RU2565598C1 - Control system of group of electric drives with parallel control channels - Google Patents
Control system of group of electric drives with parallel control channels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2565598C1 RU2565598C1 RU2014134245/07A RU2014134245A RU2565598C1 RU 2565598 C1 RU2565598 C1 RU 2565598C1 RU 2014134245/07 A RU2014134245/07 A RU 2014134245/07A RU 2014134245 A RU2014134245 A RU 2014134245A RU 2565598 C1 RU2565598 C1 RU 2565598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- frequency
- signal
- group
- converters
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 6-[(5S)-5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-2-oxo-1,3-oxazolidin-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C[C@H]1CN(C(O1)=O)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 CONKBQPVFMXDOV-QHCPKHFHSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электропривода и может использоваться при автоматизации технологических процессов для управления группой параллельно работающих асинхронных электродвигателей.The invention relates to the field of electric drive and can be used in the automation of technological processes for controlling a group of asynchronous electric motors running in parallel.
Известна система управления с автоматическим резервированием (Цытович Л.И. А.С. 1294152 СССР, G05B 9/03, H05K 10/100. Резервированная система автоматического управления электроприводом. №3920771/24, заявлено 02.08.85, опубл. 07.02.87, бюл. №5), содержащая интегрирующие развертывающие преобразователи, блоки диагностирования, датчики обратных связей, ключевой коммутатор, исполнительный механизм. Недостатком устройства является его недостаточно высокая надежность, вызванная отсутствием средств диагностирования ключевых коммутаторов.A known control system with automatic redundancy (Tsytovich L.I.A. 1294152 USSR, G05B 9/03, H05K 10/100. Redundant automatic drive control system. No. 3920771/24, announced 02.08.85, publ. 07.02.87 , bull. No. 5), containing integrating deploying converters, diagnostic blocks, feedback sensors, key switch, actuator. The disadvantage of this device is its lack of reliability due to the lack of diagnostic tools for key switches.
Известен электропривод (А.С. 913824 СССР, G05B 11/01. Следящий электропривод / Цытович Л.И. (СССР).- №3007071/24, заявлено 19.11.80, опубл. 15.03.82, бюл. №10), отличающийся повышенной помехоустойчивостью, в состав которого входят электродвигатель, широтно-импульсный преобразователь на базе интегратора и релейного элемента. Недостатком устройства является низкая надежность по причине отсутствия резервных каналов преобразования управляющих воздействий и средств автоматического диагностирования.Known electric drive (AS 913824 USSR, G05B 11/01. Tracking electric drive / Tsytovich LI (USSR) .- No. 3007071/24, announced 19.11.80, publ. 15.03.82, bull. No. 10), characterized by increased noise immunity, which includes an electric motor, a pulse-width converter based on an integrator and a relay element. The disadvantage of this device is the low reliability due to the lack of redundant channels for converting control actions and automatic diagnostics.
Известен многозонный интегрирующий развертывающий преобразователь (А.С. 1283801 СССР, G06G 7/12. Развертывающий преобразователь / Цытович Л.И. (СССР). - №3945653/24, заявлено 22.05.85, опубл. 15.01.87, бюл. №2), содержащий сумматоры, группу параллельно работающих интеграторов, нечетное число релейных элементов.Known multi-zone integrating deploying converter (AS 1283801 USSR, G06G 7/12. Deploying converter / Tsytovich LI (USSR). - No. 3945653/24, stated 05.22.85, publ. 15.01.87, bull. No. 2), containing adders, a group of parallel operating integrators, an odd number of relay elements.
Устройство характеризуется высокой надежностью в работе и относится к классу систем с самодиагностированием активных компонентов схемы и автоматическим вводом в работу работоспособных элементов.The device is characterized by high reliability in operation and belongs to the class of systems with self-diagnosis of active components of the circuit and automatic commissioning of workable elements.
Недостатком известного технического решения является невозможность автоматического ввода в работу электродвигателей, либо других исполнительных механизмов, управляемых выходными сигналами релейных элементов. В результате, обладая собственной высокой надежностью, известное устройство не в состоянии обеспечить автоматическое резервирование управляемых им внешних силовых агрегатов.A disadvantage of the known technical solution is the inability to automatically enter the operation of electric motors, or other actuators, controlled by the output signals of relay elements. As a result, having its own high reliability, the known device is not able to provide automatic backup of the external power units controlled by it.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является система управления по патенту RU №2312452 «Система управления группой электроприводов водяных насосов», опубл. 10.12.2007, бюл. №34. Система управления содержит последовательно включенные источник сигнала задания, многозонный развертывающий преобразователь, состоящий из первого сумматора, интегратора, выход которого подключен к группе из n-го числа релейных элементов, причем n≥3 - нечетное число, выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, а также n≥3 - нечетное число групп, каждая из которых состоит из последовательно соединенных регулятора напряжения асинхронного электродвигателя и водяного насоса, выходы которых подключены к общей водяной магистрали, причем в каждую из указанных групп из n≥3 - нечетного числа последовательно введены сглаживающий фильтр и дополнительный релейный элемент, причем вход каждого из сглаживающих фильтров подключен к выходу соответствующего релейного элемента, а выход каждого из дополнительных релейных элементов соединен с входом соответствующего регулятора напряжения.Closest to the proposed device is a control system according to patent RU No. 2312452 "Control system for a group of electric drives of water pumps", publ. 12/10/2007, bull. Number 34. The control system contains a sequentially connected reference signal source, a multi-zone deployment converter, consisting of a first adder, an integrator, the output of which is connected to a group of n-th number of relay elements, n≥3 is an odd number, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the second adder, the output of which is connected to the second input of the first adder, and n≥3 is an odd number of groups, each of which consists of a series-connected voltage regulator of an induction motor I and a water pump, the outputs of which are connected to a common water line, moreover, in each of the indicated groups of n≥3 - an odd number a smoothing filter and an additional relay element are introduced in series, the input of each smoothing filter connected to the output of the corresponding relay element, and the output each of the additional relay elements is connected to the input of the corresponding voltage regulator.
