Адаптивный регулятор тока

(19) 3(53) 6 05 В 13 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ры пр роГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 834666, кл, 6 05 В 13/02, 1981.2, Регулирование в диапазоне превистых токов преобразовательногоивода постоянного тока. Информэлекг 36638, с, 15.(54) (57) АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОКА,содержащий усилитель и умножитель,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности регулирования и получения одинаковых характеристик контура тока как в режименепрерывного тока так и в режимепрерывистого тока, в него введеныпоследовательно соединенные блок выделения модуля и цепь коррекции, причем второй вход усилителя связан свкодом блока выделения модуля, выходцепи коррекции соединен с первымвходам умкожителя, второй вход кото-,рого соединен с выходом усилитЕля,а выход умножителя связан с третьимвходом усилителя.1095133 Изобретение относится к устройст -нам автоматического управления электропринодами постоянного тока с вентильными преобразователями, работающими в зоне непрерывного и прерывистого тока якоря. 5Известно устройстно, содержащеезадатчик, датчик обратной связи,ЧИрегулятор, И-регулятор, первый и второй управляемые ключи, нентильныйпреобразователь, пороговый элемент и Оинвертор Я .Недостатком этого устройства является низкая точность регулированиятока якоря двигателя при срабатывании первого или второго управляемого 15ключа, в результате чего на входевентильного преобразователя будутскачки управляющего напряжения, которые могут привести к недопустимымвсплескам тока якоря двигателя.20Известно также устройство дляадаптивного регулирования тока нентильного преобразователя, содержащееПИ-усилитель, умножитель и три П-усилителя, причем выход первого П-усилителя подключен к первому входу умножителя, вход второго П-усилителяподключен к первому входу .третьегоП-усилителя, выход третьего Н-усилителя подключен к второму входу умножителя, а выход последнего - к входуПИ-регулятора, выход которого является выходом устройства, Сигнал заданияподается на первый вход первого Пусилителя, сигнал обратной связи поступает одновременно на второй вход, 35 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 По на входе третьего П-усилителя, 45 При помощи второго и третьего П-усилителей производится аппроксимация гиперболы Г (х): 1/кх двумя прямыми где Х - сигнал обратной связи по токуВ результате на выходе третьего П-усилителя получается сигнал, обрат. но пропорциональный коэффициенту усиления вентильного преобразователя, который при помощи умножителя умножается на сигнал сравнения заданного и действительного значения тока, пос 55 тупающий с выхода первого П-усилителя на второй вход умножителя, и с выхода последнего подается на вход ПИ-регулятора тока. 60 Для получения передаточных функций звеньев, действие которых нужно компенсировать, чтобы сохранить качество регулирования в обоих режимах неизменным, составим выражение переВ непрерывном режиме н передаточную функцию ПИ-регулятора тока вводится величина 1/К= сопз 1, которая компенсирует коэффициент усиления вентильного преобразователя К вп = 65 сопят. В режиме прерывистого тока коэффициент усиления вентильного преобраз он ателя ст анонится з а нисимым отвеличины тока якоря двигателяКВп (1 ср ) = чав и для его компенсациин передаточную функцию ПИ-регуляторатока вводится величина 1/К во (1 с )очаг. Таким образом, производится регулирование постоянной времени интегрирования ПИ-регулятора тока,. выполняяусловие адаптации по усилению 2 .Однако данное устройстно не обладает высокой точностью и одинаковымкачеством в режиме прерывистого токаи н режиме непрерывного тока, так какне происходит изменения ПИ-характеристики регулятора на И-характеристику при переходе из непрерывного режима в режим прерывистого тока. Крометого, при малых напряжениях сигналасравнения на выходе первого П-усилителя нормальная работа ПИ-регуляторатока нарушается и не достигаетсянеобходимой точности регулирования.Целью изобретения является повышение точности регулирования тока и получение одинаковых характеристикконтура тока как в режиме непрерывного тока, так и н режиме прерывистоготока.Укаэанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее ПИ-усилитель и умножитель, дополнительновведены последовательно соединенныеблок выделения модуля и цепь коррекции, причем второй вход усилителя связан с входом блока выделения модуля,выход цепи коррекции соединен с первым входом умножителя, второй входкоторого соединен с выходом усилителя,а выход умножителя связан с третьим -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 выделениямодуля 4,На вход блока выделения модуля подается сигнал обратной связи по току, а его выход подключен к входуцепи коррекции 3, Выход цепи коррекции 3 соединен с первым входом умножителя 2, включенного в цепь обратной связи ПИ-усилителя 1 так, чтовыход ПИ-усилителя 1 подключен к другому входу умножителя 2, а выход пос.