SU855909A1 - Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft - Google Patents
Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft Download PDFInfo
- Publication number
- SU855909A1 SU855909A1 SU792718984A SU2718984A SU855909A1 SU 855909 A1 SU855909 A1 SU 855909A1 SU 792718984 A SU792718984 A SU 792718984A SU 2718984 A SU2718984 A SU 2718984A SU 855909 A1 SU855909 A1 SU 855909A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- current
- input
- sensor
- voltage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕХАНИЗМА С ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ НА НАЛУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относитс к электротех шке и может быть использовано в схемах управлени поршневыми насосами высокого давлени буро вых установок, гидровскрыти , химической про мышленности и т.д. Дл этих насосов характерна работа на слож ную гидравлическую систему, зачастую большой прот женности и требуюш;ую большого диапазона регулировани гидравлического режима при высоких требовани х к его стабильности, в том числе ограниченной алтлитуды пульсаций давлени , котора св зана с неравномерностью подачи при равномерном вращении рабочего вала насоса. Дл насосов, работакнцих в бурении и гидровскрытии, характерна также ограниченна активна мощность источников питани , например дизель-генераторов. Кроме того, вЗтом случае требуетс feiCTpoe восстановление циркул ции жидкости после сто нки насоса и оседани шламма в гидравлическсш системе, притем восстановление циркул ции происходит быстрее при пульсации давлени на выкиде насоса. Дл этих насосов после восстаной ени циркул ции иеобхо имо ограничивать уровень пульсаций величиной 2-5/. Наиболее близким по техниюской еущиоети к изобретению вл етс способ управлени электроприводом посто нного тока механизма с пульсирующей нагрузкой на валу, например поршневого насоса, согласно которому регулируют частоту вращени электродвигател изменением напр жени на коре и 1Г меис11ием тока возбуждени в функции тока кор , и ограничивают при этом максимальное значение тока кор в функции величины тока возбуждени и величины напр жени на коре. Этим способом решаетс задача регулировани скорости с механической характеристикой, близкой к характеристике посто нной мощности. М гка механическа характеристика электропривода при данном способе управлени обеспечивает удорлетворительное гашение вынужденных колебаний 1. Известно устройство дл реализации способа управлени электроприводом посто нного тока механизма с пульсирующей нагрузкой la валу, содержащее регулируемые вентильные преобразователи , подключенные к корной оЬмотке и обмотке возбуждени электродвигател посто нного тока, последовательно включенные регул тор напр жени и регул тор тока в цепи управлегш пр еобразователем корной цепи, ко входам которых подключены соответственно датчики напр жени и тока кор , регул тор тока возбуждени в цепи управлени возбуждением двигател , ко входу которого подключен датчик тока возбуждени , первый выделитель модул , вход которого подключен к датчику тока кор , а выход - через первый бло4 нелинейности ко входу регул тора тока возбуж дени , второй выделитель модул , вход которого соединен с датчиком напр жени на коре , а выход - с одним из входов сумматора, второй вход которого через второй блок нелинейности соединен с выходом датчика тока возбуждени , а выход сумматора подключен к управл ющему входу регулируемого блока ограничени в цепи обратной св зи регул торанап р же ьш . Недостатком данного способа и устройства дл его реализации вл етс запаздывание изменени скорости при пульсации момента на валу, .что может привести к динамической неУСТОЙ1ШВОСТИ . Цель изобретени -- повышение динамической устойчивости электропривода за счет улучшени сглаживани нагрузочной диаграммы элект ропривода. Цель достигаетс тем, что согласно способу управлени электроприводом посто нного тока механизма с пульсирующей нагрузкой на валу дополнительно задают величину потребл емой электродвигателем мощности и среднее зпачеiOie параметра, характеризующего режим работы механизма, измер ют действительное значение этого параметра, измер ют угол поворота рабочего вала механизма и величину потребл емой электродвигателем мощности, при этом сравнивают заданное среднее значение параметра , характеризующего режим работы механизма , с его действительным значением, результат сравнени корректируют в фу1псции угла пово рота рабочего вала механизма и заданной вели чины мощности, потребл емой электродвигателем , скорректированный сигнал ограничивают в функции величины мощности, потребл емой электродвигателем, и используют дл задани напр жени на коре электродвигател . Причем в качестве параметра, характеризующего режим работы механизма, используют значение расхода перекачиваемого вещества или давление перекачиваемого вещества. Дл достижени цели в устройство дл реализации способа управлени электроприводом посто нного тока механизма с пульсирующей нагрузкой дополнительно