Регулятор мощности дуговой электропечи Советский патент 1986 года по МПК H05B7/148 

to

О5 4 СО 1

СО Изобретение относится к электротермии, в частности к регуляторам мощности дуговых электропечей, и может быть использовано в электрометаллургии для регулирования мощности дуговых сталеплавильных печей лутем перемещения электрода. Целью изобретения является повышение качества регулирования путем повышения быстродействия и устранения перерегулирования при отработке регулятором отклонений режима печи от заданного значения. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг,2 варианты регулятора; на фиг,3 - блок схема -вычисления среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги; на фиг.4 - диаграммы работы ключей; на фиг.5 - диаграммы работы запоминающи устройств. Регулятор мощности дуговой электропечи содержит датчик 1 мощности (тока)дуги, задатчик 2 мощности (то ка) дуги, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым вхо дами сумматора 3, а выход последнего роединен со входом блока 4 зоны нечувствительности, выход которого соединен с первым входом регулятора 5 скорости, .выход регулятора 5 скорости соединен с первым входом второго сумматора 6, первый выход которого соедине.н с первым входом регулятора 7 тока исполнительного электродвигателя, а второй выход - с входом блока 8 ограничения максимального тока, выход которого соединен с информационным входом ключа 9, а управляющий вход последнего соединен с выходом компаратора 10, первый вход которого соединен с выходом блока 11 задания опорного напряжения, а второй вход компаратора 10 соединен с выходом фильтра 12, два выхода ключа 9 соеди нены с вторым и третьим входами регулятора 7 тока, вькод же регулятора 7 тока соединен с третьим входом бло ка 13 логики раздельного управления, выход которого соединен с входом реверсивного тиристорного преобразователя 14, подключенного выходом к якорной цепи исполнительного электро двигателя 15, с выходом (валом) кото рого соединен исполнительный механиз 16 перемещения электрода 18, с валом исполнительного электродвигателя 15 соединен также датчик скорости 17, первый выход которого соединен с вто рым входом регулятора 5 скорости, а второй его выход соединен с вторым входом блока 13 логики раздельного управления, первый вход которого соединен с третьим выходом датчика 19 тока исполнительного 5Г ектродвигателя 15, первый же выход датчика 19 тока электродвигателя соединен с вторым входом второго сумматора 6, а второй выход датчика 19 тока электродвигателя соединен со входом фильтра 12, Регулятор (фиг,2) дополнительно снабжен блоком 20 вычисления непрерывного среднеквадратичного значения мощности за заданный интервал времени, включенным между выходом датчика мощности 1 и входом первого сумматора 3 , и блоком извлечения квадрат-} ного корня, включенным между выходом первого сумматора и входом блока зоны нечувствительности. На фиг,3 представлено вьтолнение блока вычисления среднеквадратичного значения мощности, который состоит из блока 22 возведения мощности (тока) дуги в квадрат, ключей 23 - 27 поочередного включения запоминакщих устройств 28 - 32J ключей сброса 33 37, ключа 38 начального включения запоминающих устройств, счетчика 39, генератора 40, сумматора 41 и блока 42 извлечения квадратного корня, приj4eM выход генератора 40 соединен с входом счетчика 39, первый выход которого соединен с первым входом ключа 38, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы счетчика 39 соединены каждый с первым входом одного из ключей 23 - 27 и с входом соответстзующего ключа 33 - 37 сброса. Второй вход ключа 38 соединен с первым выходом блока 22 возведения в квадрат, второй выход которого соединен с вторыми входами ключей 23 - 27, выходы этих ключей соединены соответственно с первыми входами запоминающих устройств 28 - 32, вторые вкоды которых соединены соответственно с выходами ключей сброса 37, 33, 34, 35, 36, третьи входы четьфех запоминакнцих устройств 28, 29, 30, 31 соединены с выходом ключа 38, выходы запоминающих устройств 28, 29, 30, 31, 32 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами сумматора 41, выходы которого соединены со входом блока 42 извлечения квадратного корня, выход которого является выходом блока 20 вычислевия среднеквадра ичного значения мощ ности (тока) дуги. Регулятор мощности дуговой электропечи работает следующим образом. С датчика 1 мощности дуги сигнал фактической мощности дуги поступает на первый вход первого сумматора 3, на второй вход последнего подается сигнал с выхода задатчика 2 мощности дуги. Алгебраическая сумма с выхода первого сумматора 3 поступает на вхо блока 4 зоны нечувствительности. Пер вый сумматор 3 и блок 4 зоны нечувствительности составляют непосредственно регулятор мощности дуги, Статическая характеристика блока зоны нечувствительности - пропорциональная с насыщением при опускании электрода и пропорционально-релейная с насьпцением и с регулируемой точкой перехода в релейный режим. Зона нечувствительности блока регулируется в диапазоне от одного до 15% номинальной величины тока дуги. С выхода блока 4 зоны нечувствительности сигнал поступает на первый вход регулятора скорости 5, на второй вход кото рого поступает сигнал с первого выхо да датчика скорости 17, который соединен с валом, электродвигателя 15 (например, тахогенератор) или соединен электрически с цепью якоря электродвигателя и вычисляет угловую ско рость его известным способом. С выхода регулятора скорости 5 сигнал поступает на первый вход второго сумматора 6, на второй вход которого поступает сигнал со второго выхода датчика тока 19, в сумматоре 6 эти сигналы алгебраически складьгоа ются и эта сумма подается на первый вход регулятора тока 7. На два других входа регулятора тока 7 подключе ны выходы ключа 9, которыми коммутируются элементы цепи обратной связи регулятора