SU1628173A1 - D c electric motor drive - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электроприводам посто нного тока, и может быть использовано дл  автоматического управлени  электроприводами с подчиненным регулированием параметров . Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности регулировани  электропривода Дл  достижени  цели в электропривод с подчиненным регулированием введен быстродействующий источник 12 напр жени  с блоком 13 регулировани  скорости и дополнительным регул тором 16 тока  кор  в цепи управлени . Электропривод содержит кроме того корректирующие звень  14, 18. 19 и 20, первое из которых включено между блоком 13 регулировани  скорости и дополнительным регул тором 16 тока, второе - между дополнительным датчиком 17 тока  кор  и основным регул тором 9 тока  кор , третье - между выходом основного регул тора и быстродействующим источником 12 напр жени  четвертое- между выходом дополнительного регул тора тока и тиристорным преобразователем. В данном устройстве обеспечиваетс  повышение динамической и статической точности регулировани  скорости. 1 ил. ЈThe invention relates to electrical engineering, namely to electric direct current drives, and can be used for automatic control of electric drives with a subordinate adjustment of parameters. The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of drive control. To achieve the goal, a high-speed power supply 12 with a speed control unit 13 and an auxiliary core current regulator 16 in the control circuit is introduced into the drive with subordinate control. The actuator also contains adjustment links 14, 18. 19 and 20, the first of which is connected between the speed control unit 13 and the additional current regulator 16, the second between the secondary current sensor 17 and the main current regulator 9, and the third between the output the main regulator and the high-speed voltage source 12 are one-fourth between the output of the auxiliary regulator and the thyristor converter. This device provides increased dynamic and static speed control accuracy. 1 il. J

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электроприводам посто нного тока, и может быть использовано дл  автоматического управлени  электроприводами с подчиненным ругулированием параметров.The invention relates to electrical engineering, namely to electric drives of direct current, and can be used for automatic control of electric drives with a subordinate adjustment of parameters.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности регулировани  электропривода .The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of the drive control.

На чертеже изображена функциональна  схема электропривода.The drawing shows a functional diagram of the drive.

Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1 посто нного тока (на чертеже условно показан в виде последовательно соединенных электрической 2 и механической 3 частей), подключенный к выходу т-фазногоThe DC motor contains a DC motor 1 (conventionally shown in the drawing as a series of connected electric 2 and mechanical 3 parts) connected to the output of the t-phase

вентильного преобразовател  4, в цепь управлени  которого включены последовательно соединенные блок 5 задани  скорости, первый сумматор б, регул тор 7 скорости, второй сумматор 8 и регул тор 9 тока, при этом вторые входы первого 6 и второго 8 сумматоров соединены соответственно с выходами датчика 10 скорости и датчика 11 тока, включенного между электродвигателем 1 и m-фазным печтильным преобразователем 4. Электропривод, кроме того, содержит быстродействующий источник 12 напр жени  последовательно соединенные дополнительный блок 13 регулировани  скорости, первое корректирующее звено 14, третий сумматор 15 идоCNvalve converter 4, in the control circuit of which are connected in series the speed setting unit 5, the first adder b, the speed controller 7, the second adder 8 and the current regulator 9, while the second inputs of the first 6 and second 8 adders are connected respectively to the outputs of the sensor 10 speed and current sensor 11 connected between the electric motor 1 and the m-phase stopping converter 4. The electric drive also contains a fast-acting voltage source 12 connected in series with an additional block 13 of the regulator audio speed, the first correction unit 14, a third adder 15 idoCN

юYu

0000

VJ CJVJ CJ

полнительный регул тор 16 тока, второй датчик 17 тока и три корректирующих звена 18-20.an additional current regulator 16, a second current sensor 17 and three corrective links 18-20.

