SU896733A1

SU896733A1 - Electric drive with subordinate control of parameters

Info

Publication number: SU896733A1
Application number: SU792820325A
Authority: SU
Inventors: Владимир Викторович Аржанов; Владислав Александрович Бейнарович; Сергей Николаевич Красноштанов; Владимир Степанович Фадеев
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1982-01-07

Description

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ПОДЧИНЕННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ(54) ELECTRIC DRIVE WITH SUBMITTED REGULATION

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подач металлорежущих станков.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of machine tool feeds.

Известна двукратно-интегрирующа система подчиненного регулировани частоты вращени электропривода, выполненна с последовательным соединением регул торов частоты вращени и тока, вентильного преобразовател и двигател с датчиком частоты вращени и датчиком тока 1.A two-integrating system of slave frequency control of an electric drive is known, made with a series connection of speed and current frequency controllers, a valve converter and a motor with a speed sensor and a current sensor 1.

Недостатком этой системы - относительно больша длительность переходных процессов, котора определ етс посто нной времени контура регулировани тока. При использовании вентильных преобразователей , имеющих такие специфические свойства как дискретность, неполна управл емость , она выбираетс из услови ограничени скорости нарастани тока двигател при ударных воздействи х и имеет посто нное значение. Особенно сильно про вл етс этот недостаток при возмущении по нагрузке двигател .The disadvantage of this system is the relatively long duration of transients, which is determined by the constant time of the current control loop. When using valve transducers with such specific properties as discreteness, incomplete controllability, it is selected from the condition of limiting the rate of increase of the motor current under shock effects and has a constant value. This deficiency is particularly pronounced in case of disturbance due to engine load.

Известна также система подчиненного регулировани электропривода посто нного тока, содержаща последовательно включенные регул торы напр жени и тока, венПАРАМЕТРОВAlso known is a system of subordinate control of a direct current electric drive, comprising successively connected voltage and current regulators, venPARETERS

тильный преобразователь и двигатель с датчиками напр жени и тока 2.coil converter and motor with voltage and current sensors 2.

Недостаток такой системы - низкие динамические характеристики (большое врем переходного процесса и большое перерегулирование ) из-за недостаточной динамической точности регулировани тока, так как обратна св зь по току в электроприводе ослаблена как в статике, так и в динамике, а ограничение тока обеспечиваетс введением обратной св зи по ЭДС преобразовател .The disadvantage of such a system is low dynamic characteristics (large transient time and large overshoot) due to insufficient dynamic accuracy of current control, since current feedback in the electric drive is weakened both in statics and in dynamics, and current limitation is provided by introducing reverse communication by EMF converter.

10ten

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс электропривод с подчиненным регулированием параметров , содержащий последовательно включенные регул тор частоты вращени , регул тор тока, вентильный преобразова15 тель и двигатель с датчиками частоты вращени и тока. Ограничение тока вэтом электроприводе достигаетс изменением коэффициента обратной св зи по току путем подключени ко входу регул тора тока 20 дополнительно через нелинейный элемент выхода датчика тока. Така система позвол ет уменьшить величину динамического падени скорости при возмущающем воздействии благодар высокому коэффициенту усилени системы при малых величинах тока нагрузки 1 .The closest in technical essence to the present invention is an electric drive with a subordinate regulation of parameters, comprising a series-connected rotational speed controller, a current controller, a valve converter, and a motor with sensors for rotational speed and current. Current limitation in this drive is achieved by varying the current feedback ratio by connecting current controller 20 to the input through a nonlinear element of the current sensor output. Such a system makes it possible to reduce the magnitude of the dynamic velocity drop under disturbing effects due to the high system gain at low values of load current 1.