Недостатком устройства-прототипа является то, что при выходе из строя источника электропитания информационной части системы, в частности многозонного регулятора, может произойти включение всех исполнительных механизмов, что приведет к повышению давления в выходной магистрали и ее разрыву.The disadvantage of the prototype device is that in case of failure of the power source of the information part of the system, in particular the multi-zone controller, all actuators can turn on, which will lead to an increase in pressure in the output line and its rupture.
Таким образом, устройство-прототип имеет недостаточно высокую надежность при работе в составе системы управления, например, подачей воды.Thus, the prototype device has a low reliability when working as part of a control system, for example, water supply.
В основу изобретения положена техническая задача повышения надежности работы системы управления группой электроприводов водяных насосов.The basis of the invention is the technical task of improving the reliability of the control system of a group of electric drives of water pumps.
Предлагаемая система управления группой электроприводов с параллельными каналами регулирования содержит последовательно включенные источник сигнала задания, многозонный развертывающий преобразователь, состоящий из первого сумматора, интегратора, выход которого подключен к группе из n-го числа релейных элементов, причем n≥3 - нечетное число, выходы которых подключены к соответствующим входам второго сумматора, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, а также n≥3 - нечетное число групп, каждая из которых состоит из последовательно соединенных сглаживающего фильтра, дополнительного релейного элемента, регулятора напряжения асинхронного электродвигателя с входом аварийного отключения и водяного насоса, выход которого подключен к общей водяной магистрали, и ОТЛИЧАЕТСЯ от известной тем, что в нее введено n≥3 - нечетное число преобразователей «частота - логический сигнал» и логический элемент «nИЛИ», причем входы преобразователей «частота - логический сигнал» соединены с выходом соответствующего из группы n≥3 релейных элементов, а выходы преобразователей «частота - логический сигнал» подключены к соответствующим входам логического элемента «nИЛИ», выход которого подключен к входу аварийного отключения регуляторов напряжения.The proposed control system for a group of electric drives with parallel control channels contains a sequentially connected reference signal source, a multi-zone deployment transducer, consisting of a first adder, an integrator, the output of which is connected to a group of n-th number of relay elements, and n≥3 is an odd number, the outputs of which connected to the corresponding inputs of the second adder, the output of which is connected to the second input of the first adder, and n≥3 is an odd number of groups, each of which consists of of a smoothly connected smoothing filter, an additional relay element, an asynchronous electric motor voltage regulator with an emergency shutdown input and a water pump, the output of which is connected to a common water main, and DIFFERENT from the known that n≥3 is entered into it - an odd number of frequency-logical converters signal "and the logic element" nOR ", and the inputs of the frequency-logic signal converters are connected to the output of the corresponding relay group of n≥3 relay elements, and the outputs of the converter s "frequency - the logical signal" connected to respective inputs of NAND gate "nOr", the output of which is connected to the input of the emergency shutdown of the voltage regulator.
Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в систему управления введено n≥3 - нечетное число преобразователей «частота - логический сигнал» и логический элемент «nИЛИ», причем входы преобразователей «частота - логический сигнал» соединены с выходом соответствующего из группы n≥3 релейных элементов, а выходы преобразователей «частота - логический сигнал» подключены к соответствующим входам логического элемента «nИЛИ», выход которого подключен к входу аварийного отключения регуляторов напряжения. При этом, в случае отказа источника электропитания многозонного регулятора, включающего первый и второй сумматоры, интегратор и группу из n-го нечетного числа (n≥3) релейных элементов, происходит аварийное отключение от сети регуляторов напряжения и принудительный останов исполнительных асинхронных электродвигателей. Тем самым исключается возможность появление на объекте кратной неисправности.The stated technical problem is achieved due to the fact that n≥3 is entered into the control system - an odd number of frequency-logic signal converters and an "OR" logic element, and the inputs of frequency-logic signal converters are connected to the output of the corresponding group n≥≥ 3 relay elements, and the outputs of the frequency-to-logic-signal converters are connected to the corresponding inputs of the “OR” logic element, the output of which is connected to the emergency shutdown input of voltage regulators. In this case, in the event of a power failure of the multi-zone controller, including the first and second adders, an integrator and a group of the nth odd number (n≥3) of relay elements, an emergency disconnection from the network of voltage regulators and a forced shutdown of the asynchronous actuators are forced. This eliminates the possibility of occurrence of multiple faults at the facility.
Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
Фиг. 1 - структурная схема предлагаемого устройства;FIG. 1 is a structural diagram of the proposed device;
Фиг. 2 - структура и диаграммы сигналов преобразователей «частота -логический сигнал»;FIG. 2 - structure and diagrams of the signals of the frequency-logical signal converters;
Фиг. 3 - характеристики релейных элементов;FIG. 3 - characteristics of relay elements;
Фиг. 4 - временные диаграммы сигналов предлагаемого устройства.FIG. 4 - timing diagrams of the signals of the proposed device.
В состав устройства (фиг. 1) входят сумматоры 1, 2, интегратор 3, релейные элементы 4-1…4-n, сглаживающие фильтры 5-1…5-n, дополнительные релейные элементы 6-1…6-n, регуляторы напряжения (РН) 7-1…7-n, исполнительные асинхронные электродвигатели 8-1…8-n, водяные насосы 9-1…9-n, отводящая водяная магистраль 10, преобразователи «частота - логический сигнал» (ЧЛС) 11-1…11-n, логический элемент «nИЛИ» 12.The device (Fig. 1) includes
ЧЛС 11-1…11-n содержат (фиг. 2а) делитель частоты 13, пропорционально-дифференцирующее звено 14 и демодулятор 15.HLS 11-1 ... 11-n contain (Fig. 2a) a
РН 7-1…7-n выполнены по типовой структуре (см., например, Цытович Л.И., Гафиятуллин Р.Х., Маурер В.Г., Рахматулин P.M. Интегрирующая развертывающая система импульсно-фазового управлеяния тиристорными преобразователями для электроприводов с источниками питания ограниченной мощности. Электротехнические системы и комплексы. Межвузовский сб. науч. трудов, МГМА, Магнитогорск, 1996, с. 29-38; Гафиятуллин Р.Х., Цытович Л.И., Маурер В.Г., Рахматулин P.M. Комплекс тиристорных преобразователей для плавного пуска асинхронных электродвигателей // Научно-техн. семинар «75 лет отечественной школы электропривода», тезисы докладов, С.-Петербург, 1997, с. 50.) и содержат вход аварийного отключения, при подаче на который сигнала логического «0» РН отключается от сети.RN 7-1 ... 7-n are made according to the standard structure (see, for example, Tsytovich LI, Gafiyatullin R.Kh., Maurer V.G., Rakhmatulin PM Integrating deploying system of pulse-phase control of thyristor converters for electric drives with Limited-power power supplies.Electrotechnical systems and complexes. Interuniversity collection of scientific works, MGMA, Magnitogorsk, 1996, pp. 29-38; Gafiyatullin R.Kh., Tsytovich L.I., Maurer V.G., Rakhmatulin PM Complex thyristor converters for soft start of asynchronous electric motors // Scientific and technical seminar p “75 years of the national school of electric drives”, abstract of reports, St. Petersburg, 1997, p. 50.) and contain an emergency shutdown input, when a logical “0” signal is applied, the LV is disconnected from the network.
Элементы предлагаемого устройства имеют следующие характеристики.Elements of the proposed device have the following characteristics.
Сумматоры 1, 2 реализуют линейную неинвертирующую характеристику «вход-выход» и единичный коэффициент передачи по каждому из входов.
Интегратор 3 реализуется по типовой схеме на операционном усилителе с конденсатором в цепи обратной связи. При скачке входного сигнала, например, положительной полярности, выходной сигнал интегратора 3 изменяется линейно со знаком, противоположным знаку входного воздействия.
Релейные элементы (РЭ) 4-1…4-n имеют симметричную относительно нуля неинвертирующую петлю гистерезиса (фиг. 3, а) с порогами переключения ±bi. При этом выходной сигнал релейных элементов 4-1…4-n меняется дискретно в пределах ±A/n, где n≥3 - нечетное число.Relay elements (RE) 4-1 ... 4-n have a zero-symmetric non-inverting hysteresis loop (Fig. 3, a) with switching thresholds ± b i . The output signal of the relay elements 4-1 ... 4-n varies discretely within ± A / n, where n≥3 is an odd number.
Дополнительные релейные элементы 6-1…6-n выполнены с характеристикой, показанной на фиг. 3б, и имеют пороговые уровни срабатывания C1>C2. Выходной сигнал релейных элементов 6-1…6-n меняется дискретно от «0» до «+A».Additional relay elements 6-1 ... 6-n are made with the characteristic shown in FIG. 3b, and have threshold levels of operation C 1 > C 2 . The output signal of the relay elements 6-1 ... 6-n varies discretely from "0" to "+ A".
Пуск РН 7-1…7-n (фиг. 1) производится сигналом «+A» (логическая «1»). Условием пуска является также наличие сигнала «1» на выходе логического элемента 12 функции «ИЛИ», который поступает на входы аварийного отключения РН 7-1…7-n. На интервале пуска ток статора электродвигателей 8-1…8-n ограничивается на заранее заданном уровне за счет контура обратной связи по току статора и интегрального регулятора тока РН 7-1…7-n. Переход РН 7-1…7-n в закрытое состояние и торможение исполнительных механизмов 8-1…8-n и 9-1…9-n осуществляется при сигнале логического сигнала «0» на входе аварийного отключения РН.The launch of the pH 7-1 ... 7-n (Fig. 1) is performed by the signal "+ A" (logical "1"). The start condition is also the presence of the signal “1” at the output of the logic element 12 of the “OR” function, which is fed to the emergency shutdown inputs of the PH 7-1 ... 7-n. On the start-up interval, the stator current of electric motors 8-1 ... 8-n is limited at a predetermined level due to the feedback loop for the stator current and the integral current regulator PH 7-1 ... 7-n. The pH 7-1 ... 7-n is switched to the closed state and the actuators 8-1 ... 8-n and 9-1 ... 9-n are braked by a logic signal “0” at the input of the LV emergency shutdown.
