами. Точка соединения цепи обратной связи операционного усилителя и нелинейного ca ; "впения соединена ., =. .;, <, Äo "i измериTPJiJI ЭДС нагрузки венти :: ного преобразователя

В режиме: Оерывиi- Ого тока„ когда паден e н.-.-:пряжения на нелинейном сопротивлении меньше напряжения пробоя ста :.i:;I †. . -Ов., р .-";,ê".o увеличивае Tся,;О.=.,",. —..=р;=,,а .IN рег улятора,, ч! о у,, -э вот „.; -.=-,.; во регулирован:;:::

0дн.=.::: —: .. —::,=-; p егулирования с .:...,о об. :ад=:ет сравни! Е.!ьl-:!. » ...„: iO: ° : л<.; 4Lilv!L",ei1 IGCТЬЮ В режиме и..:еp; вистого тока из-за бопь-"ОЭ фф «i LI I"; i H T а » C. vi JI E I I I i JI Р Е Г $ JIB тора в этом режиме, Кроме того., e этом устройс вс,-,е „ .читывается из-. менение зо, — Iül прерывистых токов от величины ЭДС нагрузки, так как напряжения проб;я стабилитронов неизменно, Для того, .тобы система регулирования была устойчива во всем диапазон= и::з",,;;е=-; ;е: вЂ,N:-, ЭДС нагрузки, напряжение пробоя стабилитронов выбиРаЕтСЯ "...::..--...Отя"=TO ВИИ С :-ОНОЙ ПРЕРЫвистых то :,ов при максимальной ЭДС.

При такой настройке p=-гулятора качество p=--улирования при малых ЭДС нагрузки с.;-<а:=.:,II=!a=-,-.,.i ie. довлетворительным, Наиооле= i i IN=, и . !o iехнической сущности к =.ред-nã"-емому является адаптивный ПЛ-регуля -np цля управляемых вен -ильных преобразователей, содержащий оп=рационный усилитель с последовательной RC-цепью обратной связи, транзистор, коллектор которого связан -. †:Очкой соединения резистора и конденсатора цепи обрат—

Hovi связи, блок управпения с двумя входами и двумя выходами, первыи выход которого подключен к базе транзистора, и измеритель тока нагрузки, выход которого соединен со входом блока управления и с первым входом, подключен к выходу задающсго устроиства, и выход операционного усилителя соединен со входом вентильного преобразователя,2j. Регулятор содержит -акже измеритель ЭДС нагрузки, выход которого через вторую послсдова-.:ельную RC-цепь подключен к тpå"=.-,=е."у -: õîäó операционного усили:- .-я Р р-:;.",име прерывистого тока

B;4oi;c нты отсутствия импульсов тока регул;-..Ор ;:редставляет собой интеграл :: —. с =, 1) =I- åío, а в режиме непрерь;-.н э:;о -:- ".:: —;" - i-ропорционально-ин е-,р--. —:,пр., =.ве-..но с передаточной,—:,::::; —, =-. .. ляемой по (1) .

00404

1ч

30 з/ о

so

4

Недостаток известного регулятора заключается в том, что эквивалентные параметры указанного адаптивного регулятора в режиме прерывистого тока не учитывают нелинейность зависимости изменения параметров вентильного преобразователя от величины тока, и поэтому не обеспечивается компенса- ция всех изменений параметров вентильного преобразователя в режиме прерывистого тока.

Цель изобретения —,,:лучщение динамических характерно;ик ада вЂ,тивного Пи-регулятора, а т=-:<æc улучшение дИНаМИЧЕСКИХ ХараКтЕ !viC.1 ИК ПрИ работе на противо-ЭДС.