Недостаток известного электропривода - неудовлетворительные динамические свойства электропривода по управл ющему воздействию . Это объ сн етс тем, что при больших токах кор двигател скорость нарастани тока целесообразно выбирать значительно меньшей, чем при малых токах кор двигател . Если это условие не выполн етс , то в динамических режимах в электроприводе будет большое перерегулирование по току. Оно обусловлено тем, что при больших токах кор двигател , но меньших, чем необходимо дл пробо нелинейного элемента, токовый контур регулировани , имеюший малую посто нную интегрировани регул тора тока, будет иметь большое перерегулирование по току, вследствие того, что обратной св зи по току не будет, при этом в электроприводе присутствует только отрицательна обратна св зь по частоте вращени . И в системе регулировани возникает запаздывание дл регулировани тока кор двигател . В электроприводе в этом случае возникает большое перерегулирование по частоте вращени , особенно про вл ющеес при торможении до нул . Дл устранени этих нежелательных влений регул тор тока в электроприводе выполн етс со значительно увеличенной посто нной интегрировани , что приводит к ухудшению динамических свойств электропривода по управл ющему воздействию . Особенно сильно про вл етс этот недостаток при использовании малоинерционных двигателей, которые допускают больщие скорости нарастани тока.A disadvantage of the known electric drive is the unsatisfactory dynamic properties of the electric drive with respect to the control action. This is explained by the fact that at high currents of the engine core, the rate of current rise is advisable to choose significantly less than at low currents of the engine core. If this condition is not met, then in dynamic modes there will be a large overcurrent in the drive. It is due to the fact that at high currents of the motor core, but smaller than necessary for the breakdown of a nonlinear element, the current control loop, which has a small constant integration of the current regulator, will have a large overcurrent, due to the fact that current feedback There will be no, while in the drive there is only negative feedback in terms of rotation frequency. And a lag occurs in the control system to regulate the current of the motor core. In the electric drive, in this case, a large overshoot of the rotational frequency occurs, especially manifested when braking to zero. To eliminate these undesirable effects, the current regulator in the electric drive is performed with a significantly increased constant integration, which leads to a deterioration of the dynamic properties of the electric drive according to the control action. This drawback is especially pronounced when using low-inertia motors, which allow high current rise rates.

Цель изобретени - улучщение динамических свойств электропривода с подчиненным регулированием параметров путем оптимизации процесса регулировани тока и скорости нарастани тока двигател .The purpose of the invention is to improve the dynamic properties of an electric drive with subordinate adjustment of parameters by optimizing the process of controlling the current and the rate of increase of the motor current.

Цель достигаетс тем, что в известный электропривод с подчиненным регулированием параметров введены делитель напр жени , сумматор и нелинейный элемент с зоной нечувствительности, при этом выход датчика тока подключен ко входу регул тора тока через делитеппь напр жени , вход которого соединен с выходом сумматора, подключенного первым входом через введенный нелинейный элемент к выходу регул тора частоты вращени , а вторым входом - к выходу первого нелинейного элемента.The goal is achieved by introducing a voltage divider, an adder and a nonlinear element with a dead zone into a known electric drive with slave parameter control, while the output of the current sensor is connected to the input of the current regulator through a voltage divider, the input of which is connected to the output of the adder connected first the input through the input nonlinear element to the output of the speed regulator; and the second input to the output of the first nonlinear element.

На чертеже представлен реверсивный электропривод с подчиненным регулированием параметров.The drawing shows a reversible electric drive with subordinate regulation parameters.

Электропривод содержит последовательно включенные регул тор 1 частоты вращени и регул тор 2 тока, реверсивный вентильный преобразователь 3 и двигатель 4 с датчиками 5 и 6 частоты вращени и тока. Выход датчика 2 тока подключен ко входуThe electric drive contains a series-connected rotation frequency regulator 1 and a current regulator 2, a reversible valve converter 3, and a motor 4 with sensors 5 and 6 of the rotation frequency and current. The output of current sensor 2 is connected to the input.

регул тора 2 тока через делитель 7 напр жени , вход которого соединен с выходом сумматора 8, подключенного первым входом через выпр митель 9 и нелинейный элементcurrent regulator 2 through the voltage divider 7, the input of which is connected to the output of the adder 8 connected by the first input through the rectifier 9 and the nonlinear element

10 с зоной нечувствительности к выходу регул тора 1 частоты вращени , а вторым входом через выпр митель 11 к выходу нелинейного элемента 12.10 with the dead zone to the output of the speed controller 1, and the second input through the rectifier 11 to the output of the nonlinear element 12.

Электропривод работает следующим образом .The drive works as follows.

