Электропривод

)4 Н 02 Р ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 5389/24- 7.86ех лу по шенкростиненни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 408 0703,030,03,88, Бюл, 9 12Красноярский политехнический тутС.А.Вронов, В.И,Пантелеев .Забуга621.313.333.072.9 (088.8) Авторское свидетельство СССР 0702, кл. Н 02 Р 7/46, 1982торское свидетельство СССР 9511, кл. Н 02 Р 7/46, 1983, ЭЛЕКТРОПРИВОДИзобретение относится к электро ике. Цепью изобретения является шение динамических показателей вышение надежности путем уменья колебаний угла нагрузки и сков переходных режимах при иэмечастоты управления, Указанная цель достигается тем, что в электроприводе блок 11 коррекции снабжендополнительным входом, подключеннымк выходу блока 9 задания угла нагрузки, и выполнен в виде адаптивногорегулятора с перестраиваемыми в зависимости от заданного угла нагрузкипараметрами, Блок коррекции 11 добавляет к приращению амплитуды напряжения управления дифференциальную сос"тавляющую, Такое звено компенсируетинерционность двигателя 1 двойногопитания и позволяет при изменениичастоты сигнала управления в динами"ке менять автоматически амплитудунапряжения управления так, чтобы требуемый дополнительный момент создавался за счет изменения амплитудынапряжения, а угол нагрузки оставалсянеизменным.,2 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому электроприводу переменного тока, и может быть использовано, в частности, при создании низкоскоростных следя 5 щих систем с исполнительным двигателем двойного питания.Цель изобретения - улучшение динамических показателей и повышение надежности путем уменьшения колебаний угла нагрузки и частоты вращения в переходных режимах при изменении частоты сигнала управления.На фиг.1 представлена Функциональ ная схема электропривода; на фиг,2 Функциональная схема возможного выполнения блока коррекции.Электропривод содержит индикаторный двигатель двойного питания 1 20 (Фиг.1) с обмоткой управления 2, обмоткой возбуждения 3 и сигнальной обмоткой 4, управляемый и неуправляемый инверторы 5 и б, к выходам которых подключены обмотки управления 2 25 и возбуждения 3 соответственно, регулятор амплитуды сигнала управления 7, соединенный своим выходом с амплитудным входом управляемого инвертора 5, блок зацания частоты сигнала управле ния 8, подключенный выходом к частотному входу управляемого инвертора 5, блок задания угла нагрузки 9, датчик угла нагрузки 10 и блок коррекции 11, каждый из которых соединен своим выходом с соответствующим входом упомянутого регулятора амплитуды 7, при этом к первому входу датчика угла нагрузки 10 подключена сигнальная обмотка 4, ко второму входу - выход не управляемого инвертора 6, а основной вход блока коррекции 11 соединен с выходом блока задания частоты управ" ления 8.Блок коррекции 11 снабжен дополни тельным входом 12. В состав блока коррекции 11 введены преобразователь синусоидальной функции 13 (Фиг.2), дифференциатор 14 с входом дифференцирования и входом деления, делитель50 15 и трехвходовый сумматор 16, При этом, вход дифференцирования дифференциатора 14, первые входы делителя 15 и сумматора 16 объединены между собой и образуют основной вход блока коррекции 11, дополнительный вход которого образован входом преобразователя синусоидальной Функции 13 и подключен к выходу блока задания угла нагрузки 9Выход преобразователя синусоидальной функции 13 соединен со вторым входом делителя 15. Выходы делителя 15 и дифференциатора 14 подключены соответственно ко второму и третьему входам сумматора 16, выход которого образует выход блока коррекции 11.Электропривод работает следующим образом.Пусть требуется изменить скорость вращения двигателя двойного питания 1, Блок задания частоты сигнала уп- равления 8 Формирует требуемое приращение частоты вращения. Для перехода на новую скорость вращения необходимо создать дополнительный электромаг" нитный момент, неуравновешенный моментом сопротивления на валу. Этот момент может быть создан в двигателе двойного питания 1 двумя способами: за счет изменения угла нагрузки и за счет изменения амплитуды напряжения управления. Если напряжение управления изменяется только по частоте, а амплитуда его остается постоянной, то дополнительный электромагнитный момент обеспечивается только за счет угла нагрузки, который изменяется в соответствии с уравнением Мйг. Р " фИ-Ь 3 +и (1) где Ф - угол нагрузки;ш - скорость вращения ротора; со ы - частоты возбуждения и управления (круговые частоты напряжений неуправляемого и управляемого инверторов 6, 5соответственно;- время.