введены регул тор и одключенные к его входам задатчик и датчик реднего значени параметра, характеризующего режим работы механизма, датчик положени раойго вала механизма, датчик потребл емой электродвигателем мощности, блок ограничени , блок перемножени , сумматор и фазочувствительный выпр митель, при этом выход задатчика среднего значени параметра, характеризующего режим работы механизма, подключен ко входам сумматора и датчика положени вала, выход датчика положени вала через фазочувствительный выпр митель подключен ко второму входу сумматора и к собственному входу, а выход сумматора - к одному из входов блока перемножени , второй вход которого соединен с выходом регул тора параметра , характеризующего режим работы механизма , а выход - со входом блока ограничени , управл ющий вход которого соединен с датчиком потребл емой электродвигателем мощности , а выход - со входом регул тора напр жени . Данный слосоО осуществл етс следующим образом. Сигнал задани гидравлического режима работы механизма (например, величину давлени дл насосов гидровскрытий или расхода перекачиваемого вещества шш насосов буровых установок) в виде пропорционального требуемому значению параметра напр жени посто нного тока сравнивают с сигналом в виде напр жени посто нного тока, пропорциональным среднему значению контролируемого параметра. Эту разность усиливают и модулируют колебани ми , св занными с процессом неравномерной подачи порщневого насоса. Дл этого сигнал задани преобразуют в переменное напр же1П1е и затем формируют зависимость амплитуды и фазы переменного напр жени от угла поворота рабочего вала механизма при помощи, например , вращающегос трансформатора. Это напр жение при помощи фазочувствительного выпр мител превращают в посто нное напр жение переменной пол рности и амплитуды, причем фазовый сдвиг этого напр жени может регулироватьс за счет изменени относительного положени рабочего вала насоса и подвижной части вращающегос трансформатора. Полученное таким образом напр жение по амплитуде пропорционально сигналу задани , т.е. однозначно св зано со средними выход1п 1ми параметрами , характеризующими режим работы механизма , и через положение подвижной части с вращающего трансформатора полученный сигнал бднозначно определ етс функцией., т.е. произведением сигнала задани на функцию угла поворота U3-f(a), ифив К(54) METHOD FOR CONTROLLING THE ELECTRIC DRIVE OF THE MECHANISM WITH A PULSING LOAD ON THE BUNCH AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION These pumps are characterized by working on a complex hydraulic system, often of a large extent and requiring a large range of adjustment of the hydraulic regime with high demands on its stability, including a limited amplitude of pressure pulsations, which is due to uneven flow with uniform rotation of the working pump shaft. For pumps, which work in drilling and hydraulic opening, characteristic is also limited active power of power sources, such as diesel generators. In addition, in the opposite case, fluid circulation is required after pumping the pump and sludge settling in the hydraulic system, and circulation is restored faster with pressure pulsations at the pump discharge. For these pumps, after the circulation has been restored, it is possible to limit the level of pulsations to 2-5 /. The closest in technology to the invention is a method for controlling the direct current drive of a pulsed load mechanism on a shaft, such as a piston pump, according to which the rotation frequency of the electric motor is controlled by varying the voltage on the core and 1G of the excitation current as a function of the core current, and This is the maximum value of the core current as a function of the magnitude of the excitation current and the magnitude of the voltage on the core. This method solves the problem of controlling the speed with a mechanical characteristic close to the constant power characteristic. The soft mechanical characteristic of an electric drive with this method of control provides a satisfactory suppression of forced oscillations 1. A device is known for implementing a method for controlling the direct current drive of a mechanism with a pulsating load la to a shaft, which contains adjustable valve converters connected to the main winding and excitation winding of a direct current electric motor, series-connected voltage regulator and current regulator in the control circuit of the drive controller The inputs of which are connected respectively to the voltage sensors and the core current, the exciter current controller in the motor excitation control circuit, to the input of which the excitation current sensor is connected, the first module selector whose input is connected to the core current sensor and the output through the first block of nonlinearity to the input of the excitation current regulator, the second module selector, the input of which is connected to the core voltage