Поставленная цель дости, ается тем, что адаптивный ПИ-регулятор дополнительно снабжен первым и вторым резисторами и первым транзистором, причем первый резистор включен между коллектором дополнительного транзистора и точкой соединения первой обкладки конденсатора и резистора RC цепи обратной связи операционного усилителя, второй резистор включен между коллекторами основного и дополнительного транзистооов, при этом вторая обкладка конденсатора соединена с выходом операционного усилителя, а база первого транзистора подключена ко второму выходу блока управления, Кроме того, регулятор дополнительно снабжен третьим и четвертым резисторами и вторым и третьим транзисторами, третий резистор включен между коллекторами второго и третьего транзисторов, базы которых подкпючены соответственно к первому и второму выходам блока управления, а коллектор второго транзистора подключен к точке соединения резистора и конденсатора второй RC-цепи, а также второй вход блока управления подключен к выходу измерителя ЭДС нагрузки °

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого адаптивного регулятора.

Адаптивный ПИ-регулятор для управляемых вентильных преобразователей состоит из операционного усилителя 1, охваченного цепью обратной связи,,содержащей резистор 3 и конденсатор 3, входных резисторов ч и

5 по цепям заданного i- и действиЬ тельного 1д значений тока, блока 6 управгения, входно RC-цепи 7 и 8, 5 900404 d предназначенной для подачи сигнала блока 6 управления, сигнал на первом компенсации внутренней обратной свя- выходе блока управления изменяет эи по ЭДС нагрузки (для случая рабо- свой знак и транзистор 9(11} открываты вентильного преобразователя на ется. При этом передаточная функция противо-ЭДС) четырех транзисторов 5 регулятора принимает вид

9 .12 и резисторов 13-:20. Точка сое- > динения резистора 2 и конденсатора 3 "к т >и цепи обратной связи операционного > В усилителя 1 через резистор 18 свя- > >в »

R зана с коллектором дополнительного в, транзистора 10, а коллектор основнот.е. постоянная в емени ин р ни интегрирования го транзистора 9 иерее резистор !7 рес»литера »неньеается в ) такие связан с коллектоРом транзистора 10. Точка соединения резисто- раза rio сравнению с режимом непрерывра 7 и конденсатора 8 входной RCного тока. При уменьшении мгновенноцепи через резистор 20 соединена с го значения тока ниже порога срабаколлектором транзистора 12, а колтывания второго компаратора, открылектор транзистора 11 через резистор вается транзистор 10(12) и переда19 также связан с коллектором транточная функция регулятора принимазистора 12. Базы транзистора 9 через щ т ви ет вид резистор 13 и транзистора 11 через резистор 15 соединены с первым выхо- ц

Нк > т; — — — — >>> зистора 10 через резистор 14 и тран- — >з — Ql Gg P эистора 12 через резистор 16 подклю- а

Я «%

Щ чены ко второму выходу блока 6 управ- т.е. при этом постоянная времени инления. Блок управления 6 может быть тегрирования регулятора уменьшается выполнен, например, в виде двух компа.- еще больше. Если измеритель тока раторов с разными порогами срабаты- нагрузки имеет узкую полосу пропусвания. Выход компаратора с более Bbl Зв кания, то порог срабатывания первосоким порогом срабатывания является го компаратора блока 6 управления напервым выходом блока управления 6, а страивается в соответствии с величиной выход компаратора с более низким по- гранично-непрерывного тока, а порог рогом срабатывания образует второй срабатывания второго компаратора вывыход блока управления. На входы ком- бирается иэ условия наиболее точной параторов подают модуль сигнала тока аппроксимации характеристики веннагрузки !* и в случае применения из тильного преобразователя и зависит мерителя тока нагрузки с узкой поло- от начального угла управления вентисой пропускания, модуль сигнала ЭдС лями и соотношения активного и иннагрузки 8,. дуктивного сопротивлений силовой цеB режиме непрерывного тока венти- пи. Обычно порог срабатывания второльного преобразователя на обоих вы- го компаратора выбирается равным ходах блока 6 управления присутст- 0,2-0,5 от величины порога срабатывует сигнал, запирающий транзисторы вания первого компаратора. Подбором

