SU760366A1

SU760366A1 - Dc electric drive control device

Info

Publication number: SU760366A1
Application number: SU782683543A
Authority: SU
Inventors: Vasilij P Mazunin
Original assignee: Sverdlovskoe Otdel G Pi Tyazhp
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с управлением от регуляторов с последовательной коррекцией, к которым предъявляются тре-5 бования повышенной точности и быстродействия в переходных процессах как по управлению, так и по возмущению. Таковыми являются электроприводы, например, прокатных станов в метал- 10. лургии, нажимных устройств, главных приводов, манипуляторов.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives controlled by regulators with sequential correction, which are presented with requirements for increased accuracy and speed in transients, both for control and perturbation. Such are electric drives, for example, rolling mills in metallurgy 10., pressure devices, main drives, manipulators.

Известно устройство для управления электроприводом постоянного тока, выполненным по системе регулируемый ,5 преобразователь (тиристорный преобразователь или генератор постоянного тока) - двигатель, содержащее последовательно включённые регуляторы по- , ложения, частоты вращения и тока 20 якоря [1] .A device is known for controlling a direct current electric drive made in accordance with an adjustable system, a 5th converter (thyristor converter or a direct current generator) is an engine containing sequentially connected controllers for position, position, speed and current of 20 anchors [1].

С помощью регуляторов в этом устройстве выполняется настройка привода по переходным функциям, формирование процессов управления и отработки воз-25 мущения и ограничение максимальных значений регулируемых параметров.Using the regulators in this device, the drive is tuned for transient functions, the formation of control processes and development of disturbance and limitation of the maximum values of the adjustable parameters.

Введение узлов для форсировки переходных процессов приводит к неустранимым перерегулированиям по току,30 скорости и.по положению £2] и £з} .The introduction of nodes for forcing transients leads to unrecoverable overshoots in current, 30 speed, and position of £ 2] and £ 3}.

Это явление характерно для всех электроприводов , тёк как отражает забросы в переходных процессах при несоответствии в настройке упомянутых узлов по времени и амплитуде с настройкой регуляторов по переходным функциям и по ограничению. То же явление возникает из-за несоответствия между настройкой регуляторов по переходным функциям (по быстродействию) и уровнем ограничений, характерных для электропривода. ~This phenomenon is characteristic of all electric drives, since it reflects casts in transients when there is a discrepancy in the settings of the mentioned nodes in time and amplitude with the adjustment of the regulators in accordance with the transition functions and by limitation. The same phenomenon occurs due to a mismatch between the adjustment of the regulators for the transition functions (speed) and the level of restrictions characteristic of the electric drive. ~

Поэтому, например, при управлении регулятор тока накапливает выходное напряжение быстрее, чем это в состоянии выполнить силовая часть электропривода. Возникает несоответствие . к концу процесса мёаду заданным и действительным напряжением, которое приводит к излишнему забросу в процессе. Такое явление особенно наблюдается в системах генератор-двигатель, так как в них уже достигнутое в настоящее время быстродействие оказывается’ предельным по установленной мощности и коммутационным процессам. Принципиальное несоответствие между требующейся крутизной фронта тока якоря (со стороны регулятора) и дей3 ствительной (в силовой части) является причиной подобных забросов тока.Therefore, for example, during control, the current controller accumulates the output voltage faster than it is able to perform the power part of the electric drive. There is a mismatch. by the end of the process, the set and actual voltage, which leads to excessive casting in the process. Such a phenomenon is especially observed in generator-engine systems, since in them the speed that has already been achieved at present is ’limiting in terms of installed capacity and switching processes. The fundamental mismatch between the required slope of the armature current front (on the regulator side) and the actual (in the power part) is the reason for such current surges.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления электроприводом постоянного тока, содержащее последовательно включенные регулятор тока с· последовательно соединенными резистором и конденсатором-в цепи его обратной связи (ПИ-регулятор) и регулятор напряжения с блоком ограничения в цепи обратной связи [д] .Closest to the proposed technical essence is a device for controlling a direct current electric drive, comprising a series-connected current regulator with a series-connected resistor and capacitor in its feedback circuit (PI regulator) and a voltage regulator with a limiting unit in the feedback circuit [d ].

