Регулятор тока

Авторы патента:

Козлова Елена Александровна (RU)

Иванов Сергей Александрович (RU)

Лебедин Анатолий Андреевич (RU)

Казарова Татьяна Валентиновна (RU)

Колмагоров Степан Валерьевич (RU)

G05B11/36 - с возможностью получения отдельных характеристик, например пропорциональной (линейной), интегральной, дифференциальной

Владельцы патента RU 2530305:

Лебедин Анатолий Андреевич (RU)

Изобретение используется в электротехнике - преобразовательной технике. Технический результат - снижение потерь энергии и электромагнитных помех. Регулятор тока пропорционально-интегрального типа содержит блок уставки, усилители пропорционального и интегрального каналов, датчик тока, включенный последовательно с выпрямителем и нагрузкой, управляемый блок зона нечувствительности, сумматор и блок нелинейности. 1 ил.

Относится к области электротехники и может использоваться в тиристорных выпрямителях и инверторах, применяемых в электроприводе и системах возбуждения генераторов, а также технологических (нагревательных) установках.

Широко известный регулятор тока [1, 2] пропорционально-интегрального типа содержит блок уставки, входом соединенный с пропорционально-интегральным усилителем, выход которого присоединен к управляющему входу выпрямителя, который силовыми выводами через датчик тока связан с нагрузкой, а выход датчика тока подключен ко второму входу усилителя. Недостаток устройства состоит в больших пульсациях выходного тока, обусловленных пульсациями, проникающими через пропорциональный канал.

Наиболее близким по достигаемому техническому результату является регулятор тока [3] пропорционально-интегрального типа, содержащий блок уставки, выходом соединенный с усилителями пропорционального и интегрального каналов, ко вторым входам которых присоединен выход датчика тока, включенного последовательно с управляемым выпрямителем и нагрузкой, выход интегрального канала непосредственно, а пропорционального - через блок зона нечувствительности соединены с входом сумматора, который выходом соединен с управляющим входом выпрямителя. Однако и в таком регуляторе возникают относительно большие пульсации тока, что приводит к помехам и дополнительным потерям энергии.

Техническим результатом предложения является снижение потерь энергии и электромагнитных помех. Технический результат достигается за счет того, что:

1) блок зона нечувствительности выполнен управляемым и его второй управляющий вход связан с выходом сумматора;

2) между выходом сумматора и вторым управляющим входом блока зона нечувствительности включен блок нелинейности.

На чертеже представлена схема регулятора тока. Блок 1 уставки соединен с операционными усилителями 2 - интегрирующим и 3 - пропорционального усиления. Выход интегрирующего усилителя 2 соединен с входом сумматора 4 непосредственно, а усилителя 3 через блок 5 типа зона нечувствительности. Сумматор 4 выходом соединен с входом управления выпрямителя 6, который силовыми выходами соединен с нагрузкой 7 через датчик тока 8. В управляющий вход блока 5 нечувствительности включен блок нелинейности 9.

