Адаптивный пи-регулятор для управляемых вентильных преобразователей

(51)М. Кл,Н 02 Р 13/16 Втвуларспапвй кввпвт СССР ио аелЫй изобретенй к открытий(53) УДК 621.316.727(088.8) Опубликовано 230182- Бюллетень М 3 Дата опубликования описании 2301.82 А,И. Вахрамеев, А.И. Вейнгер и Ю.С, ТартаковеойПуско-наладочное управление Треста "Уралэлект омонтаж"и Уральский ордена Трудового Красного Знамейи.=:политехнический институт им, С,Н. Кирова(51) АДАПТИВНЫЙ ПИ-РЕГУЛЯТОР ДЛЯ УПРАВЛЯЕМ 1 Х ВЕНТ 11 ЛЬ 11 ЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 1Изобретение 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, цто для получения оптимальных переходных процессов в соответствии с техническим оптимумом передаточная функция регулятора тока должт 5 на иметь а о 4,9)." - 1 ) где г , 1 с 1- активное сопротивление и индуктивность К - коэффициент передачи вентильного преобразователя по напряжению;Т - постоянная времени фильт- ,И.ра, устанавливаемого навходе вентильного преобразователя и ограничивающего полосу пропусканиясистемы регулирования,Изменение параметров вентильного преобразователя в режиме прерывистого тока приводит при неизменной настройке регулятора к резкому ухудшению качества регулирования в этом режиме. Для устранения этого недостатка необходимо в режиме прерывистого тока вентильного преобразователя изменять параметры настройки регулятора. Известно устройство, содержащее операционный усилитель ЙС-цепи обратной связи и включенного последовательно с ней нелинейного сопротивления, выполненного в аиде резистора, зашунтированного стаби,литронами. Точка соединения цепи обратной связи операционного усилителя и нелинейного сспг в ; впения сое динена .;. 3.ходом измерителя ЭДС нагрузки венти. ьного преобразователя В режиме . рерывистого тока когда падение напряжения на нелинейномсопротивлении меньше напряжения пробоя ста; в ,. -ов резко увеличивается ,;оз:ъ и".; в р;=,;,аци рег.улятора -,.о уп,-;шее к,.-час,во регулировани,Эдна. - лма оегулирования с та;И; .;-. ,и .лЬ ОбяадаЕт СраВНИ .3лоЩИШЕН НОС ЬЮ В режиме и;.,ер; влстого тока из-за большого коэффициента ус:"тен 1 я регуля - тора в этом режиме, Кроме того в этом устройс- во -,ечитьвается изменение зоны грерывистьх токов от величины ЭДС нагрузки, так как напряжения прсб я стабилитронов неизменно, Для .ого, .тобы система регулирования была устойчива во всемдиапазоне чз е; е;,и.-, ЭДС нагрузки, напряжение пробоя стабилитронов выбирается и с.".ответсвии с зоной прерывистых токов пои максимальной ЭДС.При такой настройке регулятора качество ре-улирования при малых ЭДСнагрузки оказывается теудовлетворительным,Наиоолее 1.:л"и по техническойсущности к предлагаемому является адаптивныл Пт 1-рсгуляор цля управляемых вен-ильных преобразователей, содержащий оп=рационный усилит ль с последовательной ЯС-цепью обратной связи, транзистор, коллектор которого связан с точкой соединения резистора и конденсатора цепи обрат- НОИ СВЯЗИ Э.О, , Оаз,.,Ин С доуМявходами и двумя выходами, первьи выход которого подключен к базе транзистора, и измеритель тока нагрузки,выход которого соединен со входомблока управления и с первым входом,подключен к выходу задающсго устроиства, и выход операционного усилителя соединен со входом вентильного преобразователя ,21, Регулятор содержит -акже измеритель ЭДС нагрузки, выход которого церез вторую последова-;ельную ЙС-цепь подключен к третьему входу операционного усилителя 8 о-,",име прерывистого тока в:с енты отсутствия импульсов тока регут:.тор ;:редставляет собой интегра-,ь-ое И,1 звено, а в режиме непрерь;-.нэ:-о . " -ропорционально-ини =вено с передатоц. й , - ,:.:л; - .е. еляемой по ,1) .00 ч 04 10 20 25 30 з г 40 45 50 55 4Недостаток известного регуляторазаключается в том, что эквивалентныепараметрь указанноо адаптивного регулятора в режиме прерь 1 вистого токане учитывают нелинейность зависимости изменения параметров вентильногопреобразователя от велицины тока, ипоэтому не обеспечивается компенса-ция всех изменений параметров вентильного преобразователя в режимепрерывистого тока.Цель изобретения - ,.луч.ение динамических характерис;ик адаптивного Пи-регулятора, а также улучшениединамических характеоисих при работе на противо-ЭДС.Поставленная цель дости, аетсятем, цто адаптивный ПИ-регулятор дополнительно снабжен первым и вторымрезисторами и первьм транзистором,причем первый резистор включен междуколлектором дополнительного транзистора и точкой соединения первой обкладки конденсатора и резистора ВС -цепи обоатной связи операционногоусилителя, второй резистор включенмежду коллекторами основного и дополнительного транзистооов, при этомвторая обкладка конденсатора соединена с выходом операционного усилителя, а база первого транзистораподклюцена ко второму выходу блокауправления,Кроме того, регулятор дополнительно снабжен третьим и четвертым резисторами и вторым и третьим транзисторами, третий резистор вклюценмежду коллекторами второго и третьего транзисторов, базы которых подкпюцены соответственно к первому ивторому выходам блока управления, аколлектор второго транзистора подключен к точке соединения резистора и конденсатора второй Р,С-цепи,а также второй вход блока управленияподклюцен к выходу измерителя ЭДСнагрузки,На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого адаптивногорегулятора,Адаптивный ПИ-регулятор для управляемых вентильных преобразователей состоит из операционного