Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием частоты вращения Советский патент 1984 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к системам автоматического управления реверсивными электроприводами Тока, работающими в режимах частот пусков и торможений.

К таким электроприводам относятся, например, электроприводы буровы лебедок установок глубокого бурения В приводе таких механизмов находит применение электропривод с нереверсивным тиристорным преобразователем в силовой цепи, .в котором изменение направления вращения осуществляется по цепи возбуждения двигателя.

Известен электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием и реверсом поля -двигателя, система управления которым выполнена по принципу подчиненного регулирования и содержит контур рёгулирования ток якоря с регулятором и датчиком тока якоря, контур регулирования частоты вращения с регулятором и датчиком частоты вращения и контур регулирования тока возбуждения с регулятором и датчиком тока возбуждения. В связи с особенностями электропривода с реверсом поля двигателя в систему управления введен блок выделения модуля сигнала на выходе регулятора частоты вращения. Задающий сигнал на вход регулятора тока возбуждения поступает с вызова регулятора частоты вращения, а его знак формируется с помощью релейног элемента. Блокирование тока якоря в тех случаях, когда при имеющемся направлении потока не может быть создан момент требуемого направления, осуществляется с помощью ключе вого элемента и управляющего им релейного элемента, который определяе знак тока возбуждения двигателя. Кроме того, в электропривод введена цепь гибкой обратной связи по напряжению, подключенная к входу регулятора тока якоря, которая предназначена для компенсации внутренней обратной связи по ЭДС двигателя, чт благоприятно сказывается на формировании тока якоря в переходных процессах, связанных с реверсом и тормжением 1 ,

Однако наличие дополнительного контура параллельной коррекции усложняет наладку электропривода.

Известен также электропривод с двухзонным регулированием частоты вращения и последовательно включенными регулятором частоты вращения, регулятором тока якоря и регуляторо напряжения в цепи управления нереверсивного преобразователя, питающего якорную цепь двигателя, а также регулятор тока возбуждения, включенный в цепь управления реверсивным преобразователем. Дополнителный контур регулирования напряжения

обеспечивает стабильную работу системы в режиме прерывистых токов. Токоограничение при разгоне, реверсе и торможении электропривода осуществляется функциональным ограничителем, воздействующим на задатчик интенсивности, который включен на выходе регулятора частоты вращения. Участие задатчика интенсивност в работе электропривода в режимах разгона электропривода оправдано при необходимости ограничивать скорость нарастания сигнала задания тока якоря при пуске по условиям коммутации. Если этого не требуется то наличие задатчика интенсивности приводит к снижению быстродействия электропривода t2J.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием частоты вращения содержащий питающий якорную цепь электродвигателя нереверсивный преобразователь, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемый ключ, блок выделения модуля и регулятор тока якоря, реверсивный преобразователь в цепи возбуждения двигателя, в цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения, подключенные к входам соответствую1ЦИХ регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбужд ния, а также два знакочувствительны релейных элемента, вход первого из которых подключен к выходу регулятора частоты вращения, а вход второго - к выходу датчика тока возбуждения, два лотических элемента И и логический элемент ИЛИ, при этом два выхода каждого знакочувствительного релейного элемента подключены к-входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа.

С целью увеличения срока служьь электродвигателя и повышения надежности в электропривод дополнительно введены два задатчика интенсивности два звена подзаряда и два ключа, которые управляются блоком управления реверсом. Задатчики интенсивности включены между регулятором частоты вращения и регулятором тока якоря и предназначены для ограничения скорости изменения задающе17о сигнала на входе регулятора .тока якоря в переходных режимах C3J.

Оба задатчика интенсивности участвуют в работе электропривода как в режиме пуска, так и при реверсе и торможении. Если по условиям

коммутации необходимо ограничивать скорость нарастания сигнала задания тока якоря при пуске, то эта мера является оправданной, однако для электропривода.буровой лебедки ограничивать производную тока якоря при пуске не требуется. Это объясняется тем, что получаемые без дополнительного ограничения производные меньше допустимых по условиям коммутации. Поэтому в случае применения рассматриваемого электропривода перходные процессы при пуске будут затянуты без надобности, что приведет к заметному снижению производительности механизма.

