Способ стабилизации частоты вращения электродвигателя

(504 Н 02 Р 5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ский инсодин овский.Б.Биск инами д СССР . 1982. СТОТЫ элек ользован гической функ 3 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относитс ротехнике и может быть ис в электроприводах металлу промышленности. Целью изо является повышение точности стабилизации частоты вращения при наличииупругих колебаний в силовой механической передаче от электродвигателяк рабочей машине н при наличии помехв направлении ошибки. В данном способе определяя величину полезной составляющей сигнала ошибки, изменяютпараметр настройки 3 . В течение каждого полупериода параметрступенчато уменьшают до значения Т, призначении фазы полезной составляющей,равном первому граничному значению Ч,. При значении фазы, равном второму 9, граничному значению, ступенчато восстанавливают начальное значение Т, . Параметр Ч, устанавливают в зависимости от уровня флуктуаций скорости. Параметры Ю, и Г определяют как решение системы уравнений вции параметров силовой части.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопр разработке регуляторов скоростиглавным образом металлургическихэлзктроприводов, работающих в режиме, стабилизации частоты вращения.Цель изобретения - повышение точно ти стабилизации частоты вращенияпр наличии упругих колебаний в 1 Ос овой механической передаче отэл ктродвигателя к рабочей машине ипр наличии помех в направленииош бки,На фиг. 1 изображена функциональна схема электропривода, реализующего способ; на фиг. 2 - диаграмма отра отки ошибки 6 по частоте вращени , возникающей при изменении момента нагрузки, и ее полезная составляю Оща Е(е); на фиг. 3 - структурнаясх ма логического устройства,, Электропривод, реализующий способ,со ержит блок 1 сравнения заданногоЯ и фактического ы значения частоФть вращения, выход которого подключен к входам блоков 2 и 3 деления ик входу измерителя 4 полезной составля щей напряжения ошибки. Вторые входь блоков 2 и 3 деления соединены свь одом блока 5 памяти, хранящегоз ачение параметра ;, а выходы блок в 2 и 3 сравнения, первого непос едственно, а второго через интегр тор б регулятора частоты вращения35с единены с входами объекта 7 управл ния, состоящего из подчиненного регулятора, преобразователя, электродвигателя и механизма. Выход измеритля 4 полезной составляющей ошибкиподключен к первому входу логическогс) устройства 8, другие входы которсго соединены с выходом блока 9 памяти, хранящего первое и второе граничные значения фазы Р Ч и с выходом измерителя 10 среднеквадратичнго значения флуктуаций тока. Измеритель 4 полезной составляющей Енапряжения ошибки может быть выполнн например, как цифровой фильтр,Э й50вщеляющий составляющую с частотойЛогическое устройство 8 предназачено для выбора адреса х параметРФКроме того, на фиг. 1 обозначено:сд И - заданное и фактическое3з;вачение частоть. вращения, П - управл.ющее воздействие - задание момент,й двит ателя; ш - момент статической нагрузки; ь; - значение параметра настройки,- адрес параметра настройки, Е Я - сигнал ошибки и ее полезная составляющая; 9,- первое и второе граничные значения фазы Е(С); 1, 6, - ток двигателя и среднеквадратичное значениеего флуктуаций,Логическое устройство (фиг.3)содержит блок 11 вьщеления фазы, фазовый дискриминатор 12, формирователь 13 адреса, избиратель 14, амплитудный квантователь 15.На фиг. 3 принятые обозначения:М - фаза полезной составляющей Я,- первый частичный адрес значенийЧ, , равных 9 , Ч 1 - второй частичный адрес, равный 1 приЧ е, (РЧ) и равный С при Чв (ЮЧ,);- полный адрес - конкатенацияи к,Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Одно из двух значений постоянной Ф, интегрированияТ, ,;, с двух выходов блока 5 памяти задается на входы блоков 2 и 3деления, задавая тем самым величиныкоэффициента передачи и постояннойвремени регулятора частоты вращения.Выбор значений Г, , ь,. осуществляетлогическое устройство 8 по величинеЧ фазы полезной составляющей Е(в каждом полупериоде ее изменения),задаваемой с выхода измерителя 4, ипо величине 6, среднеквадратичногозначения тока с выхода измерителя10. Набор значений пар параметровь, настройки с присвоенными номерами 1, заранее рассчитанных сучетом уровня помех и желаемого качества процессов стабилизации, хранятся в блоке 5 памяти. При этом вкаждом полупериоде Е(Т) логическоеустройство 8 при значении фазы в интервале от Ч, до Ч, устанавливает7, равным Т, (фиг,2), и при значении фазы вне этого интервала - равным Г 0, причем всегда С ) ь,Логическое устройство 8 работаетследующим образом, Амплитудный квантователь 15 по величине среднеквадратичного тока от блока 10 задаетпервый частичный адрес 1 с. По этомуадресу избиратель 14 вь 1 бирает единственную нарту Ч , чиз числа49, хранимых блоком 9 памяти. Далеефазовый дискриминатор 12, сравниваяфазу п 1 л ной составляющей от блока1410255 Ю (р) -2 ЧЧ,) где (4, постоянная интегрирования, величина которой зависит отграничных значенийфазы Ч, Ч. 3В процессе отработки ошибки Е по частоте вращения, возникающей при изменении момента нагрузки, параметр ,( Ч, Ч,) ступенчато изменяется от начального значения до значения 40при значениях фазы полезной Я (й) составляющей равных. Чо на каждом полупериоде ее, и от значения Г, до значения т, при значении фазы Я(й), равных Ч, на тех же полупериодах. 