Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. ЦИФРОВОЙ ТИРИСТОРШЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД И ПУТИ ,ПОВЫШЕНИЯ ЕГО БЫСТРОДЕЙСТВИЯ 9
1.1 Обзор цифровых систем регулирования тиристорними электроприводами
1.2 Пути повышения быстродействия регулирования скорости тиристорного электропривода 25
Выводы по I главе 37
ГЛАВА II. ЦИФРОВАЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С УЛУЧШЕННЫМИ -ДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ... 38
2Л Способ регулирования скорости, повышающий
быстродействие тиристорного электропривода... 38
2.2 Цифровая модель двигателя постоянного тока независимого возбуждения 43
2.3 Быстродействующие системы регулирования тока и скорости тиристорного электропривода с процессорным управлением... 58
Выводы по II главе 63
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЦВМ ЦШР0В0Г0 БЫСТРОДЕЙСТ
ВУЮЩЕГО ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 66
3.1 Математическая модель силовой части электропривода 66
3 2 Исследование на ЦВМ реверсивного электропривода с быстродействующим регулятором тока 79
3.3 Исследование на ЦВМ реверсивного тиристорного электропривода с быстродействующим регулятором скорости
3.4 Определение полосы пропускания быстро действующего тиристорного электропривода ИЗ
Выводы по III главе. 121
ГЛАВА ІV. РАЗРАБОТАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОР НИМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.. 123
4.1 Специализированный процессор для управления током якорной цепи тиристорного электропривода 123
4.2 Микро-ЭВМ для управления тиристорным электроприводом постоянного тока 132
4.3 Устройства связи специализированного процессора и микро-ЭВМ с тиристорным электроприводом 143
4.4 Блок раздельного управления группами реверсивного тиристорного преобразователя 150
Выводы по ІУ главе 151
ГЛАВА V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕВЕРСИВНОГО
ЦТШРОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ПРЕДЕЛЬНЫМ ШСТРОДЕЙСТВЙЕМ ИЗГУЛИРОВАНЙЯ ТОКА 153
5.1 Исследование цифровой модели якорной цепи 153
5.2 Экспериментальные исследования реверсивной цифровой системы регулирования тока электродвигателя обладающей предельным быстродействием 169
Выводы по V главе. 198
ЛИТЕРАТУРА 2 02
ПРИЛОЖЕНИЕ I. 209
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 214
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 221
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 231
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. 255
ПРИЛОЖЕНИЕ б. 2
Введение к работе
Основным направлением развития народного хозяйства СССР в XI пятилетке, принятым ХХУІ съездом КПСС, является повышение интенсивности производства /I/. При этом в качестве важной социально-экономической задачи в стране рассматривается широкое внедрение электронно-вычислительной техники, микропроцессоров во все отрасли народного хозяйства Большая роль в выполнении планов экономического развития СССР на I98I-I985 г.г. принадлежит регулируемому электроприводу. Так в XI пятилетке намечается рост производительности более, чем на 12% /I/. Развитие электропривода имеет определяющее значение в выполнении этой задачи, так как применение регулируемых электроприводов постоянного тока дает удобное и экономичное регулирование технологическим процессом и позволяет поддерживать выходные параметры объекта регулирования с высокой точностью в широком диапазоне /2/.
Координационный план научно-исследовательских работ Академии Наук СССР по проблеме "Научные основы электротехники и электрофизики на I98I-I985 годы" предполагает разработку основ теории и проектирования регулируемых электрических машин и электроприводов на базе современной силовой полупроводниковой техники. При этом планируется выполнение теоретических и экспериментальных исследований вентильных систем, а также разработка теории их расчета.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с вышеуказанными планами. Она посвящена разработке тиристорного электропривода повышенного быстродействия с управлением от микро-ЭВМ.
