Способ управления электроприводом постоянного тока

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, согласно которому определяют режим работы электропривода, измеряют статическую составляющую тока и изменяют уставку ограничения тока пропорционально измеренной статической составляющей тока, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия электропривода при различной его загрузке, при токе электродвигателя , равным нулю, уставку ограничения тока устанавливают большей уровня максимально допустимого тока на величину, пропорциональную отношению нескомпенсированной постоянной времени к электромеханической постоянной врет.1ени электропривода , при разгоне указанную уставку уменьшают, а при торможении увеличавают на величину, пропорциональную произведению статической составляющей тока на указанное отношение постоянных времени.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(51) Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3565583/24-07 (22) 04.03.83 (46) 23.01.85. Бюл. М- 3 (72) А.А.Кардашов, Л.С.Копчак, В.M.Òèìoôååâ и Г.Н.Котлюба (71) Львовский ордена Ленина поли1 технический институт им. Ленинского комсомола и Новолипецкий металлургический завод (53) 62-83.621314.5(088.8) (56) 1. Гарнов В.К., Рабинович В.Б., Вишневецкий Л.M.Унифицированные системы автоуправления электроприводом в металлургии. М., Металлургия", 1971, с. 89-98.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 584419, кл. Н 02 P 5/06, 1977. 3. Червяков В.Д. Реверсивный электропривод постоя ного тока с зависимым от статического момента уровнем токоограничения.- Известия вузов. Электромеханика", 1972, У 11. с. 1190-1195. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА, согласно которому определяют режим работы электропривода, измеряют статическую составляющую тока и изменяют уставку ограничения тока пропорционально измеренной статической составляющей тока, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода при различной его загрузке, при токе электродвигателя, равным нулю, уставку ограничения тока устанавливают большей уровня максимально допустимого тока на величину, пропорциональную

O отношению нескомпенсированной постоянной времени к электромеханической постоянной времени электропривода, при разгоне укаэанную уставку уменьшают, а при торможении увеличавают на величину, прапорциональ- Я ную произведению статической составляющей тока на указанное отношение постоянных времени.

1136288 2

Известен также способ управления электроприводом постоянного тока с .регулированием уставки ограничения тока в функции величины тока, в котором при токе двигателя, равном нулю, уставку ограничения тока устанавливают большей уровня, соответ-. ствующего максимальному току в стати"35 ческом режиме, и уменьшают ее пропорционально величине тока двигателя так, чтобы при значении тока, равном

его максимальному значению в стати- ческом режиме, она достигала уровня, 40 соответствующего этому максимальному значению тока в статическом режиме )2j, 30

Недостатком данного способа управления является то, что точность ком- <5 пенсации изменения уровня ограничения максимального тока электродвигателя в динамических режимах зависит от загрузки механизма. Это происходит потому, что изменение уровня 50 зависит .не от тока двигателя, а от

его статической составляющей. Кроме того, в режимах торможения загруженного механизма уровень ограниче- ния максимального тока не увеличива- 55 ется от величины загрузки, а уменьшается, и компенсация этого уровн ограничения в функции тока привоИзобретение относится к электро= технике и может быть использовано для систем с неблагоприятным соот ношением постоянных времени электропривода (нескомпенсированная постоянная времени контура регулирования тока 2Т,т соизмерима с электромеханической постоянной времени Т ). Соразмерность этих постоянных времени приводит к недоиспользованию двига- 10

1 теЛя по току в режимах изменения скорости, к появлению существенного статизма в контуре тока, который не может быть устранен даже астатическими регуляторами тока. 15

Известны способы управления электроприводом постоянного тока, при которых уменьшение тока (момента) двигателя в режимах изменения скорости компенсируют действиями регулятора> либо обратными связями (1).

Однако при данных способах не учитывается изменение параметров привода при ослаблении поля двигателя. Использование же обратной связи 25 по ЭДС приводит к появлению дотягивания" тока до заданного значения. дит к еще большему его снижению, что увеличивает время торможения.

Снижение уровня ограничения максимального (стопорного) тока в динамических режимах, что особенно существенно сказывается в электроприводах, работающих без использовання задатчика интенсивности, приводит к затягиванию переходных процессов.

Затягивание переходных процессов в электроприводах, работающих в повторно-кратковременном режиме работы, существенно снижает производительность механизма.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ уп-.

1 равления электроприводом постоянного тока, согласно которому определяют режим работы электропривода, измеряют

1 статическую составляющую тока и изменяют уставку ограничения тока пропорционально измеренной статической, составляющей тока. При этом первоначальную уставку ограничения тока устанавливают пропорциональной допустимому динамическому току (темпу ускорения) и увеличивают ее при разгоне и при торможении пропорционально статической составляющей тока (3

Недостатком известного способа является ограниченная область его применения (применим для приводов с нерегулируемым возбуждением) . Известный способ обеспечивает поддержанне постоянства ускорения независимо от нагрузки привода только при разгоне, а в режиме торможения величина замедления существенно зависит от чагруэки. Тем самым накладывается ограничение на темп ускорения, вследствие чего данный способ не обеспечивает. высокого быстродействия.

Целью изобретения является повышение быстродействия электропривода при различной загрузке.