sensor, and the output to one of the inputs of the adder, the second input of which is connected via the second nonlinearity unit to the output an excitation current sensor, and an output of the adder is connected to the control input of an adjustable limiting unit in the feedback loop of the regulator. The disadvantage of this method and device for its implementation is the delay in the change of speed when the torque is pulsed on the shaft, which can lead to a dynamic SUSTAINABILITY. The purpose of the invention is to increase the dynamic stability of the electric drive by improving the smoothing of the electric load diagram. The goal is achieved by the method of controlling the direct current drive of the mechanism with a pulsating load on the shaft, in addition to setting the power consumed by the electric motor and the average parameter value characterizing the mode of operation of the mechanism, measuring the actual value of this parameter, measuring the angle of rotation of the working shaft of the mechanism and the amount of power consumed by the motor, while comparing the specified average value of the parameter characterizing the mode of operation of the mechanism, with its action In this case, the comparison result is adjusted in terms of the angle of rotation of the working shaft of the mechanism and the specified power consumed by the electric motor; the corrected signal is limited as a function of the power consumed by the electric motor and used to set the voltage on the electric motor core. Moreover, as a parameter characterizing the mode of operation of the mechanism, use the value of the flow rate of the pumped substance or the pressure of the pumped substance. To achieve the goal, a controller and a control unit and a sensor of the average value of a parameter characterizing the mode of operation of the mechanism, the sensor position of the shaft of the mechanism, the sensor consumed by the electric motor, are added to the device for implementing the method of controlling the direct current drive of the mechanism with a pulsating load. the limiting unit, the multiplication unit, the adder and the phase-sensitive rectifier, with the output of the setpoint generator of the average value of the parameter characterizing the mode of operation The mechanism is connected to the inputs of the adder and the shaft position sensor, the output of the shaft position sensor is connected via the phase sensitive rectifier to the second input of the adder and to its own input, and the output of the adder is connected to one of the inputs of the multiplication unit, the second input of which is connected to the output of the parameter controller, which characterizes the mode of operation of the mechanism, and the output - to the input of the limiting unit, the control input of which is connected to the sensor consumed by the electric motor, and the output to the input of the voltage regulator. This slogan is as follows. The signal specifying the hydraulic mode of operation of the mechanism (for example, the pressure value for hydraulic opening pumps or the flow rate of the pumped substance of drilling rig pumps) as proportional to the required value of the DC voltage parameter is compared with the DC voltage signal proportional to the average value of the monitored parameter . This difference is amplified and modulated by oscillations associated with the process of uneven feeding of a piston pump. To this end, the reference signal is converted into an alternating voltage 1P1e and then the dependence of the amplitude and phase of the alternating voltage on the angle of rotation of the working shaft of the mechanism is formed using, for example, a rotating transformer. This voltage is converted into a constant voltage of alternating polarity and amplitude by means of a phase-sensitive rectifier, and the phase shift of this voltage can be regulated by changing the relative position of the pump shaft and the moving part of the rotating transformer. The amplitude voltage thus obtained is proportional to the reference signal, i.e. is unambiguously related to the average output 1p 1 by the parameters characterizing the mode of operation of the mechanism, and through the position of the moving part from the rotary transformer the received signal is determined by the function., i.e. the product of the signal of the function of the rotation angle U3-f (a), and
где Ufhv - напр жение на выходе фазочувствительного усилител ; Us - напр жени сигнала задани параметра , характеризующего режим работы механизма; f(a) - знакопеременна функци ; а - угол. поворота рабочего валаwhere Ufhv is the voltage at the output of the phase-sensitive amplifier; Us is the voltage of a signal specifying a parameter characterizing the mode of operation of the mechanism; f (a) is an alternating function; and - the angle. rotation of the working shaft
механизма.mechanism.