В этом устройстве внутренний контур регулирования напряжения служит для линеаризации статических характеристик преобразователя и для улучшения использования установленной мощности при работе вблизи ограничений. Кроме того, в вентильных электроприводах контур регулирования напряжения позволяет уменьшить чувствительность привода к возмущениям по напряжению питающей сети.In this device, the internal voltage control loop serves to linearize the static characteristics of the converter and to improve the use of installed power when working near restrictions. In addition, in valve actuators, the voltage control loop reduces the sensitivity of the drive to disturbances in the supply voltage.

Однако и в этом устройстве при больших коэффициентах усиления.регулятора тока возможно его перерегулирование. Это ограничивает повышение качества и быстродействия электроприводов (по переходным функциям) , практически полностью исключает возможности использования узлов форсировки из-за необходимости повы-’ шенпой точности и стабильности их настроек.However, in this device, at high amplification factors of the current regulator, it is possible to overshoot it. This limits the increase in the quality and speed of electric drives (according to transient functions), almost completely eliminates the possibility of using force units because of the need to increase the accuracy and stability of their settings.

Цель изобретения - повышение бы- ·.. стродействия и точности регулирования в переходных процессах за счет исключения забросов тока во всех процессах, обеспечения независимости настроек регуляторов и форсирующих устройств.The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of regulation in transients by eliminating current surges in all processes, ensuring the independence of the settings of regulators and boosting devices.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления , электроприводом постоянного тока, содержащее последовательно включенные регулятор тока с последовательно соединенным резистором и конденсатором в цепи его обратной связи и регулятор напряжения с блоком ограничения в цепи обратной связи, введен нелинейный элемент с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом регулятора напряжения, а выход - с общей точкой упомянутых резистора и конденсатора, при этом величина зоны нечувствительности нелинейного элемента меньше величины зоны ограничения регулятора напряжения.This goal is achieved by the fact that a non-linear element with a dead band is introduced into the device for controlling a direct current electric drive, containing a series-connected current regulator with a resistor and a capacitor connected in series to its feedback circuit and a voltage regulator with a restriction block in the feedback circuit, input which is connected to the output of the voltage regulator, and the output to the common point of the mentioned resistor and capacitor, while the deadband of the nonlinear element enshe the voltage regulator limits zone.

На чертеже изображена схема электропривода постоянного тока с предлагаемым устройством.The drawing shows a diagram of a DC electric drive with the proposed device.

Электропривод содержит электродвигатель 1 постоянного тока, подключенный к вентильному преобразователю 2, в цепь управления которого • последовательно включены блок 3 задания положения, регулятор 4 положения, сумматор 5 с ограничением, регулятор скорости, состоящий из двух регуляторов: интегрального 6 и пропорционального 7, регулятор 8 тока и регулятор 9 напряжения. Входы регулятора положения 4, скорости 7 и тока 8 соединены с выходами релейных элементов 10, 11, 12, входы которых подключены к выходам пррдыдущих регуляторов и к выходам соответствующих данному контуру регулирования датчиков: входы релейного элемента 10 - с выходами блока 3 задания положения и датчика 13 положения, входы релейного элемента 11 - с выходами регулятора 4 положения и датчика’ скорости, входы релейного элемента 12 - с выходами регулятора 7 скорости и датчиком 15 тока. Устройство содержит также нелинейные преобразователи 16 и 17, а Также нелинейный элемент 18 с зоной нечувствительности, вход которого соединен с выходом регулятора 9 напряжения, а выход с Обшей точкой резистора 19. и конденсатора 20. Зыход релейного элемента 11 соединен со входом регулятора 7 скорости через масштабный элемент 21.The electric drive contains a DC motor 1 connected to a valve converter 2, in the control circuit of which • a position setting unit 3, a position controller 4, an adder 5 with a restriction, a speed controller consisting of two controllers: integral 6 and proportional 7, controller 8 are sequentially included current and voltage regulator 9. The inputs of the position controller 4, speed 7 and current 8 are connected to the outputs of the relay elements 10, 11, 12, the inputs of which are connected to the outputs of the upstream controllers and to the outputs corresponding to the given sensor control loop: inputs of the relay element 10 - with the outputs of the position setting unit 3 and the sensor 13 positions, inputs of the relay element 11 - with the outputs of the position controller 4 and the sensor 'speed, inputs of the relay element 12 - with the outputs of the speed controller 7 and the current sensor 15. The device also contains non-linear converters 16 and 17, as well as a non-linear element 18 with a dead zone, the input of which is connected to the output of the voltage regulator 9, and the output with the Common point of the resistor 19. and the capacitor 20. The output of the relay element 11 is connected to the input of the speed controller 7 through scale element 21.