Цель достигается тем, что при способе управления электроприводом, согласно которому определяют режим работы электропривода, измеряют статическую составляющую тока и изменяют уставку ограничения тока пропорционально измеренной статической составляющей тока, при токе электродвигателя, равном нулю, уставку-ограничения тока устанавливают большейеуровня максимально допустимого тока на величину, пропорциональную

/ гдето — сигнал управления на вхотвх де регулятора тока, 30 1 р - коэффициент приведения сиг нала задания и сигнала обратной связи на входе регулятора тока;

21(gy — нескомпечсированная малая

35 постоянная времени тока

Ty — электрдмеханическая постоянная времени системы элек. тропривода; т — коэффициент обратной связи по току; g> — электромагнитная постоянная времени якорной цепи .электродвигателя; уц- сопротивление якорной цепи электродвигателя, с — статическая составляющая тока нагрузки; знак "+" перед Iz(p) соответствует случаю, когда момент сопротивления на валу противодействует движению, а знак "-" — когда момент сопротивления способствует движению.

Тогда для тока якоря можно записать

1 а (р)

ЦЦ

3 11362 отношению нескомпенсированной постоянной времени к электромеханической постоянной времени электропривода, при разгоне указанную уставку уменьшают, а при торможении увеличивают на величину, пропорциональную произведению статической составляющей тока на указанное отношение постоянных времени.

На фиг.1 изображена функциональ- 10 ная схема устройства реализующего способ управления электроприводом; на фиг.2 — структурная схема контура регулирования тока с учетом внутренней обратной связи по ЭЛС, на фиг.З вЂ” структурная схема контура регулирования тока, преобразованная относительно возмущающего воздействия °

Устройство содержит последоцатель-20 но включенные регулятор 1 частоты вращения, регулятор 2 тока якоря и управляемый преобразователь 3, питающий якорную цепь электродвигателя 4.

К входу регулятора 1 частоты вращения подключен выход датчика 5 частоты вращения, а к входу регулятора 2 тока якоря — выход датчика 6 тока якоря. Выходы датчиков 5 и 6 соединены с входами датчика 7 статической составляющей тока, выход которого подключен к блоку 8 регулируемого ограничения, соединенному через диоды 9 и 10 с входом регулятора 1 частоты вращения. Вал электродвигателя 4 связан с исполнительным механизмом 11.

Способ включает следующие операции: в электроприводе постоянного тока подчиненного регулирования при то-40 ке электродвигателя, равном нулю, уставку ограничения тока 0 устанавливают большей уставки,ограничения тока, соответствующей максимальному току в статическом режиме, на величи-45 ну, пропорциональную отношению нескомпенсированной постоянной времени контура тока к электромеханической постоянной времени. Указанная настройка компенсирует уровни мак- 50 симального тока в переходных режимах электропривода без загрузки (статическая составляющая тока равна нулю). В рабочих режимах электропривода, при токе электродвигателя не 55 равном нулю, определяют вид переходного режима работы электропривода— разгон или торможение, а также изме88 4 ряют статическую составляющую тока, При разгоне электропривода уставку ограничения .тока уменьшают, а при торможении увеличивают на величину, пропорциональную произведению стати- ческой составляющей тока на указанное отношение постоянных времени. При такой настройке уровень ограничения максимального тока в любых режимах работы электропривода при токе электродвигателя, равном току ограничения, является постоянно максимально. возможным, что сокращает время переходных процессов механизма, тем самым увеличивая его производительность

Согласно преобразованной структурной схеме (фиг.З) по возмущающему воздействию контура регулирования тока, в которой влияние статического момента представлено эквивалент. но в виде сигнала задания на допол нительный статический ток, имеем:

1136288

С учетом выражения (8) выражение (7) записывается в виде где р1

Wт(p)aa р)

4T (pj- передаточная функция оптимизированного по модульному оптимуму контура тока (без учета при оптимизации внутренней связи по ЗДС электродвигателя).

Из выражений (2) и (3) получаем

1 ! "т 15

> (р) - — О

1 "г 2T@< PTy<+1 (Р2т (Рт +1 1+ф — ° т„рт, „1

В выражении (4) составляющая

Ю

2 „„(рт„,,+4)

Т. рТ ц 1

/ Ф приводит к появлению ошибки в динамике, т.е. несоответствию тока двигателя в динамических режимах его стопорному значению.

Установившееся значение тока электродвигателя в динамическом режиме

4 ст(Т может быть получено Hs выра- 30 жения (4) с учетом выражения (1) I (1orp =" эт(1O) 1 огр (1ст " с

Зз где! обозначим

2Т Щ

Tì тогда

40 знак "-" соответствует режиму разгона, а "+" — торможения.

Из выражения (11) следует, что для полного совпадения тока якоря со

45 стопорным током в динамических режимах электродвигателя при наличии нагрузки необходимо регулировать напряжение ограничения регулятора скорости .в функции и статической составляющей тока.

kPPg я = 4 ст О " + +É"

В pete стопорения, когда скорость электродвигателя равна нулю, величина стопорного тока ?с опрест деляется иэ выражения

Цт nP<

I ЯЦ "т

У

2т м рт +1 р2т цт ртрiтi ) 4 i тм pTy>"

kzp< т ит1 Фт ф — "д "щ с т„) ят„, до р-эО ч

1+— м

4 откуда следует, что приближение тока электродвигателя в динамических режимах к его стопорному току зависит от соотношения 2Т н от велитм чины статической составляющей якорного тока.

В системе подчиненного регулирования максимальная величина напряжения задания для контура тока определяется напряжением огранйчения регулятора скорости

Учитывая выражение (10) условие полного совпадения тока якоря электродвигателя в динамических режимах его стопорному току 1,=1, на основе выражения (7) и (9) принимает вид

1136288

1136288

Составитель В.Кузнецова

Редактор И.Николайчук Техред А.Бабинец Корректор А.Обручар

Заказ 10299/43 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4