0 Двигатель 4 питаетс от преобразовател 3. Система регулировани с последовательным включением регул тора 1 частоты вращени и регул тора 2 тока вл етс двухконтурной. Внешний контур регулировани частоты вращени состоит из пропорционально-интегрального регул тора 1 частоты вращени и датчика 5 частоты вращени . Внутренний контур регулировани тока содержит датчик 6 тока, преобразующий сигнал, который поступает от шунта0 The motor 4 is powered by the converter 3. The control system with the series connection of the speed regulator 1 and the current regulator 2 is dual-circuit. The external frequency control loop consists of a proportional-integral regulator of rotational speed 1 and a rotational speed sensor 5. The internal current control loop contains a current sensor 6 that converts the signal that comes from the shunt.

в силовой цепи двигател , и пропорционально-интегральный регул тор тока. На вход регул тора 2 тока поступает сигнал с выхода регул тора 1 частоты вращени и сигнал обратной св зи по току, величина которого определ етс режимом работы элект5 ропривода.in the power circuit of the engine, and proportional-integral current regulator. The input of current regulator 2 receives a signal from the output of rotation frequency regulator 1 and a current feedback signal, the value of which is determined by the operating mode of the electric drive.

Нежим работы электропривода определ етс величиной задани на ток двигател и величиной тока кор двигател . Цри воздействи х, меньших величины зоны нечувствительности нелинейных элементов 10 и 12, сигналы на выходе нелинейного элемента 10 и выпр мител 11 равны нулю, на входе сумматора 8 сигналы также равны нулю. Делитель 7 напр жени включен и обратна св зь по току значительно ослаблена. Цри этом в электроприводе скорость нарастани тока кор двигател максимальна , и электропривод имеет хорошие динамические характеристики по управл ющему и возмущающему воздействию. Цри дальнейшем увеличении воздействий, т. е.The undemanding operation of the electric drive is determined by the magnitude of the task for the motor current and the magnitude of the current of the motor core. When effects that are smaller than the dead zone of nonlinear elements 10 and 12, the signals at the output of the nonlinear element 10 and rectifier 11 are zero, the signals at the input of adder 8 are also zero. Voltage divider 7 is turned on and current feedback is significantly weakened. In this case, in the electric drive, the current rise rate of the engine core is maximum, and the electric drive has good dynamic characteristics in terms of the control and disturbing effects. Ri further increases the effects, i.e.

0 выходных сигналов датчика тока 6 или регул тора 1 частоты вращени , превышающих величину зоны нечувствительности нелинейного элемента 10 или нелинейного элемента 12, сигналы поступают на вход сумматора 8, и делитель 7 напр жени выключаетс и, тем самым увеличиваетс величина отрицательной обратной св зи по току кор двигател .0 output signals of current sensor 6 or speed controller 1 greater than the dead zone of nonlinear element 10 or nonlinear element 12, signals are fed to the input of adder 8, and voltage divider 7 is turned off and thereby increases the amount of negative feedback over current engine core

Таким образом, происходит формирование оптимальной токовой диаграммы электропривода в динамических режимах. Цри малых изменени х задани на ток кор двигател и при малых значени х тока кор двигател скорость нарастани тока кор двигател имеет максимальное значение, что вл етс допустимым, Цри этом в электроприводе динамические свойства близки к предельным. Цри дальнейшем увеличении величины задани на ток кор двигател или достижении током заданного уровн Thus, the formation of the optimal current diagram of the electric drive in dynamic modes occurs. When small changes are made to the current of the engine core and at small values of the current of the engine core, the rate of increase of the current of the engine core has a maximum value, which is permissible, and in the electric drive, the dynamic properties are close to the limit. Ri further increase in the value of the task on the current of the motor core or the current reaches a predetermined level

Claims

Claim

An electric drive with subordinate parameter control / comprising a speed controller, a current controller, a valve converter and an engine, a speed sensor connected to the input of the speed controller, and a current sensor to the output of which a non-linear element with a dead zone is connected, characterized in that , in order to improve the dynamic properties of the electric drive, a voltage divider, an adder and a second nonlinear element with a dead zone are introduced into it, while the output d The current sensor is connected to the current regulator through a voltage divider, the input of which is connected to the output of the adder, connected by the first input through the second non-linear element to the output of the speed controller, and the second input to the output of the first non-linear element.