Делитель частоты 13 (фиг. 2а) переключается, например, по переднему фронту импульсов с выхода соответствующего из релейных элементов 4-1…4-n. Пропорционально-дифференцирующее звено 14 пропускает на выход только переменную составляющую выходных импульсов делителя частоты 14, который имеет коэффициент деления, равный 2,0. Демодулятор 15 осуществляет выпрямление переменного сигнала с выхода пропорционально-дифференцирующего звена 14.The frequency divider 13 (Fig. 2A) is switched, for example, on the leading edge of the pulses from the output of the corresponding relay elements 4-1 ... 4-n. The proportional-differentiating
На фиг. 1-4 введены следующие обозначения:In FIG. 1-4 introduced the following notation:
XВХ - входной сигнал системы управления;X VX - input signal of the control system;
YИ(t) - выходной сигнал интегратора 3;Y And (t) is the output signal of the
YР1(t), YР2(t), YР3(t) - выходные сигналы релейных элементов 4-1, 4-2, 4-3 соответственно;Y P1 (t), Y P2 (t), Y P3 (t) - output signals of relay elements 4-1, 4-2, 4-3, respectively;
±b1, ±b2, ±b3 - пороги переключения релейных элементов 4-1, 4-2, 4-3 соответственно;± b 1 , ± b 2 , ± b 3 - switching thresholds of relay elements 4-1, 4-2, 4-3, respectively;
±A/3 - амплитуда выходных импульсов релейных звеньев 4-1, 4-2, 4-3 и сумматора 2;± A / 3 - the amplitude of the output pulses of the relay links 4-1, 4-2, 4-3 and the
±A - максимальная амплитуда выходного сигнала интегратора 3 и сумматора 2;± A is the maximum amplitude of the output signal of the
YФl(t), YФ2(t), YФ3(t) - выходные сигналы сглаживающих фильтров 5-1, 5-2, 5-3 соответственно;Y Фl (t), Y Ф2 (t), Y Ф3 (t) - output signals of smoothing filters 5-1, 5-2, 5-3, respectively;
Y01, Y02, Y03 - выходные сигналы дополнительных релейных элементов 6-1, 6-2, 6-3 соответственно;Y 01 , Y 02 , Y 03 - output signals of additional relay elements 6-1, 6-2, 6-3, respectively;
YВЫХ(t) - выходной сигнал сумматора 2;Y OUT (t) - the output signal of the
Y0 - среднее значение импульсов на выходе сумматора 2;Y 0 - the average value of the pulses at the output of the
ΥH - максимальный выходной сигнал интегратора 3;Υ H is the maximum output signal of the
YДЧ(t) - выходной сигнал делителя частоты (счетного триггера) 13;Y PM (t) is the output signal of the frequency divider (counting trigger) 13;
YД(t) - выходной сигнал пропорционально-дифференцирующего звена 14;Y D (t) is the output signal of the proportionally differentiating
YВ(t) - выходной сигнал демодулятора (выпрямителя) 15;Y In (t) is the output signal of the demodulator (rectifier) 15;
T0i - период выходных импульсов релейных элементов 4-1, 4-2, 4-3 и сумматора 2;T 0i is the period of the output pulses of the relay elements 4-1, 4-2, 4-3 and the
TИ - постоянная времени интегратора 3;T And - the time constant of the
T1, T2 - постоянные времени пропорционально-дифференцирующего звена 14.Tone, T2 - time constants of the proportionally differentiating
Принцип работы устройства следующий.The principle of operation of the device is as follows.
Звенья 1, 2, 4-1…4-3 (фиг. 1) в совокупности образуют многозонный интегрирующий развертывающий регулятор (MP) с частотно-широтно-импульсной модуляцией. В общем случае число релейных элементов должно удовлетворять условию n≥3 - нечетное число, причем для получения требуемого числа «k» модуляционных зон необходимо n=2k-1. В дальнейшем ограничимся количеством релейных элементов n=3.
Рассмотрим работу системы без элементов 11-1…11-3, считая, что на вход аварийного отключения РН 7-1…7-3 подан разрешающий сигнал «1», например, от собственного источника электропитания системы управления.Consider the operation of the system without elements 11-1 ... 11-3, assuming that the enable signal “1” is applied to the emergency shutdown input of the PH 7-1 ... 7-3, for example, from the control system’s own power source.
Два из исполнительных каналов, например 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1 и 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2 являются резервными, а третий - 5-3, 6-3, 7-3, 8-3, 9-3 - рабочим. Здесь необходимо отметить, что деление электроприводов на рабочий и резервный является условным, так как при соответствующем выборе параметров системы, как будет показано ниже, любой из исполнительных каналов может оказаться как в роли рабочего, так и резервного электропривода.Two of the executive channels, for example 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1 and 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2, are reserve, and the third - 5-3, 6-3, 7-3, 8-3, 9-3 - to the workers. It should be noted here that the division of electric drives into working and standby is conditional, since with the appropriate choice of system parameters, as will be shown below, any of the executive channels can be either a working or standby drive.