Вход дополнительного блока 13 регулировани  скорости подключен к выходу вто- рого сумматора 8, выход дополнительного регул тора 16 тока подключен к управл ющему входу быстродействующего источника 12 напр жени , выход которого включен параллельно выходу m-фазного вентильно- го преобразовател  4, второй датчик 17тока включен между быстродействующим источником 12 напр жени  и электродвигателем 1, а его выход соединен с вторым входом третьего сумматора 15 и через второе кор- ректирующее звено 18 с третьим входом второго сумматора 8, третье корректирующее звено 19 включено между выходом регул тора 9 тока и управл ющим входом быстродействующего источника 12 напр - жени , а четвертое корректирующее звено 20 - между выходом дополнительного регул тора 16 тока и входом m-фазного преобразовател  4.The input of the additional speed control unit 13 is connected to the output of the second adder 8, the output of the additional current regulator 16 is connected to the control input of the high-speed voltage source 12, the output of which is parallel to the output of the m-phase valve converter 4, the second current sensor 17 between the high-speed voltage source 12 and the electric motor 1, and its output is connected to the second input of the third adder 15 and through the second correction link 18 to the third input of the second adder 8, the third corrector iruyuschee unit 19 included between the output current of the regulator 9 and the control input of the high speed voltage source 12 - voltage, and a fourth correcting unit 20 - between the output of the additional current regulator 16 and the input m-phase converter 4.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

Быстродействующий реверсивный источник 12 напр жени  имеет токоограниче- ние, обусловленное ограниченной мощностью этого источника.The high-speed reversing voltage source 12 has a current limit due to the limited power of this source.

Дл  однократно интегрирующей систе мы регулировани  скорости условие сохранени  оптимальной настройки контуров регулировани  при переходе электропривода посто нного тока по системе подчинен- кого регулировани , (комбинированна  система) из режима малого сигнала (без то- коограничени  быстродействующего реверсивного источника напр жени ) в режим большого сигнала (с токоограничением бы- стродействующего реверсивного источника напр жени ) соответствует изменению коэффициента передачи регул тора скорости со значени For a one-time integrating speed control system, the condition for maintaining optimal adjustment of control circuits when a direct current drive drives a subordinate control system (a combined system) from a small signal mode (without current limiting a fast-acting reverse voltage source) to a large signal mode ( with a current limiting high-speed reversing voltage source) corresponds to the change in the coefficient of transfer of the speed regulator from

v Tm Ki Сд Фv Tm Ki Sd F

Кр.С.Д. - а г К Р ас ti Kr.SD. - a g K P ac ti

где Tm-JRH/( Сд2 Ф2 ) -электромеханическа  посто нна  времени двигател ;where Tm-JRH / (Cd2 F2) is the electromechanical constant of engine time;

I - момент инерции привода;I - the moment of inertia of the drive;

Сд - конструктивна  посто нна  двига- тел ;Sd - constructive constant of the engines;

ас - коэффициент, учитывающий демпфирование колебаний в контуре скороСТИ:ac is the coefficient taking into account the damping of oscillations in the speed loop:

тт - посто нна  времени интегрировани  внутреннего контура тока дополнительного канала;tm is the time constant for the integration of the internal circuit of the current of the additional channel;

Кс - коэффициент обратной св зи по скорости , до значени Kc is the feedback speed ratio, up to

Tm KI Сд Ф IMJ.C.O. т Р В  Tm KI Sd F IMJ.C.O. t P In

ас I т к.с KHace I t cc KH

где TV посто нна  времени интегрировани  внутреннего контура тока основного канала .where TV is the integration time of the internal current path of the main channel.