Полученную величину, колебательно мен юшумс с углом поворота рабочего вала механизма , суммируют с сигналом задани и полученную сумму перемножают с разностью задающего сигнала и сигнала обратной св зи. Получают сложный сигнал, завис щий от Uj и Us . Така квадратична зависимость повышает быстродействие привода при больших рассогласовани х и облегчает формирование динамических режимов за счет их асиптотической устойчивости. Полученное произведение используют дл задани режимов работы электродвигател механизма. При этом величину задани ограничивают по услови м работы источника знергии в функции потребл емой мошности и по максимальному уровню напр жени на коре электродвигател . Наличие в сигнале заДани синусоидальной составл ющей регулируемого фазового сдвига / позвол ет наложить на напр жение и ток электродвигател , а следовательно , и на частоту вращени его кор колебани , позвол ющие уменьшить подачу перекачиваемого вещества при положении рабочего вала механизма, соответствующего максимальной подаче при посто нной частоте вращени , и увеличить подачу при положении рабочего вала механизма, соответствующего минимальной подаче при посто нной частоте врашени . При этом подавл етс основна гармоническа составл юща колебаний расхода или давлени . Подавление этой составл ющей облегчаетс выбором угла с некоторым упреждением и коэффициента К в уравнении. При серьезных нарущени х циркул дии перекачиваемого вещества сигнал задани режимов работы электродвигател ограничивают и устран ют тем самым в нем переменную составл ющую, что позвол ет при помощи импульсов давлени ускорить восстановление циркул щ1и. Поскольку расход и давление на выходе насоса вл ютс функцией Us, то коэффициентом Uj компенсируют действие посто нных времени электродвигател (электромагнитной посто нной време1Ш и электромеханической посто нной вре менн) на амплитуду принудительно накладываемых на частоту вращени рабочего вала насоса вынужденных колебаний. На чертеже приведена схема устройства. Якорь 1 электродвигател с подключенным к нему входом датчика 2 напр жени на коре последовательно с датчиком 3 тока кор The resulting value, oscillatingly changing the noise with the angle of rotation of the working shaft of the mechanism, is summed with the reference signal and the resulting sum is multiplied with the difference between the specifying signal and the feedback signal. A complex signal is obtained, depending on Uj and Us. Such a quadratic dependence increases the drive speed at large mismatches and facilitates the formation of dynamic modes due to their asymptotic stability. The resulting work is used to set the operating modes of the motor mechanism. In this case, the value of the task is limited by the conditions of operation of the source of energy as a function of the power consumed and by the maximum voltage level on the electric motor bark. The presence of a controlled phase shift in the signal for a sinusoidal component allows to impose on the voltage and current of the electric motor, and consequently, on the frequency of rotation of its core oscillations, allowing to reduce the flow of the pumped substance at the position of the working shaft of the mechanism corresponding to the maximum flow at a constant rotational speed, and increase the flow rate when the working shaft of the mechanism corresponds to the minimum flow rate at a constant rush frequency. This suppresses the fundamental harmonic component of the flow or pressure fluctuations. The suppression of this component is facilitated by the choice of the angle with some lead and the coefficient K in the equation. In case of serious violations of the circulation of the pumped substance, the signal for setting the operating modes of the electric motor is limited and thus eliminates the variable component in it, which allows using the pressure pulses to accelerate the restoration of the circulation. Since the flow and pressure at the outlet of the pump are a function of Us, the coefficient Uj compensates for the effect of a constant motor time (electromagnetic constant time1 and electromechanical constant time) on the amplitude of forced oscillations imposed on the rotational frequency of the pump shaft. The drawing shows a diagram of the device. Anchor 1 of the electric motor with the input of the sensor 2 voltage on the bark in series with the sensor 3 of the core current
подключены к выходу вентильного преобразо вател 4. Ко входу преобразовател 4 подключен выход регул тора 5 тока кор , первый вход которого подключен к выходу регул тора 6 напр жени и первому входу блока 7 ограничени , выполненного в виде диодно-мостовой схемы, а второй вход регул тора 5 тока кор присоединен к выходу датчика 3 тока кор и входу выделител 8 модул тока кор . Выход выделител 8 модул тока кор присоединен к первому входу датчика 9 мощности и ко входу блока 10 нелинейности, выход которого присоединен к первому входу регул тора 11 тока возбуждени , ко второму входу которого присоединен выход датчика 12 тока возбуждени и вход блока 13 нелинейности . Вход датчика 12 тока возбуждени включен между обмоткой 14 возбуждени электродвигател и выходом вентильного преобразовател 15, вход которого подключен к выходу регул тора 11 тока возбуждени . Выход датчика 2 напр жени присоединен к первому входу регул тора 6 напр жеда и ко входу выделител 16 модул . Выход выделител 16 модул присоединен ко второму входу датчика 9 мощности и к первому входу сумматора 17, ко второму входу которого присоединен выход блока 13 нелинейности, а к встречному выходу подключены выводы посто нного тока диодно-мостовой схемы, второй вход переменного тока этой схемы присоединен к третьему входу регул тора 6, второй вход которого присоединен к выходу блока 18 ограничени , первый вход которого подключен к выходу датчика 9 мощности, а второй вход соединен с выходом блока 19 перемножени . К первому входу блока 19 перемножени присоединен выход регул тора 20 параметра, характеризующего режим работы механизма, к первому