Релейные элементы 4-1…4-3 имеют симметричную относительно нулевого уровня неинвертирующую петлю гистерезиса и пороги переключения, удовлетворяющие условию |±b1|<|±b2|<|±b3| (фиг. 4б). Выходной сигнал всех релейных элементов меняется дискретно в пределах ±A/n (в данном случае ±A/3). Здесь и далее считаем, что изменение уровня входного сигнала совпадает с началом очередного цикла развертывающего преобразования (смены знака производной выходного сигнала интегратора 3).Relay elements 4-1 ... 4-3 have a non-inverting hysteresis loop symmetrical with respect to the zero level and switching thresholds satisfying the condition | ± b 1 | <| ± b 2 | <| ± b 3 | (Fig. 4b). The output signal of all relay elements varies discretely within ± A / n (in this case ± A / 3). Hereinafter, we believe that the change in the level of the input signal coincides with the beginning of the next cycle of the developing transform (sign change of the derivative of the output signal of the integrator 3).
При включении MP и нулевом входном сигнале XВХ РЭ 4-1…4-3 устанавливаются произвольным образом, например, в состояние +A/3 (фиг. 4в-д). Под действием сигнала развертки YИ(t) с выхода интегратора 3 (фиг. 4б) происходит последовательное переключение в положение -A/3 блоков 4-1, 4-2 (фиг. 4в, г, моменты времени t01, t02), после чего меняется направление развертывающего преобразования, и сигнал YИ(t) нарастает в положительном направлении. Начиная с момента времени выполнения условия YИ(t)=b1, MP входит в режим устойчивых автоколебаний, когда амплитуда сигнала развертки YИ(t) ограничена зоной неоднозначности релейного элемента 4-1, имеющего минимальное значение порогов переключения, а релейные элементы 4-2 и 4-3 находятся в статических и противоположных по знаку выходных сигналов YР2(t), YР3(t) состояниях (фиг. 4г, д). Выходная координата YВЫХ(t) MP формируется за счет переключений РЭ 4-1 (фиг. 4в) в первой модуляционной зоне, ограниченной пределами ±A/3 (фиг. 4е). При отсутствии XВХ (фиг. 4a, t<t0) среднее значение Y0 импульсов YВЫХ(t) равно нулю.When you turn on the MP and the zero input signal X BX RE 4-1 ... 4-3 are set arbitrarily, for example, in the state + A / 3 (Fig. 4c-d). Under the influence of the scanning signal and Y (t) outputted from the integrator 3 (Fig. 4b) are sequentially switched to position -A / 3 blocks 4-1, 4-2 (Fig. 4c, d, time points t 01, t 02) , after which the direction of the sweeping transformation changes, and the signal Y AND (t) grows in the positive direction. Starting from the moment of fulfillment of the condition Y И (t) = b 1 , MP enters the stable self-oscillation mode when the amplitude of the scanning signal Y И (t) is limited by the ambiguity zone of the relay element 4-1, which has the minimum switching thresholds, and the relay elements 4 -2 and 4-3 are in static and opposite in sign output signals Y P2 (t), Y P3 (t) states (Fig. 4d, d). The output coordinate Y OUT (t) MP is formed due to the switching of RE 4-1 (Fig. 4c) in the first modulation zone, limited by ± A / 3 (Fig. 4e). In the absence of X BX (Fig. 4a, t <t 0 ), the average value Y 0 of the pulses Y OUT (t) is zero.
Наличие входной координаты XВХ<(A/3) (фиг. 4а, ) влечет за собой изменение частоты и скважности импульсов YВЫХ(t), так как в интервале t1 (фиг. 4в) развертка YИ(t) (фиг. 4б) изменяется под действием разности сигналов, подаваемых на сумматор 1 (фиг. 4а, е), а в интервале t2 - dYИ(t)/dt зависит от суммы этих воздействий. В результате Υ0=XВХ (фиг. 4е).The presence of the input coordinate X BX <(A / 3) (Fig. 4A, ) entails a change in the frequency and duty cycle of the pulses Y OUT (t), since in the interval t 1 (Fig. 4c) the scan Y AND (t) (Fig. 4b) changes under the influence of the difference of the signals supplied to the adder 1 (Fig. 4a, e), and in the interval t 2 - dY AND (t) / dt depends on the sum of these effects. As a result, Υ 0 = X BX (Fig. 4e).