Такой регул тор скорости можно представить статическим нелинейным звеном, имеющим излом характеристики при величине входного воздействи , соответствующем переходу внутреннего контура тока из режима работы в малом в режим большого сигнала, с коэффициента передачи от Кр.с.д. до Кр.с.о. Однако при таком регул торе скорости характер переходных процессов в режиме малого сигнала и при больших статических нагрузках привода не соответствует оптимальному. Это св зано с тем, что сигнал на входе дополнительного канала контура тока определ етс  только величиной динамических возмущений в комбинированной системе, в то врем  как значение напр жени  на выходе регул тора скорости  вл етс  функцией суммарного сигнала от входного задающего воздействи  и статического тока нагрузки и при сравнительно высоком значении последнего отработка быстрых изменений входного воздействи  малой амплитуды происходит при значении Кр.с.о. « К р.с.д.. что вызывает зат гивание переходных процессов в комбинированной системе. Поэтому дл  сохранени  оптимальной настройки комбинированной системы регулировани  скорости в малом при сравнительно больших значени х тока нагрузки реализаци  регул тора скорости должна обеспечивать инвариантность его выходного напр жени  от статического тока нагрузки, т.е. точка излома статической характеристики регул тора должна быть плавающей в функции статического тока нагрузки (т.е. в функции тока основного канала). Это достигаетс  разнесением по каналам регулировани  регул тора скорости в виде двух составл ющих. Перва  составл юща  - основной регул тор 7 скорости с коэффициентом передачи Кр.с.о.. втора  составл юща  -дополнительный блок 13 регулировани  скорости с коэффициентом передачи Кр.с д./Кр.с.о.Such a speed regulator can be represented by a static non-linear link, which has a kink in the characteristics of the input action, corresponding to the transition of the internal current loop from the small mode to the large signal mode, from the transfer coefficient from the Red Cr. to Kr.so. However, with such a speed controller, the character of transients in the small signal mode and at high static loads of the drive does not correspond to the optimum one. This is due to the fact that the signal at the input of the additional channel of the current loop is determined only by the magnitude of the dynamic disturbances in the combined system, while the voltage value at the output of the speed regulator is a function of the sum signal from the input driver and the static load current and at a relatively high value of the latter, the development of rapid changes in the input action of a small amplitude occurs at a value of Krc. “By rss.d., which causes delay of transients in the combined system. Therefore, in order to preserve the optimal setting of the combined speed control system in a small one at relatively large values of the load current, the implementation of the speed regulator must ensure that its output voltage is invariant from the static load current, i.e. the break point of the static characteristic of the controller must be floating as a function of the static load current (i.e. as a function of the main channel current). This is achieved by channeling the speed controller in the form of two components. The first component is the main speed controller 7 with the transmission coefficient Kr. S., The second component - the additional speed control unit 13 with the transmission coefficient Kr. S d / Kr.

При таком разбиении регул тора скорости , при котором его втора  составл юща  с коэффициентом передачи, равным превышению коэффициента передачи дополнительного блока 13 регулировани  скорости дополнительного канала регулировани  комбинированной системы над коэффициентом передачи регул тора 7 скорости основного канала Кр.с.д./Кр.с.о., включена на входе замкнутого контура тока дополнительного канала (т.е. по ошибке контура тока основного канала), обеспечиваетс  практически полна  независимость дополнительного канала комбинированной системы регулировани  скорости от статического тока нагрузки и сохран етс  оптимальна  на- стройка контура скорости.With such a split of the speed controller, at which its second component is with the transfer coefficient equal to the excess of the transfer coefficient of the additional block 13 for controlling the speed of the additional channel for controlling the combined system over the transfer coefficient of the controller 7 for the speed of the main channel Red S / Cr. .o., is enabled at the input of the closed loop of the current of the additional channel (i.e., by mistake, the current circuit of the main channel), the additional channel is almost completely independent second speed control system of the static load current and stored optimal HA building speed loop.

В статических режимах при наличии нагрузки на валу привода задание на ток, соответствующий моменту нагрузки, присутствует только на выходе основного регул тора 7 скорости, В динамических режимах быстрые изменени  управл ющих и возмущающих воздействий в малом отрабатываютс  дополнительным каналом комбинированной системы, имеющим существенно большее быстродействие. При этом значение коэффициента передачи регул тора скорости всей системы Кр.с д. соответствует ее оптимальной настройке.In static modes, when there is a load on the drive shaft, the reference to the current corresponding to the load moment is present only at the output of the main speed controller 7. In dynamic modes, fast changes of control and disturbing influences in a small channel are processed by an additional channel of the combined system that has a significantly higher speed. In this case, the value of the transmission coefficient of the speed regulator of the whole Cr. S. System corresponds to its optimal setting.

Описанный принцип реализации регу- л тора скорости в виде двух разнесенных по каналам регулировани  составл ющих применим при построении двукратно интегрирующей системы регулировани  скорости. В этом случае основной регул тор 7 скоро- сти представл ет собой пропорционально- интегральное звено с передаточной функциейThe described principle of implementation of the speed controller in the form of two components separated by control channels is applicable when building a two-fold integrating speed control system. In this case, the main speed controller 7 is a proportional-integral link with the transfer function

Тт КТСдФТс1 Р +1TT KTSdFTs1 P +1

Те Кс RH Tel Р Te Ks RH Tel P

WD.c.oWD.c.o

рс ° Те КсНн TC1P где Кт - коэффициент обратной св зи по току основного канала;ps ° Te KsNn TC1P where Kt is the current feedback ratio of the main channel;

