Электропривод по системе генератор-двигатель Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и-может найти применение, в частности, для главных приводов блюмингов, слябингов и других реверсивных станов. Известен электропри-вод по системе генератор-двигатель с трехконтурным подчиненным регулированием, содержащий внутренний контур с пропорционально-интегральным (ПИ) регулятором, замкнутый на напряжение генератора, средний контур с ПИ-регулятором, подключенный к датчику динамического тока якорной цепи, и внешний контур с пропорциональным регулятором, замкнутый на напряжение, пропорциональное частоте вращения или ЭДС двигателя 1. В таком электроприводе не учитывается влияние внутренней ЭДС двигателя, что вынуждает в реальных условиях для обеспечения устойчивости его работы снижать коэффициент усиления пропорционального регулятора внешнего контура регулирования а это приводит к существенномуч увеличению статизма системы, к недопустимому падению частоть вращения при набросах нагрузки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электропривод по системе генератор-двигатель, содержащий датчики тока возбуждения генератора, напряжения генератора, тока якоря и частоты вращения двигателя, каждый из которых подключен к вычитающему входу соответствующего сумматора, функции которого выполняет регулятор соответствующего сумматора, и два дополнительных сумматора, при этом в цепь возбуждения генератора включен тиристорный преобразователь 2. Однако известный электропривод при щироком диапазоне изменения параметров объекта не обеспечивает требуемой степени инвариантности к параметрическим возмущениям. Кроме того, в указанном электроприводе компенсация параметрических и внещних возмущений, действующих на звенья объекта, осуществляется при прохождении сигналами компенсации всего тракта регуляторов. Это приводит к ултеньшению статической и динамической точности системы. Цель изобретения - повышение точности регулирования параметров электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в электропривод по системе генератор-двигатель, содержащий датчики тока возбуждения генератора, напряжения генератора, тока якоря и частоты вращения двигателя, каждый из которых подключен к вычитающему входу соответствующего сумматора, и два дополнительных сумматора, введены два регулируемых источника тока, два релейных элемента и формирователь, выполненный в виде модели электропривода с четырьмя выводами фазовых координат, каждый из которых соединен с суммирующим входом соответствующего основного сумматора, при этом выходы сумматора заданного и действительного значений тока возбуждения генератора и сумматора заданного и действительного значений -напряжения генератора подключены к суммирующим входам первого дополнительного сумматора, выход которого через первый релейный элемент соединен с управляющим входом регулируемого источника тока, подключенного к обмотке возбуждения генератора, выходы сумматора заданного и действительного значений тока якоря и сумматора заданного и действительного значений частоты вращения двигателя, один - непосредственно, а другой - через второй релейный элемент, соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами второго дополнительного сумматора, выход которого связан с управляющим входом регулируемого источника тока, включенного последовательно с якорными обмотками генератора и двигателя. На чертеже изображена функциональная схема электропривода. Электропривод содержит генератор 1, двигатель 2, датчик 3 тока возбуждения, включенный в цепь обмотки возбуждения 4 генератора 1, датчик 5 напряжения генератора, датчик 6 тока якоря и датчик 7 частоты вращения двигателя 2. Каждый из указанных датчиков подключен к вь1читающему входу соответствующего сумматора 8, 9, 10 или 11, а также сумматора 12 и- 13. В электропривод введены регулируемые источники 14 и 15 тока, релейные элементы 16 и 17 и формирователь 18, выполненный в виде модели электропривода с четырьмя выводами фазовых координат, каждый из которых соединен с суммирующим входом соответствующего из сумматоров 8, 9, 10 и 11, при этом выходы сумматора 8 заданного и действительного значений тока возбуждения генератора и сумматора 9 заданного и действительного значений напряжения генератора подключены к суммирующим входам сумматора 13, выход которого через релейный элемент 16 соединен с управляющим входом регулируемого источника 14 тока, подключенного к обмотке возбуждения генератора 1. Выходы сумматора 10 заданного и действительного значений тока якоря и сумматора 11 заданного и действительного значений частоты вращения двигателя, одиннепосредственно, а другой - через релейный элемент 17, соединены с суммирующим и вычитающим входами сумматора 12, выход которого связан с управляющим входом регулируемого источника 15 тока, включенного последовательно с якорными обмотками генератора и двигателя. Сигналы фазовых координат, поступающие с выхода модели электропривода, обозначены: 1д, Up, I ии, где 1| - ток возбуждения; Up - напряжение генератора; I - ток якоря; UJ - частота вращения.

На вход формирователя 18 подается сигнал задания. С выхода датчика 3 тока возбуждения, датчика 5 напряжения, датчика 6 тока якоря и датчика 7 частоты вращения поступают сигналы действительных значений фазовых координат электропривода.

Электропривод работает следующим образом.