Предположим, что в момент времени сигнал XВХ увеличился дискретно до величины (A/3)<XВХ<A (фиг. 4а). Это нарушает условия существования режима автоколебаний в первой модуляционной зоне, и MP переходит на этап переориентации состояний РЭ 4-2, 4-3, который заканчивается в момент времени t03, когда РЭ 4-3 переключается в идентичное положение -A/3 (фиг. 4д). Координата YВЫХ(t) достигает уровня -A (фиг. 4е), и MP переходит во вторую модуляционную зону, где в интервалах t1, t2 (фиг. 4в) скорость формирования сигнала развертки YИ(t) (фиг. 4б) также определяется разностью или суммой сигналов, воздействующих на сумматор 1. При этом сигнал Y0 включает постоянную составляющую -A/3 и среднее значение импульсного потока YВЫХ(t) второй модуляционной зоны (фиг. 4е). Переход MP из одной модуляционной зоны в другую для малых приращений координаты XВХ сопровождается переходом системы через характерные точки с нулевым значением частоты несущих колебаний (режим частотно-нулевого сопряжения модуляционных зон).Assume that at time the signal X BX increased discretely to a value of (A / 3) <X BX <A (Fig. 4a). This violates the conditions for the existence of a self-oscillation regime in the first modulation zone, and MP proceeds to the stage of reorientation of the states of RE 4-2, 4-3, which ends at time t 03 , when RE 4-3 switches to the identical position -A / 3 (Fig. . 4d). Coordinate Y OUTPUT (t) reaches level -A (Fig. 4e), and MP goes into the second modulation zone, where in the intervals t 1 , t 2 (Fig. 4c) the speed of generation of the Y and t scan signal (t) (Fig. 4b) ) is also determined by the difference or sum of the signals acting on the adder 1. In this case, the signal Y 0 includes the constant component -A / 3 and the average value of the pulse flow Y OUT (t) of the second modulation zone (Fig. 4e). The transition of MP from one modulation zone to another for small increments of the X BX coordinate is accompanied by a transition of the system through characteristic points with a zero value of the frequency of the carrier oscillations (frequency-zero conjugation of the modulation zones).
Модуляционная и амплитудная характеристики MP для любой i-й модуляционной зоны определяются соотношениямиThe modulation and amplitude characteristics of MP for any i-th modulation zone are determined by the relations
где - нормированное значение порога переключения b1; - нормированная величина входного сигнала MP, причем ; n - количество релейных элементов, причем n≥3 - нечетное число; Zi=1, 2, 3… - порядковый номер модуляционной зоны; γ=t1/(t1+t2) - скважность выходных импульсов MP; ±A - максимальная амплитуда выходного сигнала MP; TИ - постоянная времени интегратора 3.Where - the normalized value of the switching threshold b 1 ; is the normalized value of the input signal MP, and ; n is the number of relay elements, and n≥3 is an odd number; Z i = 1, 2, 3 ... - serial number of the modulation zone; γ = t 1 / (t 1 + t 2 ) is the duty cycle of the output pulses MP; ± A - maximum amplitude of the output signal MP; T And - the time constant of the
Запуск РН 7-1…7-3 производится сигналом положительной полярности (логическая «1») с выхода соответствующего из дополнительных релейных элементов 6-1…6-3 (фиг. 1). Применительно к рассмотренной ситуации, в рабочем состоянии оказывается канал 5-3, 6-3, 7-3, 8-3, 9-3, так как на выходе РЭ 6-3 формируется «1» (фиг. 4д, интервал времени t≤t03), а каналы 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1 и 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2 - выключены напряжением «0» с выходов фильтров 5-1, 5-2, что обеспечивается отрицательным по знаку средним значением импульсного сигнала YР1(t) (фиг. 4в) и «отрицательным» статическим состоянием релейного элемента 4-2 (фиг. 4г).The launch of the pH 7-1 ... 7-3 is made by a signal of positive polarity (logical "1") from the output of the corresponding of the additional relay elements 6-1 ... 6-3 (Fig. 1). In relation to the situation considered, channel 5-3, 6-3, 7-3, 8-3, 9-3 is in working condition, since “1” is formed at the output of RE 6-3 (Fig. 4e, time interval t ≤t 03 ), and channels 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1 and 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2 are turned off by voltage " 0 "from the outputs of the filters 5-1, 5-2, which is ensured by the negative sign of the average value of the pulse signal Y P1 (t) (Fig. 4c) and the" negative "static state of the relay element 4-2 (Fig. 4d).
Ситуация с помощью источника входного сигнала может быть изменена. Например, если MP будет работать в первой модуляционной зоне, а напряжение XВХ будет выбрано по знаку отрицательным и меньшим по модулю, чем -A/3, то релейный элемент 4-1, находясь в режиме автоколебаний, сформирует на выходе импульсы со средним значением положительного знака. Сигнал с выхода фильтра 5-1 будет удовлетворять условию Y01>C2, что приведет к включению канала 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1. В этом случае в выключенном положении будет находиться только каскад 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2.The situation with the input source can be changed. For example, if MP will work in the first modulation zone, and the voltage X VX will be selected in sign negative and smaller in magnitude than -A / 3, then the relay element 4-1, being in the auto-oscillation mode, will generate pulses with an average value at the output positive sign. The signal from the output of the filter 5-1 will satisfy the condition Y 01 > C 2 , which will lead to the inclusion of the channel 5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1. In this case, only the cascade 5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2 will be in the off position.
При условии |-A/3|<|-XВХ|<|-A| сложится ситуация, при которой все электроприводы будут включены, так как (Y02=Y03=+A/3)>C2, и среднее значение выходного сигнала релейного элемента 4-1 также положительное. В результате на выходе фильтра 5-1 сформируется напряжение Y01>C2. При этом дополнительные релейные элементы 6-1…6-3 перейдут в положение логической «1», запустив тем самым РН 7-1…7-3.Under the condition | -A / 3 | <| -X BX | <| -A | there will be a situation in which all electric drives will be turned on, since (Y 02 = Y 03 = + A / 3)> C 2 , and the average value of the output signal of the relay element 4-1 is also positive. As a result, the voltage Y 01 > C 2 is generated at the output of the filter 5-1. In this case, additional relay elements 6-1 ... 6-3 will go to the logical "1" position, thereby launching the pH 7-1 ... 7-3.