Tci be Тс ЭсЬсТт - посто нна  времени интегрировани  внешнего контура скорости основного канала регулировани ; Tci be TC EsbcT - constant integration time of the external speed loop of the main control channel;

be - коэффициент, учитывающий демпфирование колебаний внешнего контура скорости,be - coefficient taking into account the damping of oscillations of the external velocity contour,

а дополнительный блок 13 регулировани  скорости - интегродифференцирующее зве- но с передаточной функциейand the additional speed control unit 13 is an integrating differentiating element with a transfer function

22

ш ГР Тт Tc1 p +1 Wp.c-д. (Р)w GR TT Tc1 p +1 Wp.c-d. (R)

Д ТС1 Р + 1 D TC1 P + 1

где Гс1 - acbc TV - посто нна  времени интегрировани  внешнего контура регулировани  скорости дополнительного канала,where G1 - acbc TV is the constant integration time of the external loop for adjusting the speed of the additional channel,

Таким образом, включение в электропривод посто нного тока по системе подчиненного регулировани  дополнительных контура тока, четырех корректирующих звеньев и блока регулировани  скорости поThus, the inclusion in the electric drive of a direct current in the system of a slave regulation of an additional current loop, four correction links and a speed control unit on

0 5 0 5

0 5 0 5

00

5five

0 0

5five

00

звол ет повысить быстродействие, динамическую и статическую точность регулировани  привода, обеспечива  при этом независимость действи  каналов регулировани  предлагаемого электропривода посто нного тока по системе подчиненного регулироозни  как в рехиме малого, так и в режиме большого сигналов.It allows to increase the speed, dynamic and static accuracy of drive control, while ensuring the independence of the control channels of the proposed DC drive through the slave control system, both in low and in high signal mode.

Claims (1)

Формула изобретени  Электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель посто нного тока, подключенный к выходу т-фазного вентильного преобразовател , в цепь управлени  которого включены последова- телоно соединенные блок задани  скорости, первый сумматор, ругул тор скорости , второй сумматор и регул тор тока, при этом вторые входы первого и второго сумматоров соединены соответственно с выходами датчика скорости и датчика тока, включенног о между электродвигателем и т- фазным вентильным преобразователем, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности регулировани  электропривода, в него введены быстродействующий источник напр жени , последовательно соединенные дополнительный блок регулировани  скорости, первое корректирующее звено, третий сумматор и дополнительный регул тор тока, а также второй датчик тока и три корректирующих звена, причем вход дополнительного блока регулировани  скорости подключен к выходу второго сумматора, выход дополнительного регул тора тока подключен к управл ющему входу быстродействующего источника напр жени , выход которого включен параллельно выходу m-фазного вентильного преобразовател , второй датчик тока включен между быстродействующим источником напр жени  и электродвигателем, а его выход соединен с вторым входом третьего сумматора и через второе корректирующее звено - с третьим входом второго сумматора, третье корректирующее звено включено между выходом регул тора тока и управл ющим входом быстродействующего источника напр жени , а четвертое корректирующее звено - между выходом дополнительного регул тора тока и входом m-фазного преобразовател .Invention A direct current motor comprising a direct current motor connected to an output of a t-phase valve converter, the control circuit of which includes a sequentially connected speed command unit, a first adder, a speed controller, a second adder and a current regulator, with In this case, the second inputs of the first and second adders are connected respectively to the outputs of the speed sensor and the current sensor connected between the motor and the t-phase valve converter, characterized by o, in order to increase the speed and accuracy of the drive control, a high-speed voltage source, an additional speed control unit, a first correction link, a third adder and an additional current controller, and a second current sensor and three correction links, and an input The additional speed control unit is connected to the output of the second adder, the output of the additional current controller is connected to the control input of the high-speed power source The output of which is connected parallel to the output of the m-phase valve converter, the second current sensor is connected between the high-speed voltage source and the electric motor, and its output is connected to the second input of the third adder and through the second correction link to the third input of the second adder between the output of the current regulator and the control input of the high-speed voltage source, and the fourth correction link between the output of the additional current regulator and the m-fa input heat converter. InZrCZInZrCZ