усилителя 1, охваченного цепью обратнойсвязи, ,содержащей резистор 2 и конденсатор 3, входных резисторов ч и5 по цепям заданного 1. и действи 3тельного 1, значений тока, блока 6управгения, входной РС-цепи / и 8,5 900404 4предназначенной для подачи сигнала блока 6 управления, сигнал на первомкомпенсации внутренней обратной свя- выходе блока упоавления изменяетэи по ЭДС нагрузки (для случая рабо- свой знак и транзистор 9(11) открываты вентильного преобразователя на ется. При этом передаточная функцияпротиво-ЭДС) четырех транзисторов 5 регулятора принимает вид9.12 и резисторов 13-:20. Точка соединения резистора 2 и конденсатора 3 кит+ юцепи обратной связи операционногои к 1усилителя 1 через резистор 18 свя- тнг 1РСзана с коллектором дополнительного 1 втранзистора 10, а коллектор основнот,е. постоянная в емени инр ни интегрированияго транзистора 9 нерее резистор 7 регтлятора тненьеается в / "1 втакие связан с коллекторои транзистора 1 О, Точка соединения резистораза по сравнению с режимом непрерыв"ра 7 и конденсатора 8 входной КСного тока. При уменьшении мгновенноцепи через резистор 20 соединена сго значения тока ниже порога срабаколлектором транзистора 12, а колтывания второго компаратора, открылектор транзистора 11 через резистор вается транзистор 10(12) и переда 19 также связан с коллектором транточная функция регулятора принимазистора 12. Базы транзистора 9 через щ т виет видрезистор 13 и транзистора 11 черезрезистор 15 соединены с первым выход 6Ф м , 6 р ккяц т; --- чзистора 10 через резистор 14 и тран- - в - Е,Сэистора 12 через резистор 16 подклю- ай %Щ цены 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 вы- 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 порогрогом 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 1 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 3 дуктивного сопротивлений силовой цеВ режиме непрерывного тока венти- пи. Обычно порог срабатывания второльного преобразователя на обоих вы- го компаратора выбирается равным ходах блока 6 управления присутст,2-0,5 от величины порога срабатывует сигнал, запирающий транзисторы вания первого компаратора. Подбором 9 Ф 12. 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 интегрированияР регулятора настраивается таким обра%Р)=, ф р - г-;р Ызом, чтобы точно скомпенсировать изменнение 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 форму 55 )ся то для соответствующего уменьлой (1), В режиме прерывистого тока шения порогов срабатывания компарав те момвнты времени, когда мгновен- торов блока управления на входы ком. ное значение тока 1 д меньше порогапараторов дополнительно подается срабатывания первого компаратора сигнал ЭДС нагрузки 8 д , При рабо те вентильного преобразователя на нагрузку, содержащую противо-ЗДС, например на двигатель, на вход регулятора должен быть подан сигнал 3 д компенсирующей положительной обратной связи по ЭДС двигателя. Этот сигнал подается через кС-цепи 7 и 8, причем передаточная функция этой цепи во всех режимах должна быть равна передаточной функции ВС-цепи 2 и ,3 обратной связи операционного усилителя 1. Поскольку передаточная функция ЙС-цепи 2 и 3 изменяется в зависимости от режима работы вентильного преобразователя, то необходимо соответственно менять параметры входной кС-цепи 7 и 8. Сэтой целью введены оезисторы 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 изобретенияАдаптивный ПИ-регулятор для управляемых вентильных преобразователей содержащий операционный усилитель с последовательной КС-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 вентиль- ного преобразователя, содержащий измеритель ЗДС нагрузки, выход которого через вторую последовательнуюВС-цепь подключен к третьему входуоперационного усилителя, о т л ич,а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения динамических характеристик,он дополнительно снабжен первым ивторым резисторами и первым транзистором, причем первый резистор вклю;чен между коллектором дополнительного транзистора и точкой соединенияпервой обкладки конденсатора и резистора ВС-цепи обратной связи, второй резистор включен между коллекторами транзисторов, при этом втораяобкладка конденсатора соединена свыходом операционного усилителя, абаза первого транзистора подключена ко второму выходу блока управления.2, Пи-регулятор по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения динамических характеристик при работе на противо-ЭДС, ондополнительно снабжен третьим и четвертым резисторами и вторым и третьимтранзисторами, третий резисторвключен между коллекторами второго итретьего транзисторов, базы которыхподключены соответственно к первомуи второму выходам блока управления,а коллектор второго транзистора подключен к точке соединения резистораи конденсатора второй ВС-цепи черезчетвертый резистор,3. ПИ-регулятор по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что второйвход блока управления подключен квыходу измерителя ЭДС нагрузки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР У 183753, кл, Н 02 Р 13/16, 1973. 2. ВцхЬацщ Агпе. АцГЬац цпд ГцпМй 1 опэхе 1 эе деэ адар 11 чеп Ап 1 егэгоегед 1 егэ, - "Тесйпэсбе Мсе 11 цпоеп АЕ 6-Те 1 еГцпеп", 1971, 61,7, 5 371900 ЙОМ ставитель 8, Бунак кред Л. Пекарь орректор Г, Огар Пувиеиков едак Подписно филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Заказ 12201/72 Тираж 718 8 НИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб