Регулятор скорости для вентильного электропривода постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/12 

Изобретение относится к области электротекники, а именно к регуляторам Скорости для вентильного электропривода постоянного тока. Известна система регулирования вентильного электропривода с пропорциональ но-интегральным регулятором (ПИ-регул тором) скорости |i . Получение высокого быстродействия в такой системе связано с увеличением порареГулированйя по скорости, что является нежелательным для ряда меканизмов. Наиболее близким решением из из- вестнык является регулятор скорости для вентильного электропривода постоянного тока, содержащий параллельно соединенные пропорциональный регулятор и интегральный регулятор с конденсатором шунтируемым управляемым ключом разряда 2. В системе автоматического ре гулирования с данным регулятором скорости для уменьшения перерегулирования на время переключения вентильных груп реверсивного преобразователя производит ся отключение интегрального регулятора скорости. Однако команда на перек/иочение вентильных групп осуществляется от суммарного сигнала выкодов пропорционального и интегрального регуляторов скорости. То есть сигнал на отключение работающей группы и подключение оаторой группы вентильного преобразователя производится с повышенным запаздыванием, обусловленным величиной интегральной составляющей ошибки по скорости и моменту нулевого значения самой ошибки по скорости. В связи с чем в системе происходит перерегулирование. Минимальное перерегулирование по скорости (порядка 5%) может быть достигнуто в такой системе только при заниженном быстродействии. Цельк) изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторскорости введен блок контроля перехода ошибки регулирования через нуль, выполненный в виде последовательно соепиненНЫХ нелинейного элемента, имеющего ре лей1гую характеристику с регулируемой петлей возврата, и формирователя коротких импульсов, причем выход формироват я коротких ймп; ЛЁсов соединен с уп рГй&ЯйбЩйм входом управляемого ключа разр:яда интегрального регулятора, а вход нелинейного элем1ента - с выходом пропорционального регулятора. Изобретение поясняется нижеследующим описанием и чергёзком. На чертеже представлена блок-схема систем 1 регулиробания скорости ве1)тиль ного электропривода постоянного тока. Зга система содержит входной узел срав нения 1,,на вход которого подключены источник задания скорости и выход тахо- генератора 2, пропорциональный 3 и интегральный 4 регуляторыскортс гй, вх:бдь1 кюторых подключены к входному узлу сравнения 1 а выводы п6Д1слючены ко входу сумматора 5j коммутатор 6, состоящий из ключей 7 и 8, аналоговый )В6Ш йоДклйчен к выходу сумматора 5 н1епосред1Етвенно, а вход второго через инвертор 9, узел сравнения 1О, входи которого подключены к выходам ключей 7 и 8 коммутатора 6 и к выходу датчика тока II регулятора тока 12 вход которого подключен к выходу узла сравнения 10, а подключен к сие теме импульсно-фазового управления 13, распределители, импульсов 14 и 15, Входы которых подключены к стсстеме импульсно-фазового управления 13, а вы ХОДЬ подключенык управляющим цепям тйрйСтТбров соответствующих групп вентильного преобразователя 16, двигатель ТТ1Эс;т6яИного тока с независимым возбуждением 17 и механически связанный с ним тахогенератор 2, узел токовой логик 18, входи kotoporo соединены с выходами сумматора 5 и датчика тока 11, а йыхойы соединены с управляющими входами ключей 7 и 8 коммутатора 6, вхо- дами распределителей импульсов 14 и 1 и входом регулятора тока 12, узел конт роля перехода ошибки регулирования чере нуль 19, вход которого подключен к выходу пропорционального регулятора скорости, а выход- к управляющей цейи ключа разряда 20 интегрирующего конденсатора 21 интегрального регулятора скорости 4. Узел контроля 19 перехода ошибки регулирования через нуль состоит из входного нелинейного элемента 22 и подкйюченного к его выходу формировате ля коротких импульсов 23.