Таким образом, в общем случае число включенных исполнительных каналов регулирования определяется знаком и уровнем входного сигнала MP.Thus, in the General case, the number of enabled Executive control channels is determined by the sign and level of the input signal MP.
Рассмотрим работу системы с учетом ЧЛС 11-1…11-3 (фиг. 1).Consider the operation of the system taking into account the CLS 11-1 ... 11-3 (Fig. 1).
Каждый из блоков 11-1…11-3 предназначен для диагностики состояния соответствующего из релейных элементов 4-1…4-3 MP. Принцип действия блоков 11-1…11-3 идентичен, поэтому рассмотрим работу ЧЛС 11-1.Each of the blocks 11-1 ... 11-3 is designed to diagnose the status of the corresponding relay elements 4-1 ... 4-3 MP. The principle of operation of blocks 11-1 ... 11-3 is identical, therefore, we consider the operation of the HLS 11-1.
Делитель частоты 13 (фиг. 2а) переключается, например, по переднему фронту сигнала с выхода релейного элемента 4-1 (фиг. 2б, в) и формирует на выходе переменный импульсный сигнал с нулевым средним значением (фиг. 2в). Пропорционально-дифференцирующее звено 14 передает этот переменный сигнал с минимальными искажениями (фиг. 2 г) на вход демодулятора 15, где он преобразуется в постоянное напряжение логической «1» (фиг. 2д). Таким образом, ЧЛС частоту импульсов на выходе релейных элементов 4-1…4-3 в логический сигнал «1» (частота есть), либо «0» (частота отсутствует).The frequency divider 13 (Fig. 2a) is switched, for example, along the leading edge of the signal from the output of the relay element 4-1 (Fig. 2b, c) and generates an alternating pulse signal with an average value of zero (Fig. 2c). The proportional-differentiating
При наличии автоколебательного процесса в MP, т.е. при его работоспособности, на выходе одного из блоков 11-1…11-3 всегда присутствует сигнал «1», который через логический элемент «nИЛИ» 12 передается на входы аварийного отключения РН 7-1…7-3 (фиг. 1) и разрешает их включение. Но при определенном виде неисправности в MP система не должна включаться. Одной из таких неисправностей является выход из строя источника электропитания MP.In the presence of a self-oscillating process in MP, i.e. when it is operational, at the output of one of the blocks 11-1 ... 11-3 there is always a signal "1", which is transmitted through the logic element "nOR" 12 to the emergency shutdown inputs of the pH 7-1 ... 7-3 (Fig. 1) and allows their inclusion. But with a certain type of malfunction in MP, the system should not turn on. One such malfunction is the failure of the MP power supply.
Электропитание MP производится от источника ±Uпит, но при неисправном состоянии этого источника возможна ситуация, когда присутствует +Uпит, а напряжение -Uпит=0. Тогда автоколебания в MP прекращаются, так как релейные элементы 4-1…4-3 устанавливаются в положение +A/n, что приводит к запуску всех каналов регулирования (5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9-1), (5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2), (5-3, 6-3, 7-3, 8-3, 9-3). В результате давление в магистрали 10 может резко увеличиться, что приводит к ее разрыву.MP power is supplied from the source ± U pit , but if this source is faulty, a situation is possible when + U pit is present, and the voltage is -U pit = 0. Then the self-oscillations in MP cease, since the relay elements 4-1 ... 4-3 are set to + A / n, which leads to the start of all control channels (5-1, 6-1, 7-1, 8-1, 9 -1), (5-2, 6-2, 7-2, 8-2, 9-2), (5-3, 6-3, 7-3, 8-3, 9-3). As a result, the pressure in the line 10 can increase sharply, which leads to its rupture.
Эта ситуация ликвидируется с помощью блоков 11-1…11-3 и 12. При отсутствии автоколебательного режима в MP блоки 11-1…11-3 переходят в статическое нулевое состояние даже, если они питаются от того же источника, что и MP. Логический элемент 12 также переключается в «0». Сигнал этого уровня запрещает подачу выходных сигналов релейных элементов 6-1…6-3 на управляющий вход РН. Тогда РН 7-1…7-3 и исполнительные механизмы 8-1…8-3 и 9-1…9-3 выключаются, предотвращая тем самым аварию на магистрали 10. Если возникает ситуация +Uпит=0, а напряжение -Uпит соответствует заданному значению, то система также выключается. Во-первых, элемент «nИЛИ» 12 обесточивается, так как логика питается от источника +Uпит, а во-вторых, при любой ситуации потеря автоколебательного режима в MP вызывает появление сигнала «0» на выходе блоков 11-1…11-3 (фиг. 1).This situation is eliminated using blocks 11-1 ... 11-3 and 12. In the absence of a self-oscillating mode in MP, blocks 11-1 ... 11-3 go to a static zero state even if they are powered from the same source as MP. Logic element 12 also switches to “0”. A signal of this level prohibits the supply of output signals of relay elements 6-1 ... 6-3 to the control input of the pH. Then the pH 7-1 ... 7-3 and actuators 8-1 ... 8-3 and 9-1 ... 9-3 are turned off, thereby preventing an accident on the line 10. If the situation + U pit = 0, and the voltage -U pit corresponds to the set value, the system also turns off. Firstly, the “OR” element 12 is de-energized, since the logic is powered by the source + U pit , and secondly, in any situation, the loss of the self-oscillating mode in MP causes the appearance of the signal “0” at the output of blocks 11-1 ... 11-3 (Fig. 1).