Устройство работает следующим образом. Выпрямитель 6 создает постоянный ток в нагрузке 7, имеющей преимущественно активно-индуктивный характер. Выпрямитель 6 потребляет ток из сети переменного тока и управляется известным фазоимпульсным способом. Величина тока в нагрузке 7 задается блоком 1 уставки и измеряется датчиком тока 8. Величины заданного и действительного значений тока сравниваются на входе усилителей 2 и 3. Разница токов интегрируется в усилителе 2 и усиливается (преобразуется пропорционально) в усилителе 3, которые таким образом образуют пропорционально-интегральный закон регулирования. Сумматор 4 производит сложение сигналов этих каналов. Пропорциональный канал (усилитель 3) обеспечивает быструю динамику регулирования, а интегральный 2 - нулевую статическую ошибку. В динамике интегральный канал (усилитель 2) незначительно влияет на ход переходного процесса. В статике пропорциональный канал не работает, так как средний сигнал на его входе равен нулю, ибо заданное и реальное значения тока одинаковы. Это утверждение было бы справедливо только в том случае, если бы на выходе выпрямителя 6 отсутствовали пульсации. На самом деле пульсации тока в нагрузка 7 существуют. Их величина зависит от глубины регулирования выпрямителя. Так для известной схемы выпрямителя типа мост Ларионова чем больше глубина регулирования (чем меньше выходное напряжение), тем больше пульсации. При этом отношение пульсации при нулевом и максимальном напряжении составляет разы. Кроме того, амплитуда пульсаций зависит от разницы сопротивлений фаз сети, питающей выпрямитель, и разброса величины напряжения по фазам (несимметрии). Разброс этих величин может составлять 5-10%, что порождает нестационарные гармоники в выпрямленном токе. Для защиты от этих гармоник в блок 5 введена зона нечувствительности, которая в статике не пропускает пульсации с выхода усилителя 3 - пропорционального режима. Блок 5 имеет переменную ширину зоны нечувствительности. Такие устройства выпускаются в виде микросхем. Входной сигнал управления выпрямителя однозначно определяет величину его выходного напряжения. Это приводит к изменению ширины зоны нечувствительности блока 5. Введение блока нелинейности 9 позволяет обеспечить более точное поддержание требуемого значения ширины зоны нечувствительности, что повышает точность, ибо блок 9 воспроизводит зависимость пульсаций от величины среднего напряжения. Таким образом, в статике работает только интегральный канал (усилитель 2), на выходе которого имеется только гладкая составляющая. Пульсации тока, не превышающие зону нечувствительности, не проходят на вход сумматора 4 и поэтому не вызывают биений тока в нагрузке 7, которые могли бы увеличить потери энергии. Снижение пульсаций ведет к снижению потерь и электромагнитных помех.

Источники информации

1. Ключев В.Н. Теория электропривода. М., Энергоатомидат, 2001, стр. 481, рис. 7.17.

2. Патент на изобретение RU 2370878, кл. G05B 11/36, G05B 13/02, H02P 7/00.

3. Патент на изобретение RU №2156992, кл. С05В 11/36.

Регулятор тока пропорционально-интегрального типа, содержащий блок уставки, выходом соединенный с усилителями пропорционального и интегрального каналов, ко вторым входам которых присоединен выход датчика тока, включенного последовательно с выпрямителем и нагрузкой, выход интегрального канала непосредственно, а пропорционального - через блок зона нечувствительности соединены с входом сумматора, который выходом соединен с управляющим входом выпрямителя, отличающийся тем, что блок зона нечувствительности выполнен управляемым и его второй управляющий вход связан с выходом сумматора, а между выходом сумматора и вторым управляющим входом блока зона нечувствительности включен блок нелинейности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии на магнитных подшипниках. Технический результат заключается в повышении точности и надежности управления магнитным подшипником.

Способ регулирования электроприводов постоянного тока // 2517324

Изобретение относится к электрическим автоматическим регуляторам. Техническим результатом является повышение точности управления техническими устройствами с электроприводом постоянного тока за счет снижения отклонения от заданной скорости вращения двигателя.

Следящий электропривод // 2489798

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока.

Программно-управляемый позиционный электропривод с улучшенными характеристиками на базе инерционного преобразователя при упругом валопроводе // 2464696

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для обработки позиционными электроприводами заданных программ перемещения.

Система управления электромагнитным подвесом ротора // 2460909

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. .

Программно-управляемый позиционный электропривод с улучшенными характеристиками на базе инерционного преобразователя при идеальном валопроводе // 2455749

Регулятор // 2427868

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в системах управления технологическим процессами в промышленности, теплотехнике. .

Программно-управляемый позиционный электропривод с упругим валопроводом // 2417511

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с упругим валопроводом заданных программ перемещения.

Программно-управляемый электропривод с идеальным валопроводом // 2412525

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленных установках для отработки позиционными электроприводами с идеальным валопроводом заданных программ перемещения.

Цифровой электропривод // 2404449

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в оптических телескопах и лидарных станциях обнаружения и сопровождения космических объектов.