На чертеже суммарный.входной сигнал каждого блока устройства обозначен х, а их выходные сигналы - у, к - величина уровня ограничения регулятора 9 напряжения, т - величина зоны нечувствительности нелинейного элемента. 18, £ - время.In the drawing, the total input signal of each unit of the device is indicated by x, and their output signals are y, k is the value of the limit level of the voltage regulator 9, and t is the deadband of the nonlinear element. 18, £ - time.

Работа устройства основана на сравнении на входах регуляторов и релейных элементов задающих воздействий с сигналами жестких отрицательных обратных связей.The operation of the device is based on a comparison of the inputs of regulators and relay elements of the driving actions with the signals of hard negative feedbacks.

При постоянном задании с выхода блока 3 электропривод находится в фиксированном положении, регуляторы и релейные элементы выдают нулевое напряжение.With a constant reference from the output of block 3, the electric drive is in a fixed position, the regulators and relay elements give zero voltage.

При изменении задания положения регуляторы 4-9 выдают напряжение, соответствующее разгону привода. Нат копление напряжения на выходе регулятора 8 тока приводит к увеличению напряжения на выходе преобразователя 2. Возрастание тока ограничивается регулятором 8. тока, но если темп возрастания напряжения на выходе регулятора 8 выше темпа изменения напряжения преобразователя 2, то на конденсаторе в цепи обратной связи регулятора 8 может накопиться излишнее напряжение за период, пока не сравняются напряжения на входе этого, регулятора.When changing the position reference, the regulators 4-9 give a voltage corresponding to the acceleration of the drive. The accumulation of voltage at the output of the current controller 8 leads to an increase in the voltage at the output of the converter 2. The increase in current is limited by the current controller 8., but if the rate of increase in the voltage at the output of the controller 8 is higher than the rate of change of the voltage of the converter 2, then on the capacitor in the feedback circuit of the controller 8 Excessive voltage can accumulate over a period until the voltage at the input of this regulator is equal.

Этот излишек приводит к забросу в токе якоря и к аварийному отключению привода. Накопление исключается введением в работу нелинейного элемента 18 с зоной нечувствительности. Темп нарастания напряжения преобразователя 2 ограничивается уровнем к регулятора 9 напряжения. При увеличении напряжения на выходе регулятора 9 до к это напряжение пере760366 дается с помощью нелинейного элемента 18 (т ί к) на дополнительный вход регулятора 8 тока, чем прекращается дальнейшее изменение выходного напряжения этого регулятора. Заброс тока полностью устраняется.This excess leads to a throw in the armature current and to an emergency shutdown of the drive. Accumulation is excluded by the introduction of a non-linear element 18 with a dead zone. The voltage rise rate of the converter 2 is limited by the level k of the voltage regulator 9. When the voltage at the output of the regulator 9 is increased to k, this voltage is transferred via a nonlinear element 18 (t ί k) to the additional input of the current regulator 8, thereby stopping a further change in the output voltage of this regulator. Overcurrent is completely eliminated.

Аналогично происходит завершение процессов разгона и торможения привода, т.е. исключаются забросы по скорости и по положению. Одновременно решается задача обеспечения выбора передаточных функций регуляторов независимо от установленной мощности силовой части. Кроме того, при введении релейных элементов 10, и 12 и нелинейных преобразователей 16, 17 требуется учитывать только ограничения в электроприводе, й можно обеспечивать их независимую настройку, в том числе с зоной нечувствительности.Similarly, the processes of acceleration and braking of the drive are completed, i.e. casts in speed and position are excluded. At the same time, the task of ensuring the selection of the transfer functions of the regulators is solved, regardless of the installed power of the power unit. In addition, with the introduction of relay elements 10, and 12 and non-linear converters 16, 17, it is only necessary to take into account the limitations in the electric drive, and it is possible to ensure their independent adjustment, including with a dead zone.

Claims

Claim

A device for controlling a DC electric drive, made according to the adjustable converter - engine system, containing a regulator connected in series. a current with a resistor and a capacitor connected in series to its feedback circuit and a voltage regulator with a restriction block in the feedback circuit, characterized in that, in order to increase the speed and accuracy of regulation in transient processes, a nonlinear element with a dead zone is introduced into it , the input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the output to the common point of the aforementioned resistor and capacitor, while the deadband of the nonlinear element is less than the limit ulyatora voltage.