738084 Система работаот следующим образом. Сигнал ошибки регулирования, равный разности сигнала задания и сигнала обратной связи по скорости, с выхода узла сравнения 1 поступает на пропорциональный 3 и интегральный 4 регуляторы скорости. Полученный таким образом сигнал управления поступает в коммутатор 6 и узел токовой логики 18 и при отсутстёии сигнала с датчика тока 11 определяет появление напряжения на соответствующем (полярности ошибки регулирования) выходе узла токовой логики. В результате срабатывают ключи 7 или 8 в коммутаторе 6 и распределители импульсов 14 и 15, обеспечивая включение одной из групп вентильного преобразовател 16. При реверсе сигнала управления 1к6К1анда на переключение групп из узла токовой логики 18 не подается До тех пор, пока сигнал с датчика тока 11 не станет равным нулю. Безопасное интервирование тсжа в работающей группе при спадании его обеспечивает сигнал, поступак)щий с узла токовой логики 18 на регулятор тока 12. Как только сигнал с датчика тока 11 станет равным нулю , формируется команда на переключение групп вентильного преобразователя. Для вьшвления Качества переходного процесса рассмотрим отработку приводом наброса сигнала задания. При набросе сигнала задания выходное напряжение вентильного преобразователя 16, питающего якорь двигателя 17, и скорость двигателя будут определяться суммой сигналов с выходов пропорционального 3 и интегрального 4 регуляторов скорости. Как только скорость привода достигает заданного значения, выход пропорциональнсто регулятора 3 йт новится равным нулю и далее меняет знак за счет кинетической энергии привода и выхода интегрального регулятора 4. При достижении на выходе пропорционального регулятора 3 значения равного щирине петли возврата нелинейного элемента 22 узла контроля 19 перехода ошибки регулирования через нуль последний Срабатывает и с его вьтхода подается импульс на включение ключа разряду 20 конденсатора 21 в обратной связи интегрального регулятора скорости 4 Выход интегрального регулятора 4 стаяовится равным нулю и суммарный сигНал с выходов пропорционального и интегрального регуляторов скорости меняет знак, Wb определяет переключение

групп вентильного преобразователя 16 и торможение электропривода. При тор можении ошибка регулирования и ее прО- порциональная составляющая меняют знак также за счет сигнала с выхода

интегрального регулятора 4. При достижении сигналом с выхода пропорционального регулятора значения равного ширине петли возврата нелинейного элемента 22 срабатывает узел контроля перехода ошиб ки регулирования через нуль, выход интегрального регулятора сбрасьтается и происходит переключение групп вентильного преобразователя 16. Переходный прсадесс заканчивается, и система регулирования работает как обычный ПИ-регулятор скорости.

При качественном сравнении nepiexoflных процессов можно сделать- вывод, что время переходного процесса у предложен ной системы значительно меньше времени регулирования системы с обычным ПИ-регулятором скорости, т. е, время переходного процесса предложенной системы равно времени первого согласова- ния для системы с ПИ-регулятором скогрости при условии, что настройка петли Возврата будет такова, что перерегулирование, в системе не будет превышать ±5%..

Таким образом, использование предлагаемого регулятора скорости позволяет повысить бьютродействие вентильного электропривода постоянного тока, причем качество переходного процесса удовлетво

ряет требованиям большинства механизмов.

Ф

о р м у а изобретения

Регулятор скорости для вентильного электропривода постоянного тока, содержащий параллельно соединенные пропорциональный регулятор и йнтегральйый регулятор с конденсатором, шунтируемым управляемым ключом разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен блок контроля перехода ошибки регулирования через нуль, выполненный в виде последовательно соединенных нелийейного элемента, имеющего релейную характеристику- с регулируемой петлей возврата, и формирователя коротких импульсов, причем выход формирователя коротких им пульсов соединен с управляющим входом у фавляемого ключа разряда интегрального регулятора, а вход нелинейного элемента с выходом проп0рцион)ального регулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Динамика вентильного электропривода постоянного тока. Под реД. А. Д., М., Энергия , 1975, с. 126132.

2.Патент ФРГ N9 2043709, рл. Н 02 Р 13/24, 1975.