Многозонный интегрирующий регулятор // 2546084

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может использоваться при автоматизации технологических процессов, например, в регуляторах температуры. Техническим результатом является стабилизация частоты несущих колебаний при отказах релейных элементов и тем самым сохранение требуемой полосы пропускания (динамической точности) регулятора. Для этого предложен многозонный интегрирующий регулятор, который содержит последовательно включенные источник сигнала управления, первый сумматор, интегратор, выход которого подключен к информационным входам группы из n-го числа релейных элементов, причем n≥3 - нечетное число, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора и соединен с выходной клеммой устройства, при этом n-1 из числа релейных элементов содержат управляющие входы, при этом в него введены дешифратор и n-е число блоков диагностики, содержащих последовательно включенные делитель частоты на 2,0, пропорционально-дифференцирующее звено, демодулятор и пороговый элемент, причем вход делителя частоты на 2,0 соединен с выходом соответствующего релейного элемента, выходы пороговых элементов подключены к соответствующему входу дешифратора, а выходы дешифратора соединены с соответствующими управляющими входами релейных элементов. 5 ил.

Функциональный аналогово-цифровой преобразователь // 2549114

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления электроприводами для преобразования аналогового напряжения в код. Техническим результатом является совмещение в одном устройстве преобразования входного напряжения в цифровой код с выполнением определенной математической операции, ускорение и упрощение обработки информации с различных датчиков, выходной сигнал которых имеет нелинейную зависимость от входной величины. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, два набора резисторов, ключи. 2 ил.

Система управления электромагнитным подвесом ротора // 2566671

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных механизмах на электромагнитных опорах. Техническим результатом является повышение быстродействия и динамической точности электромагнитного подвеса ротора. В системе управления электромагнитным подвесом ротора каждый канал содержит датчик (1) положения ротора, интегральный регулятор (2), пропорциональный регулятор (3), дифференцирующее звено (4), пропорционально-дифференциальный регулятор (5), силовой преобразователь (6), два электромагнита (7 и 8), блок (9) задания, пропорциональное звено (10), блоки (11 и 12) вычитания, блок (13) выделения знака, регистр (14), сумматор (15) и мультиплексор (16). 4 ил. .

Регулирующее устройство // 2571371

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат - повышение качества процессов управления в различных системах автоматики. Регулирующее устройство содержит два интегратора, сумматор, нелинейный функциональный элемент, усилитель, нормально разомкнутый управляемый ключ и нормально замкнутый управляемый ключ. Второй интегратор имеет большую постоянную времени, чем первый. Нелинейный функциональный элемент имеет характеристику где x - входной сигнал устройства; Ue - напряжение, соответствующее уровню логической единицы; x0 - пороговое значение. 4 ил.

Способ работы пропорционально-интегрального регулятора // 2573731

Изобретение относится к автоматическому регулированию. Технический результат заключается в повышении качества регулирования путем уменьшения выходного сигнала интегратора при переходных процессах и повышения точности за счет гарантированного сохранения астатического регулирования. Для этого обеспечивается малый коэффициент передачи интегратора в течение переходного процесса, при длительном действии больших нагрузок статическая ошибка всегда интегрируется, т.е. происходит астатическое регулирование. 4 ил.

Устройство управления частотой вращения асинхронного двигателя электроустановок // 2574334

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для выбора оптимального по точности режима работы электрического двигателя. Технический результат - увеличение точности управления за счет применения эффективного математического метода решения обратных задач. Устройство содержит: блок хранения констант; первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый блок произведения; блок возведения в степень (-1); первый, второй, третий, четвертый блок сложения; первый, второй, третий блок модуля; блок деления; блок формирования знака выражения; первый, второй, третий блок инверсии; первый, второй блок интегрирования; блок производной; блок вычитания. 1 ил.

Следящий электропривод с асинхронным исполнительным двигателем // 2580823

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями. Техническим результатом является повышение быстродействия следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем. Следящий электропривод (фиг. 1) содержит блоки 1 и 2 задания, интегральный регулятор 3, пропорциональный регулятор 4, блок 5 деления, регуляторы 6 и 7 тока, преобразователь 8 координат, блок 9 дифференцирования, блок 10 интегрирования, сумматор 11, силовой преобразователь 12, асинхронный электродвигатель 13 с исполнительным механизмом 14, датчик 15 тока, датчик 16 положения и пропорционально-дифференциальный регулятор 17. Предлагаемый электропривод позволяет повысить быстродействие следящих систем с асинхронными исполнительными двигателями. 3 ил.

