Способ регулирования вентильного электропривода постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/16 

фаз дополнительно интегрируют сигнал, пропорциональный текущему значению якорного тока в интеграторе развертки очередной фазы системы импульсно-фазового управления (СИФУ) с полярностью, противоположной опорному напряжению, которое подают в интегратор при значении угла регулирования,равном нулю,для формиро- вания пилообразной развертки. Полученную таким образом развертку сравнивают с сигналом управления, а в момент И.Х равенства формируют управляющий импульс, который подают на соответствующий вентиль преобразователя. Одновременно осуществляют отключение опоркого напряжения и сигнала, пропорционально текущему значению тока от интегратора развертки работающей фазы и сбрасывают развертку этой фазы до нуля. Сигнал же текущего значения гока переключают tfB интегратор развертки последующей фазы и так далее. Введение в интегратор развертки СИФУ дополнительного сигнала) пропорционального текущему значению тока, эквивалентно действию отрицательной обратной связи по току как-в прерьшистЬм так и в непрерывном режимах, что значительно улучшает статические и динамические .характеристики ВЭП, в частности увеличивается точность поддержания тока независимо от режима, а также уменьшает ся электромагнитная постоянная времени якорной цепи Тд в К + 1 раз, гае К коэффициент усиления токового контура. На фиг. 1 представлена система управления двигателем постоянного тока; на фиг4 2 - эпюры напряжений, поясняющие способ управления. Предлагаемая система управления соцержит двигатель 1, тиристорный преобра зователь 2, питающийся от трехфазной сети переменного тока через трансформатор 3, систему импульсного фазового управления СИФУ тиристорного преобразователя, СОСТОЯ.ЩУЮ из трех (по одному на фазу) формирователей развертки 4-6, нульорганов 7-9, распределителя импульсов Ю и синхронизатора И. Формирователь развертки 4 состоит из интегратора 12, на вход которого через ключи 13 и 14 подаются соответственно опорное напряжение Ugn синхронизатора 11 и сигнал с выхода трансформатора тока 15 через выпрямитель 16. Цепи управ ления ключами 13. и 14 подключены соответственно к выходам триггеров 17 и 18 На триггера 17 поступают синхронизированные с сетью импульсы напряже656 ния и сх синхронизатора и сигнал с выхода нуль-органа 7 собственной фазы. На входы триггера 18 подключены выход нуль-орг ана 7 собственной .фазы и выход нуль-органа 9 предшествующей фазы. Кроме этого, выход нуль-органа 7 также подключен к ключу 19, предназначенному для сброса развёртки. СИФУ после выработки управляющего импульса в данной фазе. Формирователи 5 и 6 развертки двух других фаз имеют аналогичное устройство и состоят из интеграторов 20 и 21, управляемых ключей 22, 23, 24 и 25, 26, 27, триггеров 28, 29 и ЗО, 31. Нульорганы 7, 8, 9 подключены к углу суммирования 32, на который поданы: сигнал задания тока 0-с«, сигнал,пропорциональный ЭДС двигателя + Е и сигнал постоянного тока Ugj пропорциональный среднему значению сетевого напряжения. обо определяет положение управляющих импульсов при нулевых значениях управляющих сигналов. Сигнал задания тока з поступает от усилителя 33 с переменным коэффициентом усиления, на вход которого подключен выход источника команд 34. Работа одной группы тиристорного преобразователя по предлагаемому способу происходит следующим образом. Сигнал управления , являющийся суммой линеаризованного сигнала задания тока tlodd сигнала пропорционального ЭЛС двигагеля Е и сигнала U на входы нуль-органов 7-9, где в момент равенства Uy и приходящего на вход нуль-органов 7-9 напряжения развертки U р формируются импульсы управления (см. фиг. 2е), длительность которого, мощность и распределение на тот или иной вентиль одноименной фазы определяется в распределителе 10. Величина выпрямленного напряжения U j (см. фиг. 2а) определяется углом включения тиристоров (углом регулирования) ai , отсчитываемого от точки естественного зажигания. Момент первого включения тиристора фазы А (см. рис. 2а) определяется равенством и) и и рд I при этом напряжение развертки Орд (см. фиг. 2ж), пэступаюшее с интегратора 12, представляесобой косинусоидальное пилообразное напряжение (см. фиг. 2д), являющееся результатом интегрирования синусоидального оп-., напряжения (JonА ), поступающего из синхронизатора 11. 