9tl2. При этом сопротивление коллек- сопротивлений резисторов 17, 18 и торно- эмиттерных переходов транзис- величины порогов срабатывания компаторов велико и передаточная функция раторов блока управления изменение регулятора определяется выражением постоянной времени интегрирования R регулятора настраивается таким обра „®=, »(. )

2 зом, чтобы точно скомпенсировать изме1 5 5 Ь нение параметров вентильного преобт.е. подбором сопротивления резис- разователя в режиме прерывистого тотора 2 и емкости конденсатора 3 ка. Поскольку зона прерывистых томожно добиться оптимальной настрой- ков с ростом ЭДС нагрузки уменьшаетки регулятора, определяемой формуf5 ся то для соответствующего уменьлой (t). В режиме прерывистого тока шения порогов срабатывания компарав те моменты времени, когда мгновен- торов блока управления на входы комное значение тока I* меньше порога параторов дополнительно подается срабатывания первого компаратора сигнал ЭДС нагрузки Ep . При рабо900404 те вентильного преобразователя на нагрузку, содержащую противо-ЗДС, например на двигатель, на вход регулятора должен быть подан сигнал 3д компенсирующей положительной обратной связи по ЭДС двигателя. Этот сигнал подается через RC-цепи 7 и 8, причем передаточная функция этой цепи во всех режимах должна быть равна передаточной функции RC-цепи 2 и .3 обратной связи операционного усилителя I. Поскольку передаточная

Функция RC-цепи 2 и 3 изменяется в зависимости от режима работы вентильного преобразователя, то необходимо соответственно менять параметры входной RC-цепи 7 и 8. С этой целью введены резисторы 19, 20 и транзисторы 11, 12,базы которых через резисторы 15 и 16 подключены соответственно к первому и второму входам блока 6 управления.

Таким образом, регулятор обеспечивает оптимальные переходные процессы во всем диапазоне изменения тока и ЭДС вентильного преобразователя.

Формула изобретения

Адаптивный ПИ-регулятор для управляемых вентильных преобразователей содержащий операционный усилитель с последовательной RC-цепью обратной связи, транзистор, коллектор которого связан с точкой соединения резистора и конденсатора цепи обратной связи, блок управления с двумя входами и двумя выходами, первый вы- щ ход которого подключен к базе транзистора, и измеритель тока нагрузки, выход которого соединен со входом блока управления и с первым входом операционного усилителя, второй вход которого подключен к выходу задающего устройства, а выход операционного усилителя соединен со входом вентильного преобразователя, содержащий измеритель ЗДС нагрузки, выход которого через вторую последовательную

RC-цепь подключен к третьему входу операционного усилителя, о т л и ч,а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, он дополнительно снабжен первым и вторым резисторами и первым транзистором, причем первый резистор вклю; чен между коллектором дополнительного транзистора и точкой соединения первой обкладки конденсатора и резистора RC-цепи обратной связи, второй резистор включен между коллекторами транзисторов, при этом вторая обкладка конденсатора соединена с выходом операционного усилителя, а база первого транзистора подключена ко второму выходу блока управления.

2. Пи-регулятор по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических характерис( тик при работе на противо-ЭДС, он дополнительно снабжен третьим и четвертым резисторами и вторым и третьим транзисторами, третий резистор включен между коллекторами второго и третьего транзисторов, базы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления, а коллектор второго транзистора подключен к точке соединения резистора и конденсатора второй RC-цепи через четвертый резистор, 3. ПИ-регулятор по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что второй вход блока управления подключен к выходу измерителя ЭДС нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР 483753, кл. H 02 P 13/16, 1973.

2. Buxbaum Arne. Aufbau und

FunktionsweIse des adaptIven Ankerstromreglers. - "Technische Hitteilungen AEG-Te1efunken", 1971, 61, 7 S 371.

900404

Составитель 8. Бунаков

Редактор Н. Пувненкова ТехредЛ. Пекарь Корректор Г. Огар

Заказ 12201/72 Тираж 718 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4