Из указанного уравнения следует, 1 то при постоянстве частоты ш и изменении частоты м возникает приращение угла нагрузки, так как скорость вращения ротора ы из-за инерционности двигателя двойного питания какоето время остается неизменной, Это приращение угла нагрузки приводит к появлению дополнительного электромагнитного момента, обеспечивающего ускорение, необходимое для перехода на новую скорость вращения. При таком регулировании .колебания угла нагрузки и скорости вращения имеют большую амплитуду и медленно затухают.Если включена обратная связь через датчик угла нагрузки 10 и регулятор амплитуды 7, то при отклонении+зпи 1,где дП - приращение амплитуды напряжения управления;- оператор Лапласа;- коэффициент передачи и постоянная дифференцированиярегулятора;Т и К - постоянные величины, определяемые через параметры55двигателя;йю - приращение частоты сигналауправления;фо- заданный угол нагрузки,текущего значения угла нагрузки отзаданного значения меняется амплитуда напряжения управления таким образом, чтобы угол нагрузки оставалсяпостоянным.Физически это означает, что система старается обеспечить требуемоеприращение дополнительного электромагнитного момента за счет измененияамплитуды напряжения управления, ане за счет изменения угла нагрузки.Колебательность угла нагрузки снижается и процесс затухает быстрее, чемв системе без обратной связи, однаков первый момент после задания приращения частоты сигнала управления неизбежно значительное изменение угланагрузки, что характерно для систем,использующих принцип регулированияпо отклонению . Повысить точностьстабилизации угла нагрузки можно засчет увеличения коэффициента в контуре регулирования амплитуды напряженияуправления, однако это приводит к 25снижению устойчивости системы а потому недостаточно эффективно,Для уменьшения колебаний угла нагрузки при изменении частоты управления в электроприводе используетсякомпенсационная связь, образуемаяблоком коррекции 11 и регулятором амплитуды 7, Блок коррекции 11 выполненв виде пропорционально-дифференциаль.ного регулятора, что позволяет при35формировании амплитуды напряжения управления учесть скорость изменениячастоты сигнала управления,Для индукторного двигателя двойного питания, например, уравнение регу Олятора в операторной форме в относительных единицах имеет вид Допустим, частота сигнала управления изменилась по некоторому законуЛ"д(С) . Если бы не было блока коррекции, то угол нагрузки согласно уравнению (1) также изменился бы спедующим образомссГ(т)= сто+дно,(с)сне,отак как частота вращения ротора из-заинерционности двигателя в течение некоторого времени остается постоянной.Однако благодаря действию блокакоррекции 11 в соответствии с выражением (2) возникает приращение амплитуды напряжения управления ЛУ, создающее дополнительный электромагнитный момент двигателя 1. Наличие дифференциальной составляющей приводиткак бы к форсировке момента тем большей, чем выше темп изменения частотысигнала управления, т.е. учитываетсязакон изменения Л ы(Т) . Эта дополнительная составляющая момента изменяетчастоту вращения ротора сверх тогозначения, которое обеспечивается пропорциональной составляющей дП, и(при соответствующей настройке) точнов такой степени, чтобы изменение ырсоответствовало изменению ю в результате чего и обеспечивается постоянство угла нагрузки 1= о (так какЙФЙ=О), Фактически приращение угланагрузки, необходимое для созданиядополнительного электромагнитного момента, компенсируется соответствующимприращением амплитуды напряжения управления, В реальных системах из-занеточной настройки блока крррекцииполной компенсации достичь не удается, но возможно существенное снижениеколебательности угла нагрузки и частотное вращение. Электропривод представляет собой комбинированную систему; в нем сочетаются регулированиепо отклонению (через датчик угла нагрузки 10) и по возмущению (через блоккоррекции 11). Одним из условий высококачественного регулирования повозмущению" является возможность точного измерения возмущающего воздействия, В данном случае по отношениюк углу нагрузки возмущающим воздействием является частота сигнала управления. Сигнал, пропорциональный ей,уже имеется в системе (формируетсяблоком задания частоты сигнала управления), поэтому ее измерение.