Таким образом, введение в схему системы управления блока 12 повышает надежность ее работы при отказах источника электропитания MP.Thus, the introduction of block 12 into the control system circuit increases its reliability in case of failures of the power supply MP.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134245/07A RU2565598C1 (en) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | Control system of group of electric drives with parallel control channels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014134245/07A RU2565598C1 (en) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | Control system of group of electric drives with parallel control channels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2565598C1 true RU2565598C1 (en) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014134245/07A RU2565598C1 (en) | 2014-08-20 | 2014-08-20 | Control system of group of electric drives with parallel control channels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2565598C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11133704B2 (en) | 2018-10-30 | 2021-09-28 | Crrc Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co., Ltd. (Cn) | Synchronous soft-start networking control strategy for parallel auxiliary converters of EMU |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US638456A (en) * | 1899-04-28 | 1899-12-05 | Hans Hansen | Plow. |
| SU1283801A1 (en) * | 1985-05-22 | 1987-01-15 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Sweeping converter |
| EP1118917A1 (en) * | 2000-01-21 | 2001-07-25 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Servo control apparatus |
| RU2251206C2 (en) * | 2003-05-20 | 2005-04-27 | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" | Control system for group of water-pump induction-motor drives |
| RU2276449C1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Control system for group of electric drives |
| RU2282245C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Multi-zoned involuting transformer |
| RU2312452C1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | System for controlling a group of electric motors for water pumps |
-
2014
- 2014-08-20 RU RU2014134245/07A patent/RU2565598C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US638456A (en) * | 1899-04-28 | 1899-12-05 | Hans Hansen | Plow. |
| SU1283801A1 (en) * | 1985-05-22 | 1987-01-15 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Sweeping converter |
| EP1118917A1 (en) * | 2000-01-21 | 2001-07-25 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Servo control apparatus |
| RU2251206C2 (en) * | 2003-05-20 | 2005-04-27 | ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" | Control system for group of water-pump induction-motor drives |
| RU2276449C1 (en) * | 2005-02-07 | 2006-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Control system for group of electric drives |
| RU2282245C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Multi-zoned involuting transformer |
| RU2312452C1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | System for controlling a group of electric motors for water pumps |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11133704B2 (en) | 2018-10-30 | 2021-09-28 | Crrc Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co., Ltd. (Cn) | Synchronous soft-start networking control strategy for parallel auxiliary converters of EMU |
| RU2764694C1 (en) * | 2018-10-30 | 2022-01-19 | СиЭрЭрСи ЦИНДАО СЫФАН РОЛЛИН СТОК РИСЁРЧ ИНСТИТЬЮТ КО., ЛТД. | Method for network control of synchronous smooth start-up for converters of own needs of motor-car rolling stock connected in parallel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11605953B2 (en) | Smart power system | |
| CN104167920B (en) | With the shared electric power converter of transition controlled sagging electric current between regulation set point | |
| CN102687361A (en) | Selecting a single AC source for a switching power supply | |
| Poblete et al. | Distributed neural network observer for submodule capacitor voltage estimation in modular multilevel converters | |
| Meradi et al. | Sliding mode and fault tolerant control for multicell converter four quadrants | |
| Hernández-Márquez et al. | Bidirectional Tracking Robust Controls for a DC/DC Buck Converter‐DC Motor System | |
| RU2565598C1 (en) | Control system of group of electric drives with parallel control channels | |
| WO2020195552A1 (en) | Servo power supply system | |
| Dilmi et al. | Interval Type-2 fuzzy logic-second order sliding mode based fault detection and active fault-tolerant control of brushless DC motor | |
| US10890164B2 (en) | Systems and methods for remotely managing wind power generation | |
| EP3005544A1 (en) | Power system with adaptive control | |
| US10374543B2 (en) | Ultracap-based solutions for ride-through of synchronous machine drives | |
| US7932689B2 (en) | Motor drive system for driving motor provided with a plurality of windings | |
| DE102014102869A1 (en) | Rotating electrical machine with a function for detecting abnormalities in a switching element | |
| RU2312452C1 (en) | System for controlling a group of electric motors for water pumps | |
| CN118191454A (en) | Test setup for simulating motor phase currents to test power electronic controllers | |
| RU2251206C2 (en) | Control system for group of water-pump induction-motor drives | |
| Wang et al. | Fuzzy iterative learning fault tolerant control for batch processes with different types of actuator faults | |
| RU2282245C1 (en) | Multi-zoned involuting transformer | |
| RU2546084C1 (en) | Multi-zone integrating regulator | |
| RU2342773C1 (en) | Voltage multiplexer | |
| GB2596735A (en) | Reallocation of regulator phases within a phase-redundant voltage regulator apparatus | |
| Mircea et al. | Fault tolerant electrical machines. State of the art and future directions | |
| Muniraj et al. | Neural network based speed control for 6/4 switched reluctance motor | |
| RU2385521C1 (en) | Method and device for protecting microprocessor systems of railway automatic equipment from hardware and software dysfunction and device for comparing paraphase signals with protection from hazardous failure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160821 |