565 Опорные напряжения UonB опС для разверток двух других фаз показаны КЗ фиг, 2 в, г. Опорное напряжение подается на интегратор 12 при vL-0 через ключ 13, управляемый триггером 17, единичный выход которого определяет зам1шутое состояние ключа 13, Триггер 17 запускается импульсами (см. фиг, 26), синхронизированными с сетью и определяемыми пр для каждой фазы, а опрокидывается от импульса на выходе нуль-органа 7. Им пульсом на выходе нуль-органа 7 приводится в насыщенное состояние триггер 29 формирователя развертки 5 фазы В. Единичный выход триггера 29 определяет включенное состояние ключа 23, в результате чего на интегратор 20 подается сигнал,пропорциональный текущему значению тока,со знаком, противоположным опорному напряжению Oopg ( см. рис, 2з подаваемому на этот интегратор 20 при оС 0 для фазы В. Вследствие того, что интегратор развертки является линейным-звеном, то,используя метод суперпозиции, можно представить напряжение на интеграторе от воздействий опорного напряжения и сигнала, пропорционального текущего значения тока в виде двух кривых Up и Up т (см фиг. 2д), Результирующей кривой будет являться напряжение развертки (Jn (см. фиг, 2ж). имеющее пилообразный характер вследст- вне того, что при появлении импульса на выходе нуль-органа собственной фазы, например фазы В, опрокидываются триггеры 28, 29, выключающие соответственно клю чи 22, 23 и включается ключ 24, разряжая емкость интегратора 2О. В результате воздействия сигнала, пропорционального текущему значению тока,, на интегратор развертки 20 (21, 12) . положение управляющих импульсов смешается в зону меньшего выпрямленного напряжения (тока), что наглядно видно на фиг. 2е (сплошные линии), а штриховыми линиями на фиг, 2е показано положение управляющих импульсов при отсутствии сигнала, пропорционального току в развертке. Работа элементов формирователя развертки 6, нуль-органа 9 аналогична описанной выше. Таким образом, момент зажигания очередного вентиля будет опреаеляться средним значением тока двигателя по информации горения предьщущего вентиля, нэзави- G ямэ от величины этого тока и .характера токового режима. Предлагаемый способ г озволяет повысить точнсч::ть поддержания тока, улучшить динамические показатели ВЭП без применения специальных устройств преобразования тока, а используя устройства системы фазового управления. Получение .сигнала, пропорционального среднему значению тока, и влияние его на момент зажигания нетрудно видеть из следую.щи.х соотношений. В прерывистом режиме при постоянном сигнале управления момент зажигания вентиля, например фазы С, определится (см. а, з) равенством: и,,- I U ndu;t K f , СО где Us,- сигнал управления, подаваемый на нуль-орган СИФУ; и,, А-51П опорное напряжение. оп подаваемое на интегратор развертки СИФУ; А - амплитуда; К - постоянная интегрирования токового канала ig- текущее значение тока; (jL угол регулирования, отсчитываемый от точки естественного зажигания. По теореме о среднем второй интеграл ,, , выражения (1) будет равен К I где - коэффициент обратной связи по току; ВСР значение тока фазы В за время вентильности; Интегрируя выражение (1) с учетом (2), получаем: и,,--А(4-со5а)-к1вср СЗ), (Vaгде , - сигнал, определяющий положение управляющих импульсов при сигналах управления, равных нулю, сигнал зацания тока; Е - сигнал,пропорциональный ЭДС двигателя. учетом (4) можно Выраженше (3) с записать: Urf.-( A(1-cosot)-KiB p. (5) Из выражения (5) видно, что сигнал, пропорциональный среднему значению тока KITI о. входит в выражение со зна ком, противоположным сигналу задания то ка Зо-аа ч соответствует цействию отрицательной обратной связи по току. Таким образом, предлагаемый способ управления вентильным электроприводом постоянного тока равносилен применению отрицательной обратной связи по току, в которой датчик обратной связи по току является безынерционным датчиком среднего значения тока вентиля за интервал вентильности, равный - , где vti- чис ло фаз выпрямления. Формула изобретения Способ регулирования вентильного электропривода постоянного тока, заключающийся в том, что линеаризуют сигнал задания тока и подают его вместе с сиг лом положительной обратной связи по ЭД двигателя на вход вентильного преобразователя, напряжение разверток импульснофазового управления которого получают Путем интегрирования отдельных полуволн соответствующих фаз сетевого синусоидального напряжения, отличаю шийс я тем, что, с целью повышения точности поддержания тока и быстродействия регулирования при непрерывном и прерывистом тОке в якорной цепи, после выработки управляющего импульса в одной из фаз дополнительно интегрируют сигнал, пропорциональный текущему значению якорного тока в интеграторе развертки очередной фазы системы импульсно-фазового управления с полярностью, противоположной опор- . ному напряжению, а в момент формирования управляющего импульса сбрасьшают развертку этой фазы до нуля и подают сигнал, пропорциональный текущему значению тока на интегратор развертки последующей фазы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Динамика вентильного электропривода постоянного тока. Под ред. Поздеева А. П. М., Энергия , 1975. 2.Патент США № 3649895, кл. 318-331, 1971.

VcifA

../nx //А//.

АЛА

п пп

i

Ifp

Id

в

tfonC

(u

-щ

Уегс ПХ

Вс ип

7 / 7 /

/г

t

ПП m

WTTTL

vpe/

a;f

/Л Л / /Л /Л

cdf

Фиг.2