Электропривод с подчиненным регулированием параметров Советский патент 1982 года по МПК H02P5/06 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПОДЧИНЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подач металлорежущих станков.

Известна двукратно-интегрирующая система подчиненного регулирования частоты вращения электропривода, выполненная с последовательным соединением регуляторов частоты вращения и тока, вентильного преобразователя и двигателя с датчиком частоты вращения и датчиком тока 1.

Недостатком этой системы - относительно большая длительность переходных процессов, которая определяется постоянной времени контура регулирования тока. При использовании вентильных преобразователей, имеющих такие специфические свойства как дискретность, неполная управляемость, она выбирается из условия ограничения скорости нарастания тока двигателя при ударных воздействиях и имеет постоянное значение. Особенно сильно проявляется этот недостаток при возмущении по нагрузке двигателя.

Известна также система подчиненного регулирования электропривода постоянного тока, содержащая последовательно включенные регуляторы напряжения и тока, венПАРАМЕТРОВ

тильный преобразователь и двигатель с датчиками напряжения и тока 2.

Недостаток такой системы - низкие динамические характеристики (большое время переходного процесса и большое перерегулирование) из-за недостаточной динамической точности регулирования тока, так как обратная связь по току в электроприводе ослаблена как в статике, так и в динамике, а ограничение тока обеспечивается введением обратной связи по ЭДС преобразователя.

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод с подчиненным регулированием параметров, содержащий последовательно включенные регулятор частоты вращения, регулятор тока, вентильный преобразова15тель и двигатель с датчиками частоты вращения и тока. Ограничение тока вэтом электроприводе достигается изменением коэффициента обратной связи по току путем подключения ко входу регулятора тока 20 дополнительно через нелинейный элемент выхода датчика тока. Такая система позволяет уменьшить величину динамического падения скорости при возмущающем воздействии благодаря высокому коэффициенту усиления системы при малых величинах тока нагрузки 1 .

Недостаток известного электропривода - неудовлетворительные динамические свойства электропривода по управляющему воздействию. Это объясняется тем, что при больших токах якоря двигателя скорость нарастания тока целесообразно выбирать значительно меньшей, чем при малых токах якоря двигателя. Если это условие не выполняется, то в динамических режимах в электроприводе будет большое перерегулирование по току. Оно обусловлено тем, что при больших токах якоря двигателя, но меньших, чем необходимо для пробоя нелинейного элемента, токовый контур регулирования, имеюший малую постоянную интегрирования регулятора тока, будет иметь большое перерегулирование по току, вследствие того, что обратной связи по току не будет, при этом в электроприводе присутствует только отрицательная обратная связь по частоте вращения. И в системе регулирования возникает запаздывание для регулирования тока якоря двигателя. В электроприводе в этом случае возникает большое перерегулирование по частоте вращения, особенно проявляющееся при торможении до нуля. Для устранения этих нежелательных явлений регулятор тока в электроприводе выполняется со значительно увеличенной постоянной интегрирования, что приводит к ухудшению динамических свойств электропривода по управляющему воздействию. Особенно сильно проявляется этот недостаток при использовании малоинерционных двигателей, которые допускают больщие скорости нарастания тока.

Цель изобретения - улучщение динамических свойств электропривода с подчиненным регулированием параметров путем оптимизации процесса регулирования тока и скорости нарастания тока двигателя.

Цель достигается тем, что в известный электропривод с подчиненным регулированием параметров введены делитель напряжения, сумматор и нелинейный элемент с зоной нечувствительности, при этом выход датчика тока подключен ко входу регулятора тока через делитеппь напряжения, вход которого соединен с выходом сумматора, подключенного первым входом через введенный нелинейный элемент к выходу регулятора частоты вращения, а вторым входом - к выходу первого нелинейного элемента.

На чертеже представлен реверсивный электропривод с подчиненным регулированием параметров.

Электропривод содержит последовательно включенные регулятор 1 частоты вращения и регулятор 2 тока, реверсивный вентильный преобразователь 3 и двигатель 4 с датчиками 5 и 6 частоты вращения и тока. Выход датчика 2 тока подключен ко входу

регулятора 2 тока через делитель 7 напряжения, вход которого соединен с выходом сумматора 8, подключенного первым входом через выпрямитель 9 и нелинейный элемент

10 с зоной нечувствительности к выходу регулятора 1 частоты вращения, а вторым входом через выпрямитель 11 к выходу нелинейного элемента 12.

Электропривод работает следующим образом.

0 Двигатель 4 питается от преобразователя 3. Система регулирования с последовательным включением регулятора 1 частоты вращения и регулятора 2 тока является двухконтурной. Внешний контур регулирования частоты вращения состоит из пропорционально-интегрального регулятора 1 частоты вращения и датчика 5 частоты вращения. Внутренний контур регулирования тока содержит датчик 6 тока, преобразующий сигнал, который поступает от шунта

в силовой цепи двигателя, и пропорционально-интегральный регулятор тока. На вход регулятора 2 тока поступает сигнал с выхода регулятора 1 частоты вращения и сигнал обратной связи по току, величина которого определяется режимом работы элект5 ропривода.

Нежим работы электропривода определяется величиной задания на ток двигателя и величиной тока якоря двигателя. Цри воздействиях, меньших величины зоны нечувствительности нелинейных элементов 10 и 12, сигналы на выходе нелинейного элемента 10 и выпрямителя 11 равны нулю, на входе сумматора 8 сигналы также равны нулю. Делитель 7 напряжения включен и обратная связь по току значительно ослаблена. Цри этом в электроприводе скорость нарастания тока якоря двигателя максимальна, и электропривод имеет хорошие динамические характеристики по управляющему и возмущающему воздействию. Цри дальнейшем увеличении воздействий, т. е.

0 выходных сигналов датчика тока 6 или регулятора 1 частоты вращения, превышающих величину зоны нечувствительности нелинейного элемента 10 или нелинейного элемента 12, сигналы поступают на вход сумматора 8, и делитель 7 напряжения выключается и, тем самым увеличивается величина отрицательной обратной связи по току якоря двигателя.

Таким образом, происходит формирование оптимальной токовой диаграммы электропривода в динамических режимах. Цри малых изменениях задания на ток якоря двигателя и при малых значениях тока якоря двигателя скорость нарастания тока якоря двигателя имеет максимальное значение, что является допустимым, Цри этом в электроприводе динамические свойства близки к предельным. Цри дальнейшем увеличении величины задания на ток якоря двигателя или достижении током заданного уровня