Тиристорний электропривод постоянного тока является наиболее распространенным типом привода в механизмах, требующих высоких показателей регулирования» Основным преимуществом такого электропривода является высокое быстродействие, что связано с высокими динамическими показателями самого тиристорного преобразователя. Большинство современных систем тиристорного электропривода постоянного тока отроятся по принципу подчиненного регулирования параметров с использованием разработанных унифицированных блочных систем регуляторов на аналоговых и дискретных интегральных схемах (УБСР-АИ и УБСР-ДИ). Совершенствование аналоговых и цифро-аналоговых систем связано с использованием гибридных интегральных схем специального назначения, аналоговых микропроцессоров. Однако, структура этих систем регулирования строго детерминирована, расши-. рение функциональных возможностей системы предполагает применение дополнительных средств.
Главным звеном рассматриваемых систем управления является тиристорный преобразователь. Он обладает рядом специфических особенностей. К ним можно отнести: дискретный характер работы, неполную управляемость вентилей, вследствие которой характер переходных процессов при увеличении и уменьшении сигнала управления различный, наличие пульсаций выходного напряжения. Тиристорный преобразователь является нелинейным импульсным звеном и применение методов синтеза непрерывных систем не позволяет использовать его потенциальных возможностей по быстродействию. Существенное увеличение быстродействия возможно лишь при построении систем регулирования с учётом дискретности работы преобразователя. При этом необходимо точное математическое описание изменения регулируемой координаты на интервале дискретности. Такой подход к решению задачи повышения быстродействия позволяет добиться предельного по быстродействию регулирования координат привода.
В промышленности существует целый ряд механизмов и устройств, где повышение быстродействия тиристорного преобразователя может сыграть положительную роль. Это системы.позиционирования, стенды для испытания специального оборудования, электроприводы подач металлорежущих станков, механизмы металлургического оборудования. Особая необходимость в таких системах управления возникает при использовании в электроприводе электродинамических линейных двигателей постоянного тока.
Практическая реализация предельного быстродействия в тиристорном электроприводе возможна лишь при использовании средств вычислительной техники - быстродействующих микропроцессорных систем и микро-ЭВД. Микропроцессорная система регулирования обладает свойством универсальности. Любые преобразования, представленные в виде конечного числа уравнений, могут.быть выполнены при помощи микро-ЭВМ по введенной в нее программе. Следовательно, простые и сложные законы регулирования могут выполняться одним и тем же. устройством. Темпы развития и совершенствования.цифровой микроэлектроники значительно превосходят аналоговые /3/. Использование в данном случае микропроцессоров или микро-ЭВМ в системе регулирования электроприводом позволит уменьшить конструктивную сложность устройства, упростить наладку, сократить сроки проектирования.
На данном этапе задача регулирования тока в якорной цепи тиристорного электропривода с предельным быстродействием теоретически и практически решена о применением аналоговых средств, однако сложность изготовления и наладки аналоговых вычислительных устройств препятствует внедрению этих систем управления в промышленность. В случае регулирования скорости задача решена в основном только на теоретическом уровне. Существующие технические решения быстродействующих регуляторов скорости имеют довольно много недостатков и работают в ограниченном диапазоне нагрузки.
На кафедре Автоматизированного электропривода МЭЙ выполнен ряд работ в области повышения быстродействия регулирования координат тиристорного электропривода Настоящая диссертационная работа является их продолжением. В ней поставлены следующие задачи:
1. Разработать способ регулирования скорости тиристорного электропривода о быстродействием, близким к предельному.
2. Разработать алгоритм регулирования с предельным быстродействием тока якорной цепи тиристорного электропривода с управлением от микро-ЭВМ.
3. Исследовать на ЦВМ алгоритм регулирования скорости тиристорного электропривода, основанного на разработанном способе.
4. Разработать структуру специализированной микро-ЭВМ для управления током и скоростью тиристорного электропривода по предложенным .алгоритмам.
5. Провести экспериментальные исследования регулирования тока с предельным быстродействием реверсивной тиристорной системы электропривода с управлением от специализированной микро-ЭШ.
Данная работа раскрывает одну из проблем, возникающих при создании качественно новых систем прямого процессорного управления тиристорным электроприводом.
