Нереверсивный вентильный электропривод постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02M9/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к нереверсивным вентильным электроприводам постоянного тока, работающим в режиме ударных нагрузок и применяется в металлургической, бумажной и других отраслях промышленности.

Известно устройство управления нереверсивным регулируемым электроприводом постоянного тока, содержаще контур сравнения сигнала обратной связи по частоте вращения двигателя с задающим сигналом, два усилителя на выходе указанного контура, подсоединенного к системе управления вен тилями, один из которых снабжен устройством коррекции, а также Логическую схему ИЛИ и блокирующий диод Г13.

В дЪнном электроприводе при увеличении частоты вращения электродвигателя в режиме сброса нагрузки вентильный преобразователь переводят в инверторный режигл. При этом электромагнитная энергия рекуперируется в сеть, и электромагяитный момент электродвигателя форсированно уменьшается к нулю, что частично снижает перерегулирование по частоте вращения, так как оно возникает и под действием высвобожденной энергии уПругодеформиррванных элементов электромеханической системы электропривода. Последующее восстановление заданной- частоты вращения в нереверсивном peгyлиpye дoм электроприводе постоянного тока сопровождается возникновением пиков тока и бестоковых зон.

При эксплуатации электропривода возможно ударное приложение нагрузки во время бестоковой зоны, когда электропривод неупр1авляем и зазоры в сочленениях разо1«а вуты из-за колебаний упругих элементов электромеханической системы электропривода. Вследствие чего увеличивается динамическое падение и перерегулирование частоты вращения электродвигателя, что отрицательво сказывается на технологическом процессе. Кроме того, замыкание зазоров при ударном приложении нагрузки сопровождается возникновением недопустимых динамических усилий в электромеханической системе электропривода, что влечет за собой снижение надежности электромеханической систекаа электропривода в целом..

Известно устроЯ1ство управления нереверсивным вентильным электроприводом постояиного тока, содержащее двухконтурную систему подчиненного регулирования с регуляторами тока и/частоты вращения, систему импульсно-фазового управления, а также цепочку, состоящую из последовательно включенных стабилитб)она и диода, подключенную параллельно цепи обратной связи регулятора частоты вращения f2J. ,

В указанном устройстве в режиме сброса нагрузки напряжение регулятора частоты вращения ограничивается на заданном уровне цепочкой, состоящей из включенных последовательно стабилитрона и диода.

Таким образ эм, удается сократить время изменения напряжения на выходе регуляторов частоты вращения и тока при ударном приложении нагрузки во время бестоковой паузы от максимально возможного значения до значения, при котором ЭДС преобразова теля превысит ЭДС двигатела. Но этого времен достаточно для того, чтобы частота вращения электродвигателя снизилась относительно заданного значения к моменту появления тока и ее восстановление произошло с перерегулированием, а значит снова возникла бестоковая зона.

Однако указанное устройство не I позволяет устранить возникновение пиков тока и бестоковых зон в режиме сброса нагрузки, а также повысить качество переходного процесса при ударном приложении нагрузки, что приводит к отклонению показателе качества переходных процессов при регулировании частоты вращения от предписанных технологий и к снижению надежности электромеханической системы электропривода в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого включены блок зсщания частоты вращения, первый узел сравнения регулятор частоты враиения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульсно-фазового управлег-ч ния, а также управляемый ключ, управ ляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гистерезиСной характеристикой, подключенного к выходу первого узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя, подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения СЗ}.

В известном электроприводе управляемый ключ включен между входом и выходом регулятора частоты вращения. Указанный управляемый ключ при перерегулировании частоты вращения в режиме сброса нагрузки или перезадания частоты вращения не препятствует изменению полярности напряжения на выходе регулятора частоты вращения, что приводит в нереверсивном электроприводе к возникновению бестоковых зон и пиков тока При эксплуатации электропривода возможно ударнОе приложение нагрузки сразу после

сброса нагрузки во время бестоковой зоны, когда регуляторы тока и частоты вращения находятся в насыщении.

