Электропривод по системе генератор-двигатель с подчиненным регулированием Советский патент 1982 года по МПК H02P5/06 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПО СИСТЕМЕ ГЕНЕРАТОР-ДВИГАТЕЛЬ С ПОДЧИНЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

1

Изобретение относится к управлению мощными реверсивными электроприводами механизмов с ударной нагрузкой и может найти применение,/в частности, для главных приводов блюмингов, слябингов и других реверсивных станов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод 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 чкорной цепи, и наружный контур с пропоршональньш регулятором, замкнутый на напряжение, пропорциональное частоте вращения или ЭДС двигателя. В этом электрофиводе управляющий сигнал подается на вход пропорционального регулятора частоты вращения через задатчик интенсивности. Сигналы обратных связей для всех трех контуров регулирования снимаются соответственно с датчика напряжения генератора, с датчика динамического тока якорной

цепи и с тахогенератора, механически связанного с двигателем 1.

Однако система регулирования с такой функциональной схемой не учитывает влияния внутренней ЭДС двигателя. Поэтому в электроприводах, в которых отнощение электромеханической постоянной времени к электромагнитной постоянной времени меньше четырех, отсутствие учета влияния внутренней ЭДС двигателя вынуждает в реальных условиях для обеспечения их устойчивой работы снижать коэффициент усиления

10 пропорционального регулятора наружного контура регулирования, что приводит к существенному увеличению статизма системы, к недопустимому падению частоты вращения при набросах нагрузки, к снижению производительности механизма и к плохому ис15пользованию мощности электропривода.

Цель изобретения - повыщение надежности и устойчивости системы при обеспечении заданного статизма.

Поставленная цель достигается тем, что

20 в электропривод дополнительно введены измеритель производной ЭДС генератора и узел задержки, причем измеритель производной ЭДС генератора содержит пропорциональный операционный усилитель, который одним входом подключен к датчику напряжения обмотки возбуждения генератора, другим входом к датчику тока в этой же обмотке и выходом - ко входу регулятора ереднего контура регулирования тока якорн ой цепи, а узел задержки содержит пропорциональный усилитель, подключенный входом к датчику тока якорной цепи и выходом через стабилитроны - к другому входу регулятора среднего контура регулирования тока якорной цепи. На чертеже представлена функциональная схема электропривода. Схема содержит последовательно включенные аппарат 1 ручного управления и задающий фазочувствительный орган 2, внешний контур регулирования ЭДС (напряжения) двигателя 3 с пропорциональны.м регулятором ЭДС 4, охваченный узлом 5 ограничения и подключенный вх,одами к фазочувствительному органу 2 и к выходу измерителя ЭДС двигателя 3, состоящего из пропорционального усилителя 6, подключенного входами к датчику 7 тока и через фильтр 8 к датчику 9 напряжения якоря двигателя 3, средний контур регулирования тока якорной цепи (производной ЭДС) генератора 10 с интегральным регуляторо.м 11, охваченным узлом 12 ограничения и подключенным через форсировочный контур 13 к выходу пропорционального регулятора 4, а через последовательно включенные форсировочный контур 14 и узел 15 задержки к выходу датчика тока якорной цепи 16 и к выходу измерителя производной ЭДС генератора, состоящего из пропорционального усилителя 17, подключенного входами к датчику 18 тока обмотки возбуждения и к датчику 19 напряжения обмотки возбуждения генератора 10, внутренний контур регулирования напряжения генератора 10 с ПИ регулятором 20, замкнуты. на датчик 21 напряжения, и подключенным выходом ко входу тиристорного возбудителя 22 генератора 10. Электропривод работает следующим образом. Аппарат 1 ручного управления, задающий фазочувствительный орган 2, внешний контур регулирования с пропорциональным регулятором ЭДС (напряжения) 4 двигателя 3 и внутренний контур регулирования напряжения генератора 10 с пропорционально-интегральным регулятором 20 работают также, как в известных трехконтурных системах управления напряжением генераторов, применяемых, в частности, для мощных главных электроприводов реверсивных станов горячей прокатки, в которых величина и полярность напряжения генератора задается аппаратом ручного управления. Запаздывание, вносимое магнитной инерцией обмотки возбуждения генератора 10, компенсируется ПИ регулятором 20 напряжения, а запаздывание, связанное с электромагнитной инерцией якорной цепи, компенсируется форсировочными контурами 13 и 14. Компенсация электромеханической инерции дви1-ателя 3 осуществляется интегральным регулятором 11, замкнутым обратной связью на измеритель производной ЭДС генератора 10, собранный на усилителе 17 и датчиках 18 и 19. При нормальной работе системы, когда токи нагрузки в якоре двигателя 3 ниже максимально допустимого значения, установленного узлом 15 задержки, контур обратной связи по току разомкнут и на работу интегрального регулятора 11 не влияет. На входе интегрального регулятора 11 действуют сигнал задания, выдаваемый пропорциональным регулятором ЭДС 4, и сигнал обратной связи, пропорциональный производной ЭДС генератора 10. В установившихся режимах эти сигналы равны или близки нулю, а в переходных режимах их разность определяет напряжение форсировки на обмотке возбуждения генератора и, соответственно, значение дипа.мического тока в якорной цепи двигателя. Нулевое значение сигнала задания на входе интегрального регулятора 11 в установившемся режиме получается при равенстве сигналов на входе пропорционального регулятора ЭДС 4, поступающих от Зс1дающе|-о фазочувствителыюго органа 2 и от узла измерения ЭДС двигателя, выполненного на усилителе 6 и на датчиках 7 и 9. Это значит, что статизм системы регулирования равен нулю и в случае замыкания обратной связи пропорционального регулятора 4 на ЭДС или на частоту вращения двигателя 3, а в случае замыкания обратной связи регулятора 4 на напряжение якоря двигателя 3 статизм определяется о.мическим падением напряжения в якорной цепи двигателя 3. При превышении током якорной цепи двигателя 3 допустимого значения, установленного в узле 15 задержки, замыкается второй контур обратной связи интегрального регулятора 11 на датчик 16 тока, что приводит к быстрому снижению напряжения на генераторе 10 и к остановке двигателя 3. Регулирование динамического падения и восстановления частоты вращения при набросах нагрузки достигается выбором соответствующей уставки интегрального регулятора И, задаваемой узлом 5 ограничения. Измеритель производной ЭДС генератора, выполненный на усилителе 17 и датчиках тока 18 и напряжения 19 настроен так, что в установившемся режиме сигнал от датчика 18 тока равен по величине и противоположен по знаку сигналу от датчика 19 напряжения, который пропорционален омическому падению напряжения на сопротивлении обмотки возбуждения генератора 10.

