Электропривод с подчиненным регу-лированием параметров

Союз СоветскииСоциалистическииРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 813645(23) Приоритет -51) М. К,. Н 02 Р 5/06 Государственный комитет по делам изобретений и открытийИзобретение 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 при изменении знака рассогласования на входе. При этом возникает значительное перерегулирование и система выходит за пределы заданной устойчивости. Как следскии институт автома при Томском институ управления и радиаэ)ектррщвврпаа .а.е 1 с еличивается и время переходного ствие, увпроцесса.Известен также электропри вод с подчиненным регулированием, у которого ПИ- регулятор скорости разделен на И-регулятор и ПД-звено, причем ПД-звено включено в цепь обратной связи по скорости 12.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 замыкаются и)и Возргстанин пхльсг 11 ий скорости Выше допустимого значения. Такой электро- привод эффективен в режиме стабилизации скорости вращения. При отработке сигнала управления такой электропривод ведет себя как одгократно интегрирующая система, если срабатывает реле, или как обыкповения двукратно иРтсгрируюцая, если в нем предусмотрена блокировка срабатывания реле от изменения скорости вследствие управляюп 1 его сигнала. В первом слуцае будет 51 О занижена динамика при отработке малых рассогласований и будет наблюдаться скоростная ошибка, т. е. преимущество электро- рРВо;и, построенного по двукратно интегрирующей системе подчиненного регулирования параметров, заключающееся в более 15 высокой динамической точности, булет сведено на нет. Во втором с,1 уцае при больших сигналах рассогласования будет наблюдаться потеря управляемости ПИ-рег лятора скорости при выходе его из насыщения 3) .Недостатком этого электропривода является большое перерегулирование и время переходного процесса при отработке больцих Р 1 ОыстрОизх 1 еня 10 пгихся рассогг асований.Цель изобретения уменьшение пере регулирования и времени переходного процесса при отработке больших рассогласонаний скорости.Для достижения цели в электроприводе с подчиненным регулированием парсмсров,ЗО вклюцающим преобразователь, питающии я и О р ь э. е к 1 р О д В и г а т е л 51, с и с т . м у у и р 11 В 51 е н и 51 с последовательно вклюценными пропорционально-интегральными регуляторами скорости и тока, латцики скорости и тока, ключеВой эг см.Ит, Вклю 1 ен иый пара,1,ел ьиО конденсатору цепи обратной связи регулятора скорости, выход схемы совпадения соединен с управляю 1 цим вхг 1 дох клочевого элемента через дифференцируюшее звено, причем Выход ПИ-регулятора скорости соединен с первьм входом семы совпадения через 4 О блок фиксации насыщения ПИ-регулятора скорости, а второй вход схемы совпадения через пороговый элемент и блок сравнения соединен с задатциком и датчиком скорости.45На чертеже изображена блок-схема электропривода с подчиненным регулированием параметров.Злектропривод содержит ПИ-регулятор 1 скорости, выход которого соединен с первым входом ПИ-регулятора 2 тока, преобразова О тель 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 подклюцен через дифференцируОщее звено 11 к управляющему входу ключевого элемента 8, блок 12 фиксации насыщения 11 И-регулятора скорости, через который выход ПЙ-регугЯтора 1 скорости соединен с первым входом схемы 10 совпадения, блок 13 сравнения и г 1 ороговый элемент 14, выход которого подклюцен 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 нецувствител ьности.Эгектропривод работает следующим образом.Допустим, цто ПИ-регулятор 1 скорости находится в насыщении. На вход Г 1 И-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 схемы 10 совпадения поступает потенциал О, означающий/ цто рассогласование Ь(= - 15 -тг Д 11 Нри этом с выхода схемы 10 совпадения снимается потенциал О. На управляющий вход ключевого элемента 8 с дифференцирующего звена 11 приходит также нулевой потенциал и ключевой элемент 8 размыкаПусть сигнал задания скорости имеет ступенчатую форму и рассогласование Ж= - /Ь -- 1 сс является максимально допустимым из условия сохранения управляемости ПИ-регулятора 1 скорости.При равенс. ве рассогласования 4. = = Ьд . -тг/=- Л: =0,4 - - 0,3) Л 1 " с порогового элемента 14 на второй вход схемы 10 совнаденРя подается потенциал 1. Схема 10 совпадения скачком перебрасывается в новое состояние, и на вход дифференцируюпн го звена 1поступает сигнал в виде ступеньки. Импульс, образующийся на выходе дифференцируюшего звена 11, поступает на управляющий вход ключевого элемента 8, при этом конденсатор 9 шунтируется через замкнутый ключевой элемент 8. Длительность импульса, замькающего ключевой элемент 8, немного меньше времени, необходимого электроприводу для отработки рассогласования Ь до нуля, При этомспостоянная времени разряда конденсатора 9 такова, что конденсатор за время, равное длительности импульса, успевает разрядиться практически полностью. Для ограничения тока разряда конденсатора последовательно с коммутирующими контактами в ключевом элементе 8 включен резистор, сопрливление которого на несколько порядков меньше сопротивления резистора в цепи обратной связи ПИ-регулятора 1 скорости и который813645 Формула изобретения тель В. КузиА. Бойкас 30 Состав Тсхред Тираж арственн зобретен - 35,ваКорректор,Ч. ИвПодписноеСССР Редактор Ю. Г 1 еЗаказ 415/73 шко ВНИ ИПИ Госуд о делам ггМосква, Ж ПП Патен го комитет ий и открь аушская на жго род, ул. ии д. 4/5Проектная 4 11303Филиал 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 скоросИти с рассогласованием Ь 11. Соответственно относительное значение перерегулирования тем меньше, чем больше задание на скорость, но в любом случае не выходит за пределы зада нного.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 скорости и тока, ключевой э,гемен 1включенный параллельно конденсатору цепиобратной связи регулятора скорости, отличаюигийся тем, что, с целью уменьшенияперерегулирования и времени переходногопроцесса при отработке больших рассогласований скорости, в него введены соединенный.входами с задатчиком и датчиком скоростиблок сравнения, пороговый элемент, блокфиксации насыщения регулятора скорости,схема совпадения и дифференцируюшее звено, при этом выход блока сравнения черезпороговый элемент соединен с одним из входов схемы совпадения, второй вход которойсоединен с выходом блока фиксации насыщения регулятора скорости, подключенногок выходу упомянутого регулятора, а выходсхемы совпадения через дифференцирующеезвено соединен с -управляющим входом ключевого элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛо 488295, кл. Н 02 Р 5/06, 1970.2. Фрер Ф., Орттенбургер Ф. Введениев электронную технику регулирования. М.,Энергия, 1973, с. 73.25 3. Авторское свидетельство СССРМо 486441, кл. Н 02 Р 5/06, 1970.