автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка принципов построения и алгоритмов функционирования регулятора тока якорной цепи при прямом цифровом управлении электроприводом

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Некоторые актуальные задачи исследования

1.2 Анализ современных принципов построения регулятора тока якорной цепи для прямого цифрового управления электроприводом . II

1.3 Постановка задач исследования

2. ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ СИЛОВОЙ ЦЕПИ СИСТЕМЫ "ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ"

2.1 Исходные уравнения /соотношения/ исследуемой системы "тиристорный преобразователь - двигатель"

2.2 Соотношения между величинами максимального и среднего тока преобразователя тиристорного электропривода при непрерывном токе

2.3 Соотношения между величинами максимального и среднего тока преобразователя тиристорного электропривода при прерывистом токе

2.4 Математическая модель силовой цепи системы "тиристорный преобразователь - двигатель"

3. СТРУКТУРА РЕГУЛЯТОРА ПРИ ПРЯМОМ ЦИФРОВОМ УПРАВЛЕНИИ КОНТУРОМ ТОКА

3.1 Алгоритм вычисления ожидаемого среднего значения тока на интервале проводимости

3.2 Алгоритм управления изменением тока для нереверсивного электропривода

3.3 Структура алгоритма управления током при раздельном управлении

3.4 Алгоритм управления током для реверсивного электропривода

3.5 Структура датчика максимального тока на интервале проводимости

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

4.1 Проверка соотношения между величинами максимального и среднего тока на интервале проводимости

4.2 Проверка разработанных алгоритмов управления контуром тока якорной цепи

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года", принятых XXVI, съездом КПСС, предусмотрено дальнейшее развитие производства и обеспечение широкого применения встроенных систем автоматического управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, широкое применение при создании новой аппаратуры модульного принципа с использованием унифицированных узлов и агрегатов.

При решении задач всемерного повышения эффективности общественного производства, ускорения роста производительности труда и улучшения качества выпускаемой продукции одним из непременных условий является широкое внедрение автоматизированного электропривода, в том числе систем тиристорных электроприводов постоянного тока.

В настоящее время одним из путей для совершенствования подобных систем является всестороннее использование достижений современной микроэлектроники, в частности, микропроцессоров и микро-ЭВМ.

Такая тенденция развития наблюдается лишь в последние годы. Этим объясняется тот факт, что существует множество нерешенных и неполностью выясненных вопросов, к которым можно отнести построение рациональных систем прямого цифрового управления током якорной цепи, удовлетворяющих заданным требованиям.

В отечественной литературе появилось несколько публикаций о цифровых регуляторах тока якорной цепи, в которых освещены лишь отдельные стороны данной проблемы. В зарубежной литературе имеется ряд рекламных публикаций, из которых невозможно определить принцип построения регулятора. Вопросы теории таких регуляторов в настоящее время в отечественной и зарубежной литературы практически не нашли отражения.

Поэтому, в данной работе ставится задача исследования системы "тиристорный преобразователь - якорная цепь двигателя" с целью организации прямого цифрового управления током якорной цепи, которое удовлетворяло бы требованию максимального быстродействия.

Работа выполнялась с 1979 года на кафедре электропривода и автоматизации промышленных установок Одесского политехнического института в содружестве с ВНИИ "Преобразователь" /город Запорожье/.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Выводы по четвертой главе

Проведенные эксперименты позволяют сделать следующие выводы:

1. Подтвержден принцип измерения величины среднего тока с упреждением.

2. Проверена работоспособность датчика максимального тока.

3. Испытания алгоритмов цифрового регулятора тока показали их нормальное функционирование.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан принцип измерения с упреждением величины среднего тока на интервале проводимости тиристора, базирующийся на замере максимального значения тока на этом же интервале.

2. Предложен для разделения режимов непрерывного и прерывистого тока тиристорного электропривода использовать замер максимальной величины тока на интервале проводимости тиристора.