Узел 15 задержки, включенный в контур обратной связи по току якоря двигателя 3, выполнен на пропорциональном усилителе и двух последовательно и биполярно включенных с его входом стабилитронов. Величина задержки (уставка тока якорной цепи), при которой замыкается обратная связь в контуре регулирования тока, задается коэффициентом усиления усилителя 14 узла задержки.

Таким образом, изобретение позволяет за счет исключения при нормальных нагрузках действия обратной связи по току в контуре регулирования тока и введения вместо нее в этот контур обратной связи по производной ЭДС генератора, действующей только к переходных режимах, исключить влияние тока статической нагрузки при изменении его в допустимых пределах на работу системы, получить желаемый статизм и повысить устойчивость системы.

Формула изобретения

Электропривод по системе генератор - двигатель с подчиненным регулированием, содержащий тиристорный возбудитель генератора, внутренний контур регулирования

напряжения генератора, средний контур регулирования тока якорной цепи и наружный контур регулирования ЭДС двигателя с соответствующими регуляторами и датчиками, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и устойчивости системы при обеспечении заданного статизма, он дополнительно снабжен измерителем производной ЭДС генератора и узлом задержки, причем измеритель производной ЭДС генератора содержит пропорциональный операционный усилитель, подключенный одним входом к датчику напряжения обмотки возбуждения генератора, другим входом к датчику тока в этой же обмотке и выходом - ко входу регулятора среднего контура регулирования тока якорной цепи, а узел задержки содержит пропорциональный усилитель, который входом подключен к датчику тока якорной цепи и выходом через стабилитроны - к другому входу регулятора среднего контура регулирования тока якорной цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бычков В. П. Электропривод и автоматизация металлургического производства. М., Высшая школа, 1977, с. 48-58.