тока так, что при непрерьшном токе электродвигателя он превращается в пропорционально-интегральное звено, а при прерьшистом токе электродвигателя - в интегральное звено. Режим прерывистого или непрерывно го токов определяется с помощью филь тра 12, на вход которого поступает сигнал с первого выхода датчика тока 19, блока 11 задания опорного напряжения и компаратора 10. Ключом 11 в режиме прерывистых токов подключа1794 ется также блок 8 ограничения максимального тока. С выхода регулятора 7 тока сигнал поступает на первый вход блока 13 логики раздельного управления, на второй вход которого поступает сигнал с второго выхода датчика скорости 17, а на третий вход - с третьего выхода датчика тока 19. Блок 13 логики раздельного управления контролирует наличие тока в якорной цепи электродвигателя 15 и дает разрешение на реверс тиристорного преобразователя 14. В зависимости от знака сигнала на выходе регулятора тока 7 тиристорный преобразователь 14 включается Вперед ИЛИ Назад, а величина сигнала определяет величину напряжения на выходе тиристорного преобразователя 14 и, следовательно, на зажимах якоря электродвигателя 15. Вал электродвигателя 15 соединен с исполнительным механизмом 16 (редуктором, кинематической передачей и т.п.), который в свою очередь соединен с электродом 18 дуговой электропечи и перемещает его вверх или вниз, регул фуя тем самым мощность (ток) электрической дуги. На фиг.2 представлен вариант регулятора мощности электропечи для случая, когда необходимо отстроиться от кратковременных возмущений, вызывающих ненужные перемещения электродов, приводящих к ухудшению технико-экономических показателей работы электропечи. Здесь же введен блок функционального преобразования, позволяющий повысить быстродействие систеьй при отработке малых перемещений. Для этих целей в .основную структуру (фиг.1) между датчиком 1 мощности (тока) дуги и первым суммагтором 3 введен блок 20 вычисления скользящего среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги, а между первым сумматором 3 и блоком 4 зоны нечувствительности включен блок 21 функционального преобразования. Блок вычисления среднеквадратичного значения мощности (тока) работает следующим образом. При включении регулятора мощности дуговой электропечи на счетчик 39 подаются с генератора 40 импульсы заданной частоты. С первого выхода счетчика 39 импульс поступает на управляющий вход ключа 38 начального включения запоминающих устройств 28 531. На второй вход ключа 38 с первог выхода блока 22 возведения в квадрат поступает квадрат текущего значения измеряемого параметра и через ключ 38 передается на третьи входы четырех запоминающих устройств 28 - 31, С выходов запоминающих устройств 28 31 промасштабированные сигналы поступают на первые четыре входа сумматора А1, с выхода которого суммарный сигнал подается на вход блока 42 извлечения квадратного корня, а на выходе последнего формируется сигнал среднеквадратичного начального значе ния входного параметра, поступающего на вход блока 22 возведения в квадра I-31 / п . л.11., V п V 4 V 4 V -начальное значение измеряемого параметра, -начальное среднеквадратичное значение измеряемого параметра. Через заданный интер вал времени t (равный половине или одному периоду высокочастотной составляющей) по еле срабатьгоанИя ключа 38 со второго выхода счетчика 30 импульс поступает на вход ключа 37 сброса и выходной сигнал этого ключа 37 поступает на второй вход первого запоминающего УС тройства 28, очищая его от ранее запомненного значения. Одновременно импульс со счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 27, который открывается, и квадрат измеряемого параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат поступает через ключ 2 на первый вход пятого запоминающего устройства 32, с выхода которого запомненный сигнал поступает на пятый вход сумматора 41, с выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратного корня и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого парамет ipa ni/j: + yi - yi + К 4 Через тот же интервал после вьщачи импульса на ключи 37 и 26 с тре- 796 тьего выхода счетчика 39 импульс поступает на вход ключа 33 сброса, и выходной сигнал этого ключа поступает на второй вход второго запоминающего устройства 29, очищая его от ранее запомненного экаченик. Одновременно импульс с третьего выхода счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 23, который открывается, и квадрат измеренного значения параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат поступает через ключ 23 на первый вход первого запоминающего устройства 28, с выхода которого запомненный сигнал поступает на первый вход сумматора 41, ас выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратного корня, и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметра . А / yl l sl t-5 -i-5:i-Далее, через интервал t после выдачи импульса на ключи 33 и 23 с четвертого выхода счетчика 39 импульс поступает на вход ключа 34 сброса, выходной сигнал последнего поступает на второй вход третьего запоминающего устройства 30, очищая его от ранее запомненного значения. Одновременно импульс с четвертого выхода счетчика 39 поступает на управляющий вход ключа 24, который открывается, и квадрат измеренного значения параметра с выхода блока 22 возведения в квадрат через второй вход и вькод ключа 24 поступает на первый вход второго запоминающего устройства 29, с выхода которого запомненный сигнал поступает на второй вход сумматора 41, ас выхода последнего сумма квадратов измеряемого параметра поступает на вход блока 42 извлечения квадратичного корня, и на выходе этого блока формируется сигнал, пропорциональный среднеквадратичному значению измеряемого параметра л . ± У -V Аналогично циклы повторяются и на выходе блока 42 извлечения квадратичного корня появится следующее среднеквадратичное значение