3. Разработана математическая модель объекта "тиристорный преобразователь - якорная цепь двигателя", в которой при помощи кусочно-линейной аппроксимации удалось заменить трансцендентные выражения объекта простыми зависимостями и соотношениями.

4. Предложен принцип построения адаптивного регулятора тока, базирующийся на измерении с упреждением величины среднего тока и разделении режимов работы тиристорного электропривода, позволяющий рассчитать угол управления очередного тиристора в зависимости от заданного изменения тока.

5. Разработаны алгоритмы адаптивного цифрового управления контуром тока, реализующие предложенные принципы, которые могут предусматривать предельное по быстродействию изменение тока и учитывать ограничения на величину производной среднего тока.

6. Предложен принцип построения датчика максимального тока на интервале проводимости тиристора.

7. Справедливость разработанных принципов подтверждена экспериментально на макете тиристорного электропривода с микро-ЭВМ "Электроника 60".

1. Александров H.H. и др. Предельное быстродействие системы ВП - Д. - "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1980, вып. 3/83/. с. 9-10.

2. Барский В.А. Раздельное управление реверсивными тирис-торными преобразователями. М. "Энергия", 1973 - 120 с.

3. Батоврин A.A., Дашевский П.Г., Лебедев В.Д. и др. Цифровые системы управления электроприводами. Л. "Энергия", 1977 - 256 с.

4. Булгаков A.A. Новая теория управляемых выпрямителей.- М. "Наука", 1970 320 с.

5. Быков Ю.М. и др. Управление вентильными преобразователями на базе микропроцессоров. "Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника", 1979, вып. 10/117/, с. 7 - 9.

6. Динамика вентильного электропривода постоянного тока. Под ред. А.Д. Поздеева. М. "Энергия", 1975, - 224с.

7. Загальский Л.Н. Электропривод с микропроцессорным регулятором частоты вращения. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1981, вып. 2/91/, с. 16-20.

8. Иоффе М.П. Применение систем цифрового управления и микропроцессоров в электроприводе. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1978, вып. 9/71/, с.18 -21.

9. Корытин А.М., Радимов С.Н., Фельше К.-Х. Модель силовой цепи тиристорного электропривода для регулирования тока.- "Электромашиностроение и электрооборудование" Киев, 1984, .№38, с. 36 - 41.

10. Лебедев Е.Д., Неймарк В.Е., Пистрак М.Я., Слежановский О.В. Управление вентильными электроприводами постоянного тока.- М. "Энергия", 1970, 200 с.

11. Малюк Н.Т., Урмаев Г.Ф., Кочетов И.А. Вентильные электроприводы постоянного тока с цифровым управлением.- "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1980, вып. 5/85/, с. I 4.

12. Перельмутер В.М. Цифровой регулятор тока нагрузки тиристорного преобразователя в режиме непрерывного тока. -"Электротехническая промышленность. Сер. Преобразовательная техника", 1980, вып. 9/128/, с. 1-3.

13. Перельмутер В.М. Анализ микропроцессорных систем регулирования тиристорных электроприводов. "Автоматизированный электропривод. Материалы семинара" - М., 1980, с. 49 - 53.

14. Пистрак М.Я., Неймарк В.Е., Березкина Н.В. К разработке алгоритмов прямого процессорного регулирования тока вентильного электропривода. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1980, вып. 3/83/, с. 4-8.

15. Поссе A.B. Эквивалентные параметры вентильного преобразователя при линейном изменении угла регулирования.- "Электричество", 1974, №5, с. 63 68.

16. Радимов С.Н., Фельше К.-Х., Процеров A.C. Соотношения между величинами максимального и среднего тока тиристорного электропривода для основных схем преобразователей. Рутсопись деп. в ИНФОРМЭЛЕКТРО 10. марта 82 г., В 60 ЭТ - Д/82.