леднего - в цепь обратной связи ПИ.усилителя 1, Выход ПИ-усилителя 1является выходом устройства.Адаптивный регулятор тока работает следующим образом.(Р) = (Ртэ + 1)ф Квп (1 ср)орДля получения сигнала, равного 45 Квп (1 ср), достаточно осуществить операцию Вв( ср) = Т К у Пт 1с т И"1 Вгде О - напряжение обратной связиТпо току;Т - период изменения напряжесния питающей сети; 55в - число Фаз преобразователя;время зажигания вентиля;время погасания вентиля,Это преобразование можно выполнить на сглаживающем операционном усилителе, имеющем функцию передачи16. (Р) =вп РТ+ 1 50 где Т, = - " - период усреднения тока ТсК вйц 65 даточной функции раззмкнутого контура управления электроприводом,В непрерывном режимеРз ф 1 1 "вп краъИ =т Ива рт 1 цт+1 йвц(ртв,11)5роТцЯЦгде К - коэффициент вентильногопреобразователя в непрерыв.ном режиме; 0КТ - коэффициент обратной связипо току в контуре тека;ц - коэффициент демпфирования;В - сопротивление якорной цепидвигателя;Т - электромагнитная постояннаявремени цепи якоря двигателя;Тв - постоянная времени форсирующей части ПИ-регулятора;Т т - суммарная некомпенсируемая Ыпостоянная времени контуратока,Адаптивный регулятор тока отличается тем, что с целью осуществления адаптации в него вводится величи на, а неадаптированная часть регулятора при условии Т = Т,1 имеет видРО) (Р) р,Д ( Т + ) = сопэ 1,(1)РЛ РРтВ прерывистом режиме Т: О, а 30. коэффициент усиления преобразователяявляется функцией тока якоря, т,е.К (1,р )поэтомубр----- . - К ЗЬТз+1 1 Кви(тср) 1Ср) рТ)ц+1 Кр аТятДля выполнения условия (1) необходимо скомпенсировать действие звеньев(ртз + 1)хвп (1 ср). следовательно, передаточная функция корректирующей це 40пи должна иметь видОкончательно передаточная функциякорректирующей цепи примет вид оТЯ+ 1 С (р)= - кор РТ; + 1 которую можно реализовать на решающем усилителе, выполняющем сглаживаниес компенсацией запаздывания. Выход цепи коррекции 3 ограничен на уровне коэффициента усиления вентильного преобразователя К Вв 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 произ" водится вычисление коэффициента усиления вентильного преобразователя Кв (1 ср ) в фУнкции тока ЯкоРЯ двигателя, Напряжение, равное Кв(1 ср ) 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 ото+1 о (р) в - РТРдт - т.Р(рт +1) К (1 ) или 1 1с (р) = -РаТ,Кт 3 яц КВП (1 ср )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 режимеПри переходе в режим непрерывного тока напряжение на выходе цепи коррекции 3 достигает уровня ограничения равного коэффициенту усиления вентиль- ного преобразователя КВЯ 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 Кв, посредством умножителя 2 вводится в цепь обратной связи ПИ-усилителя 1, В результате, регулятор тока имеет ПИ-характеристику. с заданной постоянной времени интегрированиярт + 1 . 16 (р) - ъ е е ц вРТ К 1РОТАК впЯЦЭаказ 3596/29 Тираж 842 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035 Москва Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППППатент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 В непрерывном режиме действие форсирующей части цепи коррекции 3 не сказывается на работе регулятора тоа, так как оно находится выше предела ограничения, равного К ., При выполнении условий структурйой адаптации, т.епри переключении регулятора тока с ПИ-структуры на И"струк.- туруа 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 35 цепь обратной связи ПИ-регулятора тока выгодно отличает предлагаемюй адаптивный регулятор тока от прототипа, так как сохраняется астатиэм работы регулятора, сокращается число 2 О операционных усилителей и дополннтель. но производится структурная адаптация, т.еизменение структуры регулятора тока с ПК-характеристики на И- характеристику, с сохранением всех достоинств других аналогов, а именно отсутствие резких скачков напряжения на выходе регулятора, так как на вы" ходе регулятора стоит ПИ-усилитель, а переключения производятся в цепи обратной связи и скачки напряженияфильтруются в цепи коррекции.Применение адан-ивного регулятора позволит, не ухудшая качества регулирования, исключить из цепи якоря двигателя сглаживающий реактор, который в мощных установках занимает отдель" ный шкаф и составляет 10-25 веса всего комплекта оборудования.При этомуменьшаются 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.