входу которого присоединен выход датчика 21 среднего значени параметра. Выход задатчика 22 среднего значени параметра, характеризующего режим работы механизма, присоединен ко второму входу регул тора 20 параметра , характеризующего режим работы механизма , ко входу преобразовател 23 посто нного напр жени в переменное и к первому входу сумматора 24. Выход преобразовател 23 присоединен ко входу бесконтактного датчика 25 положени рабочего вала механизма и первому входу фазочувствительного выпр мител 2 Выход датчика 25 положени рабочего вала механизма присоединен ко второму входу выпр мител 26, выход которого присоединен ко второму входу сумматора 24, выход которого подключен ко входу блока 19 перемножени .connected to the output of the valve converter 4. The output of the converter 4 is connected to the output of the current regulator 5, the first input of which is connected to the output of the voltage regulator 6 and the first input of the limiting unit 7, made in the form of a diode-bridge circuit torus 5 of the current box is connected to the output of the sensor 3 of the current box and the input of the selector 8 of the current box module. The output of the extractor 8 of the current core module is connected to the first input of the power sensor 9 and to the input of the nonlinearity unit 10, the output of which is connected to the first input of the excitation current controller 11, to the second input of which the output of the excitation current sensor 12 and the input of the nonlinearity unit 13 are connected. The input of the excitation current sensor 12 is connected between the motor excitation winding 14 and the output of the valve converter 15, the input of which is connected to the output of the excitation current regulator 11. The output of the voltage sensor 2 is connected to the first input of the regulator 6 voltage and to the input of the selector 16 module. The output of the module 16 is connected to the second input of the power sensor 9 and to the first input of the adder 17, to the second input of which the output of the nonlinearity unit 13 is connected, and the DC output of the diode bridge circuit is connected to the opposite output, the second AC input of this circuit is connected to the third input of the regulator 6, the second input of which is connected to the output of the limitation unit 18, the first input of which is connected to the output of the power sensor 9, and the second input is connected to the output of the multiplication unit 19. To the first input of the multiplication unit 19 is connected the output of the regulator 20 of the parameter characterizing the mode of operation of the mechanism, to the first input of which the output of the sensor 21 of the average value of the parameter is connected. The output of the setpoint generator 22 of the average value of the parameter characterizing the mode of operation of the mechanism is connected to the second input of the controller 20 of the parameter characterizing the mode of operation of the mechanism, to the input of the constant-voltage converter 23 and to the first input of the adder 24. The output of the converter 23 is connected to the contactless input sensor 25 of the position of the working shaft of the mechanism and the first input of the phase-sensitive rectifier 2 The output of the sensor 25 of the position of the working shaft of the mechanism is connected to the second input of the rectifier 26, the output of which is connected to the second input of the adder 24, the output of which is connected to the input of the multiplier block 19.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792718984A SU855909A1 (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU792718984A SU855909A1 (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU855909A1 true SU855909A1 (en) | 1981-08-15 |
Family
ID=20807816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU792718984A SU855909A1 (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU855909A1 (en) |
-
1979
- 1979-01-29 SU SU792718984A patent/SU855909A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0127912B1 (en) | High efficiency power supply control apparatus for varible-speed induction power | |
RU2209502C2 (en) | Electric power inverting device | |
AU655383B1 (en) | Induction motor control apparatus providing high efficiency with rapid response to changes in load torque | |
CN109075732A (en) | The system and method adjusted for the consistent speed in frequency conversion drive | |
US4524310A (en) | Method and apparatus of controlling induction motors | |
SU855909A1 (en) | Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft | |
US5664048A (en) | Speed control circuit for a DC motor | |
RU2254666C1 (en) | Alternating-current drive | |
JPS6186631A (en) | Testing apparatus of power transmitting mechanism | |
RU2693429C1 (en) | Vehicle electric power plant control system | |
RU2239936C2 (en) | Method for controlling synchronous motor field current | |
RU2064194C1 (en) | Device to model system "motor-pump-pipe-line" | |
RU1791952C (en) | Device for control over asynchronous electric motor | |
RU2760393C2 (en) | Method for controlling autonomous asynchronous generator | |
RU2187194C1 (en) | Slip control device for phase-wound motor | |
RU1830608C (en) | Control of asynchronous electric drive | |
U. Ahmad, DR Kohli | Design and analysis of pulse-width modulated closed-loop DC drive torsional system using parameter plane technique | |
SU1476583A1 (en) | Dc electric drive with two-zone velocity control | |
DE3424485C2 (en) | ||
JPH06153588A (en) | Electric-power control device for ac induction motor | |
SU1515326A1 (en) | Method of controlling double-supplied motor | |
US3327145A (en) | Damping pulsation in electromagnetic apparatus | |
SU1150721A1 (en) | Process for controlling d.c. drive | |
RU51224U1 (en) | PUMP INSTALLATION | |
JPH0698412A (en) | Device for controlling internal combustion electric rolling stock |