Устройство для управления реверсивнымВЕНТильНыМ пРЕОбРАзОВАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 H02P5/06 

1

Изобретение относится к регулируемому электроприводу с питанием электродвигателя от реверсивного вентильного преобразователя с включением вентильных групп по антипараллельной схеме с совместным согласованным управлением и может быть использовано в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока с высокими требованиями к точности регулирования.

По основному авт. св. 455445 известно устройство, содержащее -первый и.второй .трехфазные выпрямительные мосты, включенные встречно-параллельно, причет анодная и катодная группы вентилей одного моста управляются от одной система фазоимпульсного управления, а анодная и катодная группы вентилей второго моста управляются каждая от своей системы фазоимпульсного управления. Указанные системы снабжены индивидуальным регулятором тока, т.е. выход каждого регулятора тока соединен со входом еистет фазоимпульсного управления своей вентильной группы,тремя датчиками токов,выходы которых соединены со входами регуляторов, общим задатчиком тока нагруз;си,который через узлы односторонней проводимости соединен с другими входами регуляторов тока, и эадатчиком уравнительного тока, который соединен с третьими входами регуляторов тока.

Так как регуляторы токов принимаются пропорционально-интегральными, то в установившемся режиме в таком электроприводе токи всех вентильных групп, а значит, и ток двигателя и уравнительные токи двух уравнительных контуров, имеющихся в преобразователе с антипараллельной схемой,

5 достаточно поддерживаются на заданном уровне.

Однако в переходных режимах в рассматриваемом электроприводе не обеспечивается необходимое для та0кого класса электроприводов качества регулирования.

Цель изобретения - обеспечение высокой статической и динамической точности тока нагрузки и уравнитель5ных токов.

Указанная цепь достигается тем, что в известное устройство введены три суммирующих элемента, выход каждого из которых соединен со входом

Г своей систе фазоимпульсного управления, а входы кгшдоГо из суммирующи элементов соединен с выходами не менее ем двух регуляторов тока.Кроме .. того, входы суммирующих элементов соединены с выходами регуляторов тока через дополнительно введенные кор ректирующие звенья. На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство содержит задатчик 1 то ка нагрузки (регулятор частоты вращения двигателя), узли 2 к 3 односто ронней проводдмости, ток на выходе которых, независимо от напряжения на входе, может имеТь только одно напра ление задатчик 4 уравнительного тока пропорционально-:- нтегральные регуляторы 5-7 тока, сумматоры 8-10, системы 11-13 импульсно-фаэового управления (СИФУ), датчики 14-16 токов вентильных групп 17, 18 и 19, 20 пер вого и второго выпрямительных мостов образующих реверсивный вентильный преобразователь, звено 21 компенсации ЭДС двигателя, корректирующие звенья 22-21, Выход задатчика. i тока нагрузки подключен ко входу регулятора 5 тока двигате пя и через узлы 2 и 3 односто ронней проводимости, обеспечивающие на их выходе выделение модуля входного сигнала,- ко входам регуляторов ,S и 7 твка. К вторым входам регулято ров 6 и тюдключен выход задатчика 4 уравнительнохо тока, а к второму входу регулятора 5 - выход -звена 21 компенсации ЭДС двигателя. Напряжение на выходе этого звена зависит от ЭДС двигателя. К остальным входам ре гуляторов 5-7 подключены в качестве обратных связей выходы датчиков 14-16 токов вентильных групп, с помощью ко торых непосредственно на входах регуляторов вычисляются фактические значения токов двигателя и уравнительных токов. Выход регулятора 5 через сумматор 8 соединен со входом СИФУ 11 вентильных групп 17 и 18, выход регулятора б через сумматор 9 - со рходом СИФУ 12 вентильной группы 19, выход регулятора 7 через сумматор 10 - со входом СИФУ 13 вентильной группы 20. Вентильные группы 17 и 18 одного выпрямительного моста имеют общую СИФУ 11, вентильные группы 19 и 20 второго моста имеют индивидуальные СИФУ - 12 и 13. Соответственно с помощью датчиков 14-16 токов измеряются токи этих вентильных групп В .устройстве применены корректирующие звенья 22-21, через которые выход каждого из регуляторов соединяется со входами СИФУ других вен Т льных групп: выход регулятора 5 тока соединен через звено 22 и сумматор 9 со входом СИФУ 12 вентильной группы 19 и через звено 23 и сумматор 10 со входом СИФУ 13 вентильной группы 20, выход регулятора 6 тока соединен через корректирующие звенья 24 и 25 и сумматоры В и 10 со входами СИФУ 11 и 13 вентильных групп 17, 18 и 20, выход регулятора 7 через корректирующие звенья 26 и 27 и сумматоры 8 и 9 соединен со входами СИФУ 11 и 12 вентильных групп 17-19. Эти дополнительные звенья и соединения выполняются таким образом, что, если имеется задание на изменение тока двигателя, то изменяется одновременно не только ЭДС групп, работающих в выпрямительном режиме, но и ЭДС групп, работающих в инверторном режиме, и при изменении тока двигателя уравнительные токи остаются неизменными . Для выяснения последнего обстоятельства проводят анализ электропривода. Peгyлиpye ыми переменными в устройстве являются токи фаз IQ, i() и гателя и уравнительными токами: ia id 1 ifc 2 d ic I id/ - ток якорной цепи двигат ел я ; iy-i УТ. уравнительные токи в вентильных группах преобразователя. Эти токи можно выразить через токи i , i,j и i вентильных групп 4 2 1 - ftii + Ч)Напряжения Up , Upj- и Up77 на выходах регуляторов 5-7 тока определяются соотношени HVSK : di-lii Hl+w ate lWs ; ЬГ ) l djl--vK3 l()v/7; де ij -заданное значение тока якорной цепи двигателя;-заданное значение уравнительноного тока через двигатель; . - ЭДС двигателя; Wj,Wj,W и Wj, - передаточные функции соответственно ререгуляторов5-7 тока и звена 21.