4 Набор значений Ч, и Г, рассчитывается заранее (до включения устройства в работу) по двум приведенным выше уравнениям. Производится это следующим образом.БИз технологических требований к работе электропривода задаются желаемые коэффициентом затухания Ы и частотой затухания И полезной составляющей Я(й) сигнала ошибки Е,(й) = е ф" зп ИС. Далее, задаваясь,допустимым средним значением Флуктуаций тока 6,определяют Ф, по частотным характеристикам или эксперименталь 11 выделения фазы со значениями Мок. ,Ю формирует второй частичный адрес 1. Еслинаходится в интервале от Ро до Ч то блок 12 задает 1=1,если Ч находится вне этого интервала, то 1 = О. По значениям 1 и К ,формирователь 13 адреса задает блоку5 памяти полный адрес х, являющийсяконкатенцией первого и второго адре;сов, т.е. з. = 1 Е. Например, при1, 1 с = 3 полный адрес х = 13.Обычно при параметрах современныхсистем электроприводов прокатныхстанов К может принимать значения0,1,2,3,4, тем самым изменение среднеквадратичного тока отражается впяте заранее рассчитанных парах граничных значений Фазы Уо, Ч, .Система стабилизации построенапо принципу подчиненного регулирования и содержит пропорционально-интегральный регулятор с передаточной функцией но, при этом различному уровню помех6, будут соответствовать разныепри одном и том же Ьд,. Затем задают граничное значение , ; котороеравно максимальному изменению фазыполезной составляющей, вызванномув напряжении ошибки, при этом различному уровню помех 6 будут соот ветствовать различные Ч,.Значения Г, и 9, после этого вычисляют, решая систему двух уравнений, приведенных выше, при этом длятребуемых 1, и и заданного числа 15 вариантов о, Ч, рассчитываетсясоответствующее число вариантов ьЧ, Количество вариантов определяется конкретными условиями работыв условиях помех (изменением ихуровня в процессе работы) и обычноне превышают четырех-пяти.Положительный эффект, достигаемый способом, заключается в приоритетном регулировании качества стаби лизации частоты вращения по полезной составляющей сигнала ошибки.Обеспечивая перестройку регуляторав функции полезной составляющей сигнала ошибки, способ становится неЗ 0 чувствительным к изменению моментанагрузки, Способ учитывает непостоянство уровня помех в процессе длительной эксплуатации электропривода,обеспечивает перестройку регуляторапри увеличении влияния помех и, темсамым, повышение энергетических характеристик электропривода, Обеспечивая демпфирование влияния упругихколебаний в полезной составляющейпереходного процесса, способ позволяет достичь желаемых (по величинамАи ы при заданной силовой части)динамических показателей стабилизации частоты вращения безотносительно к степени влияния помех на токи скорость в установившемся режиме. Положительный эффект, достигаемый способом, обусловлен введением дополнительного канала управления моментом двигателя по полезной составляющей сигнала ошибки, использованием фазы полезной составляющей в качестве параметра управления в дополнительном канале, использованием дополнительного канала для управления лишь в переходном процессе, вызванном изменением момента нагрузки, при этом функции управления установив1410255 Я ся режимом возложены лишь на осной канал (по полному сигналубки),6- 1 -- + - (К, - )т к 1 юг+ус2 Т Т 42О оР г+ри, = О,+ пособ стабилизации частоты вращен я электродвигателя, согласно котор му определяют налряжение ошибкипо астоте вращения и изменяют величин задания момента электродвигателя помощью регулятора скорости вФун ции ошибки, а также изменяют пос. - .тоя ную времени С регулятора скорости, при этом начальное значение постоя ной времени устанавливают равнымС, пропорциональным величине флукту ий тока, вызванных помехами,20о л и ч а ю щ и й с я тем, что,с елью повышения точности стабилиза и частоты вращения при наличииуп гих колебаний в силовой механиче ой передаче от электродвигателяк абочей машине и при наличии помехв апряжении ошибки, дополнительнооп еделяют величину полезной составля ей напряжения ошибки и ее фазу ив ечение каждого полупериода упомяну ой составляющей постоянную време ступенчато уменьшают до значени , при значении фазы полезнойсо тавляющей, равном первому гранично значению 4 и затем, при значе ии фазы, равном второму граничному значению Ю ступенчато устанавли ают начальное ь значение постоянно времени, причем первое Ч грани ное значение устанавливают пропорци нальным уровню помехи напряженияошибки, а второе Ю, граничное значение Фазы и значение т, постояннойвремени определяют из решения системы двух уравнений45+ т; 2 д ор 1 (с - дг) +Фм 1г = О,зп 2е 2= ,-9 Ю - зп 2 А,2Ц гд соз 2 Чо - со 2 Фициенты г,еляют из реше ческих уравн ж+ 1 а) + Я(и г в свою очеред ния системы двух ал ений а коэ опред гебра со)(г,) + Б(й+ 1 сд)(г, +Б.ех, 1,х 1 мнимаого- вещественная и ячасти комплекснчисла х;- постоянная времениупругих колебаний; - постоянная временидемпфирования; - суммарная механическаяпостоянная электродвигателя и рабочей машины;- постоянная времениподчиненного регулятору скорости контура; - коэффициент соотношения масс,- параметры полезной составляющей сигналаошибки, 14102551410255 Составитель В.КузнецовТехред Л. Сердюкова едактор М.Товти рректор М,Пожо 94/ раж 58 Подписное омитета СССР открытийаЯ наб., д, 4 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, Рауш