За время, необходимое для изменения напряжения на выходе регулятора тока и частоты вращения от максималь но возможной величины до величины, при которой ЭДС преобразователя превысит ЭДС двигателя, частота вращения электродвигателя снижается под действием момента нагрузки, так как ток двигателя отсутствует. Поэтому динамическое падение и перерегулирование частоты вращения двигателя значительно возрастают, в результате чего показатели качества регулирЬвания частоты вращения ухудшаются и не удовлетворяют требованиям технологического процесса. Кроме того, замыкание зазоров в сочленении при ударном приложении нагрузки сопровождается возникновением недопустимо больших динамических усилий в электромеханической системе электропривод что приводит к снижению надежности электромеханической системы электропривода в целом.

Цель изобретения - уменьшение динамического падения и перерегулирования частоты вращения и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем,ЧТО в нереверсивный вентильный электропривод постоянноготока, содержа1дай электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого включены блок задания частоты вращения, первы узел сравнения, регулятор частоты вращения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульснофазового управления, а также управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, подключенного к выходу первог узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя, подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения, введен второй управляемый клю управляющий вход которого соединен с выходом упомянутого релейного элемента с гистерезисной характеристикой, при этом первый управляекый . ключ вклю1чен между первым узлом сравнения и входом регулятора частоты вращения, второй управляеьвлй ключ 1между выходом регулятора частоты вращения и вторым узлом сравнения, причем вывод второго управляеглого ключа, подключенный к второму узлу сравнения, соединен также с вторым входом релейного элемента. ; На чертеже предстгьвлена схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель I, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю 2, в цепь управления которого включены блок 3 задания частоты вращения; узел 4 сравнения, регулятор 5 частоты вращения, узел б сравнения, ре-гулятор ;7 тока и систему 8 импульсно-фазового управления, а также управляекый ключ 9, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента 10 с гистерезисной характеристикой. К входам узлов 4 и 6 сравнения подключены датчики 11 и 12 соответственно частоты вращения и тока якоря электродвигателя. Электропривод содержит также управляемой ключ 13, управляющий вход которого соединен также с вы ходом релейного элемента 10.

Управляемый ключ 9 включен между узлом 4 сравнения и входом регулятора 5 частоты вращения, а управляемый ключ 13 - между выходом регулятора 5 частоты вращения и узлом 6 сравнения, причем выход управляемого ключа 13, подключенный к узлу 6 сравнения, соединен также с входом упомянутого релейного элемента через сумматор 14.

Электропривод работает следующим образом.

В установившемся режиме при наличии момента статической нагрузки напряжение на входах регулятора 7 тока и регулятора 5 частоты вращения близко к нулю, а напряжение на выходах этих регуляторов соответствует величине момента статической нагрузки, т.е. напряжение на выходе регулятора 5 положительно и превышает уровень, соответствующий порогу срабатывания релейного элемента 10. Следовательно, на вход релейного элемента 10 с выхода сумматора 14 поступает положительное напряжение и на его выходе формируется сигнал 1, который поступает на управляющие входы ключей 9 и 13 и удерживает их в замкнутом состоянии. Таким образом в установившемся режиме при наличии момента статической нагрузки ключи . 9 и 13 не влияют на работу регулятор 5 частоты вращения и всего устройства в целом.

В момент сброса нагрузки вследствие перерегулирования частоты вращения электродвигателя 1 напряжение на выходе узла 4 сравнения становитс отрицательным, а напряжение на выход регулятора 5 частоты вращения начинает уменьшаться. В момент времени, когда это напряжение снизится до уровня, соответствующего режиму холостого хода, т.е. достигне величины Up44 3 XX KT, где Цри - напряжение на выходе регулятора частоты вращения, соответствующее мсзменту холостого хода; холостого хода электропривода К .|. коэф(циент обратной связи по току, на

НЕРЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЬШ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, qoдержаешй: электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю, в цель управления которого включены блок задания частоты вращения, первый узел сравнения, регулятор частоты вращения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульснофазового управления, а также первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гисТерезисной характеристикой , подключенного к вьжоду первого узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя, подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамического падения и перерегулирования частоты вращения и повышения надежности электропривода, в него введен второй управляемой ключ, управлякяций вход которого со-, единен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, при этом первый управпяетЛ ключ включен между первым узлом сравнения i и входом регулятора частоты вращения, второй управляемый ключ - между выходом регулятора частоты вращения и вторым узлом сравнения, причем вывод второго управляемого ключа, подключенный к второму узлу сравнения, соединен также с входом релейного элемента. О Эд со