Уравнения (3) с учетом уравнений (1) и (2) можно записать в виде:

-lla}- a + ) РГ6-()П5(4)

Jpт7-H c - c)7, где icij.,itjj., 1с заданные значения токов 1д,1 icДля ЭДС вентильных групп ,l Jp 5 м JpT6 6 pT7l; KrUpT5 Up Wj7-UpT7l t 13 РТ5 гг UpT6 , где Wjj,..Wj - передаточные функц корректирующих зве ньев 22 . ..27; К г, - коэффициент усилен преобразователя; Т. - постоянная времени преобразователя; Tj - оператор Лапласа. Передаточные функции корректиру щих з веньев в этом случае: у J . г чх/52Кп -1 i W26-Wj7 -:.Подставляя значения ЭДС групп с у том выражений для передаточных фун ций звеньев в выражения для токов получают выражения для регулируег.и перемен ных: . j,,- ib) . ; b дТп ТГт-р -ЬГ Ь) Кп ) где Z и Z - соответственно комп лексные сопротивлен преобразователя и д гателя. Из выражения (1) определяются токи в регулируемом электроприводе: ia la, iy, 2 / cJ + t Ч - I /id/ - icВ устройстве имеются три замкну контура регулирования токов IQ, i

1ег причем ig ij. Эти контуры независи|иы друг от друга и, если передаточные функции в соответствии с известной мб:тодикой принять в виде:

fl

W,

/

к п 2 Tjup 5 Кп- 2Tjup Хп W7 . к п Txjp Т(1 в каждом из этих контуров обеспечено регулирование в соответствии с техническим оптимумом, причем может быть получено предельное быстродействие при соответствующем выборе постоянной времени Т., фильтров. Влияние обратной связи по ЭДС двигателя имеет место, как и в обычных одноканальных системах без уравнительных токов, только в контуре регулирования тока двигателя. Причем при наличии компенсирующей связи по ЭДС двигателя через звено,21 на вход регулятора 5 тока действие внутренней обратной связи по ЭДС практически не сказывается на качестве регулирования тока двигателя. В тех режимах работы, когда заданное и фактическое значения тока двигателя не меняют в переходном процессе своего знака, действие изменений тока двигателя на величину уравнительных TOKOF. iy и iy оказывается полностью скомпенсированным, в электроприводе поддерживается равенство . . ivi iyi -3 Это равенство при изменении знаков заданного и фактического значений токов двигателя несколько нарушается, однако, так как в реальном электроприводе скорость этих изменений определяется относительно медленно действующим (по сравнению с контуром тока) контуром скорости, то отклонения уравнительных токов i и iy от за-i данного значения оказываются весьма незначительныг и. Данное обстоятельство полностью подтверждается при математическом моделкрснании подобного электропривода на АВМ. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность поддержания регулируемых переменных в статическом и динамическом режимах и предельное быстродействие независимо от его параметров. Формула изобретения 1. Устройство для управления реверсивным вентильным преобразователем по авт. св. № 455445, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулиро апия тока нагрузки и уравнительных токов, в него

введены три суммирующих элемента, выход Ксокдого иэ которых соединен со входом своей системы фазоимпульсного управления, а входы каждого иэ суммирующих элементов соединены с выходами не менее чем двух регуляторов тока.

2. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что,входы суммирующих элементов соединены с выходами регуляторов тока через дополнительно введенные корректирующие звенья.