До подачи задающего сигнала Uj на вход формирователя 18 заданные фазовые координаты электропривода 1, U/f, I ии7 равны нулю и, следовательно, на входы релейных элементов 16 и 17 поступают нулевые сигналы, и релейные элементы работают в скользящем режиме с нулевыми выходными сигналами. Электропривод неподвижен. После подачи сигнала задания U, на вход формирователя 18 в последнем формируются заданные фазовые координаты электропривода 1, to , Up и I. Текущие значения фазовых координат электропривода 1, UJt, I и LO измеряются с помощью датчиков 3, 5, б и 7. В сумматорах 8-11 вычисляются отклонения текущих фазовых координат электропривода от желаемых фазовых координат. В сумматоре 8 вычисляется разность между заданным значением тока возбуждения генератора Ц и действительным его значением Ig. Этот сигнал поступает на первый вход сумматора 13, а на второй его вход поступает сигнал с выхода сумматора 9, представляющий собой разность между желаемым значением напряжения генератора Uf и действительным его значением. Выходной сигнал сумматора 13 через релейный элемент 16 поступает на вход регулируемого источника 14тока. При таком построении скользящий режим работы релейного элемента 16 обеспечивает ток 1ц по обмотке возбуждения 4 генератора и напряжение на выходе генератора Up в соответствии с заданными координатами I и Ur. Параметрические и внещние возмущения, действующие на генератор 1, компенсируется тем, что релейный элемент 16 всегда работает в скользящем режиме.

На сумматоре 10 сравнивается заданное значение тока якоря I и его действительное

значение I. Как в динамическом режиме, так и в статическом эта разность опред1еляется величиной нагрузки на двигатель 2, т. е. ,. Сигнал с выхода сумма5 тора 10 поступает на вычитающий вход сумматора 12 и является задающим сигналом для регулируемого источника 15 тока. Регулируемый источник 15 тока обеспечивает ток I в якорных цепях генератора и двигателя, равный статическому току 1 нагрузки

двигателя. В качестве обратной связи с регулируемого источника 15 тока используется сигнал, поступающий на суммирующий вход сумматора 12 через релейный элемент 17 с выхода сумматора 11. На сумматоре 11

5 осуществляется сравнение желаемого значения скорости из двигателя и действительного ее значения. Соответствующим подбором коэффициента передачи сумматора 11 можно обеспечить скользящий режим работы релейного элемента 16.

0 Регулируемый источник 15 тока обеспечивает в якорных цепях двигателя 2 и генератора 1 ток, определяемый статической нагрузкой двигателя, т. е. 1 1с. При изменении нагрузки на валу двигателя, например,

5 при ее увеличении, скорость и двигателя 2 стремится уменьщиться и .с выхода сумматора 11 сигнал через релейный элемент 17 поступает на выход сумматора 12 в виде положительной обратной связи. Регулируемый источник 15 тока выдает в якорные

Ь цепи генератора и двигателя ток, определяемый новой статической нагрузкой на валу двигателя. При таком построении возмущения, действующие на двигатель, будут компенсироваться практически мгновенно, т. е. будет обеспечена высокая степень ин5 вариантности как к параметрическим, так и к внещним возмущениям, действующим на двигатель.

Таким образом, предлагаемый электроQ привод обеспечивает высокие динамические и статические свойства. При этом регулируемый источник тока, включенный в якорные цепи генератора и двигателя, обладает мощностью, которая необходима только для покрытия потерь в якорных цепях генератора и двигателя, а источником электромагнитной мощности является генератор постоянного тока.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПО СИСТЕ.МЕ ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ, содержаш,ий датчики тока возбуждения генератора, напряжения генератора, тока якоря и частоты враш,ения двигателя, каждый из которых подключен к вычитаюш.ему входу соответствуюшего сумматора, и два дополнительных сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования параметров электропривода, в него введены два регулируемых источника тока, два релейных /J элемента и формирователь, выполненный в виде модели электропривода с четырьмя выводами фазовых координат, каждый из которых соединен с суммирующим входом соответствуюш.его основного сумматора, при этом выходы сумматора заданного и действительного значений тока возбуждения генератора и сумматора заданного и действительного значений напряжения генератора подключены к суммирующим входам первого дополнительного сумматора-, выход которого через первый релейный элемент соединен с управляющим входом регулируемого источника тока, подключенного к обмотке возбуждения генератора, выходы сумматора заданного и действительного значений тока якоря и сумматора заданного и действительi ного значений частоты вращения двигателя, один - непосредственно, а другой - через СО второй релейный элемент, соединены соответственно с вычитающим и суммчрующим входами второго дополнительного сумматора выход которого связан с управляющим входом регулируемого источника тока, включенного последовательно с якорными обмотками генератора и двигателя. 00 ел О) 4