17. Радимов С.Н., Фельше К.-Х., Процеров A.C. Соотношения между величинами максимального и среднего тока преобразователя тиристорного электропривода. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод.", 1982, вып. 8/106/, с.

18. Силаев Э.Ф., Неймарк В.Е., Рахинштейн ИД. и др. Позиционная система управления тиристорным электроприводом постоянного тока с ЭВМ. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1979, вып. 8/79/, с. I - 4.

19. Слежановский О.В. и др. Предельное по быстродействию управление током тиристорного преобразователя в системах электропривода. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1980, вып. 6/86/, с. 1-4.

20. Файнштейн В.Г., Файнштейн Э.Г., Гераймович И.Т., Жуков Н.С. Непосредственное цифровое регулирование скорости тиристорного электропривода постоянного тока. "Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод", 1980, вып. 3/83/, с. II - 14.

21. Фишбейн В.Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока. М., "Энергия", 1972, 136 с.

22. Хватов C.B., Южбабенко В.Д., 1£язнов В.И. Динамическая модель тиристорного электропривода с цифровым регулированием тока. "Электрооборудование пром. предприятии", Чебоксары, 1981, с. 106 - III.

23. Холин В.В. "Разработка и исследование тиристорных электроприводов с предельным по быстродействию регулированием тока". Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. M., 1982.

24. Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный электропривод. М. "Энергия", 1969 - 400 с.

25. Яковенко В.А. и др. Управление быстродействующим электроприводом постоянного тока с предельной скоростью изменения тока якоря. "Электромашиностроение и электрооборудование" - Киев, 1980, №30, с. 102 - 105.

26. A.C. 738080 /СССР/ Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока /Файнштейн В.Г. и др./ опубл. в Б.И., 1980, № 20.

27. A.C. 80I2I5 /СССР/ Способ регулирования тока вентильного электропривода постоянного тока и устройство для его осуществления. /Александров H.H. и др./ -опубл. в Б.И., 1981, №4.

28. A.C. 864487 /СССР/ Способ регулирования тока нагрузки вентильного электропривода. /Александров H.H. и др./- опубл. в Б.И., 1981, В 34.

29. A.C. 964936 /СССР/ Устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока. /Радимов С.Н., Фелыпе К.-Х. и др./ опубл. в Б.И., 1982, В 37.

30. A.C. 987576 /СССР/ Устройство для определения параметров экстремумов. /Процеров A.C., Радимов С.Н., Фельше К.-Х./- опубл. в Б.И., 1983, Jfc I.

31. Brock J.P. "Digital Drive Gontrol in the Rubler Industry", Avtron Manufacturing, Inc. Cleveland, Ohio, 1979, pp 13-17.

32. Konishi Tsutomu, Kamiyama Kenzo, Ohmae Tsumotu

33. A performance analysis of-microprocessor-based control systemsapplied to adjustable speed motor drives.

34. EE Trans. Ind. Appl., 1980, 16, Nr.3, PP 378-387.

35. Krug H., Geitner G.-H. Digitale Drehzahlregelung eines Gleichstromumkehrantriebes mit dem Mikrorechnersystem K1520. "VEM-Elektro-Anlagenbau", 1979, Nr.3, s.102-104.

36. Lukas S.J. Microprocessor Control of a d.c. drive. "Ind.Appl.Soc. IEEE 14 th. Annu.Meet., Cleveland, Ohio, 1979 Conf. rec" New York, 1979, pp 881-885.

37. Olivier G., Stefanovic V.R., Jamil M.A. Digitally controlled thyristor current source. IECI'79 Proceedings-Ind.Appl., March 19-21, 1979.

38. Riefenstahl U. Einsatz von Mikrorechnern zur Steuerung und Regelung elektrischer Antriebssysteme. "Elektrie", 1978, Hr.5, s.245-248.43« Schoenfeld R. Regelung elektrischer Antriebe mit Mikrorechnerreglern. "Elektrie", 1981, Nr.10, s.508-512,558,559.