не требуется. Обратная связь способствуетстабилизации угла нагрузки при другихвозмущениях (от момента сопротивления, изменения параметров двигателяи др.),Из выражения (2) видно, что параметры блока коррекции 11 зависят отзаданного угла нагрузки 8 которыйв свою очередь определяется требованиями к энергетике, устойчивости идр, и может меняться в процессе работы электропривода по некоторому,например, оптимальному закону. Чтобыобеспечить правильную работу электропривода во всем диапазоне изменениясо, блок коррекции 11 выполнен ввиде адаптивного регулятора с пере. -страиваемыми в зависимости от заданного угла нагрузки параметрами.Заданный угол нагрузки , поступает с выхода блока задания угла нагрузки 9 на вход преобразователя 13,обеспечивающего Формирование синусои,цальной зависимости зз.п сР Дифференциатор 14 дифференцирует сигнал приращения частоты управления и имеетпостоянную дифференцирования, зависящую от зш д что соответствует выражению (2). Делитель 15 делит входнойсигнал (приращение частоты сигналауправления) на коэффициент, равныйз.п д,. С помощью сумматора 16 суммируются сигналы с выходов блока заданиячастоты сигнала управления 8, диффе"ренциатора 14 и делителя 15, В результате на выходе сумматора 16 получается сигнал в соответствии с выражением (2). Преобразователь 13, дифФеренциатор 14 с перестраиваемой постоянной дифФеренцирования, делитель 4015 с переменным коэффициентом деленияи сумматор 16 могут быть легко реализованы по известным схемам с помощьюаналоговых и цифровых микросхем илиалгоритмически (в случае микропроцес 45сорного управления).Блок коррекции 11 представляет собой динамическое звено и добавляет кприращению амплитуды напряжения упавления дифференциальную составляю 50щую (регулирование угла нагрузки вдинамике). Такое звено компенсируетинерционность двигателя и позволяетпри изменении частоты управления вдинамике менять автоматически амплитуду напряжения управления таким образом, чтобы весь требуемый дополнительный электромагнитный момент создавался за счет изменения амплитуды напряжения, а угол нагрузки оставался неизменным, Выполнение регулятора адаптивным с параметрами, зависящими от заданного угла нагрузки, позволяет обеспечить укаэанный положительный эффект во всех режимах работы электропривода. Из-за снижения колебательности угла нагрузки превышается динамическая устойчивость двигателя двойного питания, так как уменьшается вероятность выпадания его из синхронизма. В связи с этим увеличивается надежность электропривода по сравнению с известным решением.Формула изобретенияЭлектропривод, содержащий двигатель двойного питания с обмоткой управления, обмоткой возбуждения и сигнальной обмоткой, управляемый и неуправляемый инверторы, к выходам которых подключены обмотки управления и возбуждения соответственно, регулятор амплитуды сигнала управления, соединенный своим выходом с амплитудным входом управляемого инвертора, блок задания частоты сигнала управления, подключенный выходом к частотному входу управляемого инвертора, блок задания угла нагрузки, датчик угла нагрузки и блок коррекции, каждый из которых соединен выходом с соответствующим входом регулятора амплитуды сигнала управления, при этом к первому входу датчика угла нагрузки подключена сигнальная обмотка, к второму входу - выход неуправляемого инвертора, а основной вход блока коррекции соединен с выходом блока задания частоты управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения динамических показателей и повышения надежности путем уменьшения колебаний угла нагрузки и частоты вращения в переходных режимах при изменении частоты сигнала управления, блок коррекции снабжен дополнительным входом, а в его состав введены преобразователь,синусоидальной функции, дифференциатор с входом дифференцирования и входом деления, делитель и трехвходовый сумматор, при этом вход дифференцирования дифференциатора, первые входы делителя и сумматора объединены между собой и образуют основной вход блока коррекции, дополнительный вход которого образован входом преобразо1385217 вателя синусоидальной функции и подключен к выходу блока задания угла нагрузки, выход преобразователя синусоидальной функции соединен с входом деления дифференциатора и вторым5 Составитель А.Жилинтор И.Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор М,Щаро Зака одписное ного комитета СССРий и открытийРаушская наб., д, 4 оектная, 4 Ужгород изводственно-полиграфическое предприяти 418/50 ВНИИ по 113035, Тираж Государств елам изабрет осква, Жвходом делителя, выходы делителя идифференциатора подключены соответственно к второму и третьему входамсумматора, выход которого образуетвыход блока коррекции.