{ -yL-l-yi-t- l-t yi

Zi -.У 1 У и

затем

t-Л 4

с. 6 и т.д.

Таким образом, среднеквадратичное значение определяется за четьфе такта ( At), а обновление его происходит через один такт С) и быстродействие системы регулирования мощности повьпаается в несколько раз

Т (п ) .

Элемент запаздывания с выдержкой порядка 2-5 с не требуется и запаздывание можно понизить (применяя описанный блок вычисления среднеквадратичного значения) до 0,25 -0,1 с.

На фиг.4 и 5 для пояснения работы блока вычисления скользящего среднеквадратичного значения мощности (тока) дуги приведены диаграммы работы ключей (фиг.4) и запоминающих устройств (фиг,5).

Формула изобретения

1. Регулятор мощности дуговой электропечи, содержащий первый сумматор, связанный первым входом с датчиком мощности, вторым входом. - с задатчиком мощности, а выходом - со входом блока зоны нечувствительности соединенного выходом с первым входом регулятора скорости электродвигателя, второй вход которого соединен с датчиком скорости электродвигателя, датчик тока .тродвигателя, регулятор тока электродвигателя, реверсивный тиристорный преобразователь, подключенный к якорной цепи исполнительного электродвигателя, второй сумматор отличающийся .тем, что, с

целью повышения качества регулирования путем повьгаения быстродействия и устранения перерегулирования, он дополнительно снабжен блоком ограничения максимального тока, компаратором ключевым элементом, блоком задания опорного напряжения, фильтром и блоком логики раздельного управления, выход регулятора скорости электродвигателя соединен с первым входом второго сумматора, соединенного вторым входом с датчиком тока электродвигателя , первым выходом - с первым входом регулятора тока, а вторым выходом - со входом блока ограничения максимума тока, выход которого соединен с первым входом ключевого элемента, соединенного двумя выходами со вторым и третьим входами регулятора тока электродвигателя, а второй вход ключевого элемента соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с вьтходом блока задания опорного напряжения, а второй вход через фильтр связан с датчиком тока электродвигателя, выход регулятора тока электродвигателя соединен с первым входом блока логики раздельного упра1вления, второй вход которого соединен с датчиком тока электродвигателя, третий вход - с. датчиком скорости, электродвигателя, а со входом реверсивного .тиристорного иресбразо вателя.

2.Регулятор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен блоком вычисления непрерывного среднеквадратичного значения мощности за заданный интервал времени, подключенным между датчиком мощности и ;йёрвым входом первого Сумматора,

3.Регулятор .по п.1, отличающийся тем, что он снабжен блоком извлечения квадратного корня, подключенным между выходом первого сумматора и входом блока зоны нечувствительности .

Изобретение относится к злектротехнике. Целью изобретения является повышение качества регулирования путем повышения быстродействия и устранения перерегулирования при отработке регулятором отклонений режима печи от заданного значения. В контуре тока двигателя законы регулирования изменяются в зависимости от характера тока (прерывистого или непрерывного). Режим токов определяют с помощью фильтра, и в зависимости от сигнала на выходе фильхра регулятор тока-npe-g вращается в пропорционально-интегральное звено при непрерывном токе дви гателя, а при прерывистом токе в интегральное звено. 2 з.п. ф-лы,5 ил.

2

4-/

tt eyftfta fnopy

Lh

32