Система автоматического управления электромагнитным подвесом ротора // 2589718

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в нагнетателях, компрессорах, турбодетандерах газоперекачивающих агрегатов с тяжелыми роторами горизонтального исполнения массой, например, не менее 900 кг. Техническим результатом является обеспечение низкого уровня вибрации, высокого быстродействия. В системе автоматического управления электромагнитным подвесом ротора каждый канал содержит датчик положения ротора (1), блок задания положения вала (2), элемент сравнения (3), блок обработки сигнала вибрации (4), пропорциональный (5), интегральный (6), дифференциальный (7), пропорционально-дифференциальный (8) регуляторы, элемент сравнения (9), пропорциональный регулятор тока (10), датчик тока (11), силовой преобразователь (12) и два электромагнита (13 и 14). Выходное значение датчика положения ротора (1) вычитается из значения блока задания (2) положения ротора в элементе сравнения (3). Разница подается на вход блока (4) обработки сигнала вибрации, выходной сигнал которого подается одновременно на входы пропорционального (5), интегрального (6) и дифференциального (7) регуляторов. Сумма выходных значений регуляторов (5, 6, 7) подается на вход пропорционально-дифференциального регулятора (8), из выходного значения которого в элементе сравнения (9) вычитается значение силы тока, измеренного датчиком тока (11) в обмотках электромагнитов (13, 14). Разница подается на вход пропорционального регулятора тока (10), выход которого соединен с входом силового преобразователя (12), к выходу которого подключены обмотки электромагнитов (13 и 14). 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Система адаптивного управления электродвигателем // 2605946

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах автоматического управления нестационарными объектами - системах адаптивного управления электроприводом. Технический результат заключается в повышении точности и запасов устойчивости по амплитуде и фазе системы управления электродвигателем при действии на него координатно-параметрических помех. Система адаптивного управления электродвигателем дополнительно содержит ассоциативную память, дифференциатор, два блока умножения, три сумматора, цифровой датчик угловой скорости, три усилителя, два блока задержки, три блока определения модуля. Выход цифрового датчика угловой скорости через последовательно соединенные первый блок задержки, второй блок задержки, третий сумматор, первый блок определения модуля, ассоциативную память, первый блок умножения подключен ко второму входу второго сумматора, выход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен с входом электродвигателя, а через последовательно соединенные второй усилитель, четвертый сумматор, второй блок определения модуля - ко второму входу ассоциативной памяти. Выход цифрового датчика угловой скорости соединен с вторыми входами первого и четвертого сумматоров, а через последовательно соединенные пятый сумматор, третий блок определения модуля, ассоциативную память и второй блок умножения - с третьим входом второго сумматора. Выход первого блока задержки соединен со вторыми входами третьего и пятого сумматоров. Выход первого сумматора подключен через третий усилитель ко второму входу первого блока умножения, а через последовательно соединенные четвертый усилитель и дифференциатор - ко второму входу второго блока умножения. 1 ил.

Способ адаптивного управления плохо формализуемым объектом // 2612084

Изобретение относится к способу адаптивного управления плохо формализуемым объектом. Для управления плохо формализуемым объектом определяют адаптивный регулятор для достижения цели за конечное число управляющих воздействий, осуществляют вначале тестовые пуски объекта управления при разных управляющих и постоянном внешнем воздействии, предусматривают исключение возможности превышения заранее известных предельно допустимых значений, осуществляют пуск объекта, после достижения регулируемым параметром установившегося значения сравнивают его с заданным определенным образом. Повторяют действия для других значений регулируемого параметра в процессе работы объекта управления во всем диапазоне регулирования. Обеспечивается точность регулирования при сравнительно небольшом количестве тестовых пусков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.