Цель изобретения - повышение быстродействия электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод постоянног тока с двухзонным регулированием частоты вращения, содержащий электрдвигатель, подключенный к якорной цепи электродвигателя нереверсивный преобразователь, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемый ключ, блок выделения модуля и регулятор тока якоря, реверсивный преобразователь в цепи возбуждения двигателя, в цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частот вращений, тока якоря и тока возбуждения, а также два знакочувствительных релейных элемента, вход первого из которых подключен к выходу регулятора частоты вращения, а вход второго - к выходу датчика тока возбуждения, два логических элемент И и логический элемент ИЛИ, при этом два выхода каждого знакочувствительного релейного элемента подключены к входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющиЛ входом управляемого ключа введены операционный усилитель с двумя цепями обратной связи, одна из которых содержит резистор, а другая - последовательно соединенны резистор и конденсатор, управляемый переключатель, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ и блок задержки, при этом операционный усилитель включен между первым управляемым ключом и блоком выделения модуля, управляемый переключатель включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усилителя, причем выходы каждого из знакочувствительных элементов подключены также к входам двух введенных логических элементов И, соединенных своими выходами с входами логического элемента ИЛИ, выход которого в свою очередь через блок задержки связан с управляющим входо управляемого переключателя.

На чертеже изображена блок-схема электропривода.

Электропривод содержит питающий

якорную цепь электродвигателя 1 нереверсивный преобразователь 2, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик 3 интенсивности, регулятор 4 частот вращения, управляемой ключ 5, блок 6 вьщеления модуля и регулятор 7 тока якоря, реверсивный преобразователь 8, к которому подключена обмотка 9 возбуждения электродвигателя 1, и в цепь управления которого включен регулятор 10 тока возбуждения, подключенные к входам соответствующих регуляторов датчик 11 частты вращения (тахогенератор, датчик 12 тока якоря и датчик 13 тока возбуждения, а также два знакочувствительньох релейных элемента 14 и 15. Вход релейного элемента 14 подключе к выходу регулятора 4 частоты вращения, а ВХОД релейного элемента 15 к выходу датчика 13 тока возбуждени Электропривод содержит также ло гические элементы И 16 и 17 и логический элемент ИЛИ 18, при этом выходы знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 подключены к входам логических элементов И 16 и 17, выходы которых в свою очередь соединены с входами логического элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа 5. В электропривод введены операционный усилитель 19 с двумя цепями обратной связи, одна 20 из которых содержит резистор, а другая 21 - последовательно соединенные резистор и конденсатор, управляемый переключатель 22, логические элементы И 23 и 24, логический элемент ИЛИ 25 и блок 26 задержки, при этом операционный усилитель 19 включен между управляемлм ключом 5 и блоком 6 выделения модуля, управляемый переключатель 22 включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усилителя, причем выходы знакочувствительных релейньис элементов 14 и 15 подключены также к входам логических элементов И 23 и 24, соединенных своими выходами с входамилогического элемента ИЛИ 25, выход которого, в свою очередь, через блок 26 задержки связан с управляющим входом управляемого переключателя 22. Датчики 12 и 13 тока якоря и тока возбуждения подключены к шунтам 27 и 28.

Электропривод работает следующим образом. Пусть полярность сигнала на выхо .р,е задатчика 3 интенсивности такова, что на выходе регулятора 4 час тоты вращения появляется сигнал положительной полярности, который задает ток возбуждения также положительной полярности. При этом на первом выходе знакочувствительного релейного элемента 14 появляется сигнал логической единицы, а на втором, - нуля, на первом выходе :знакочувствительного релейного эле мента 15 появляется сигнал логичес кой единицы, а на втором - нуля. Соответственно на выходе логическог элемента И 16 имеется сигнал логиче кого нуля, на выходе логического элемента И 17 - сигнал логической единицы, на выходах третьего 23 и четвертого 24 логических элементо И, второго логического элемента ИЛИ 25 и блока 26 временной задержк имеются сигналы логического нуля. Благодаря этому управляемый ключ 5 за1 ыкается, а переключатель 22 нахо дится в положении, когда в обратную связь.20 операционного усилителя 19 включен резистор. Электропривод разгоняется с максимально допустимым ускорением и работает в двигательном режиме в первом квадранте механической харак теристики. Работа в двигательном режиме в третьем квадранте механической характеристики определяется отрицательной полярностью сигнала на выходе регулятора 4 частоты вращения и отрицательной полярностью тока возбуждения, что приводит к появлению сигнала логической единиц на выходах элементов 16. и 18 и логи ческого нуля на выходах логических элементов LI,23 - 25 и блока 26 задержки. При этом ключ 5 также замкнут, а переключатель 22 находится в положении, когда в цепь обратной связи 20 усилителя 19 включен рези тор. Таким образом, как в первом, та и в третьем квадрантах темп разгон электропривода определяется характе ром изменения сигнала на выходе задатчика 3 интенсивности. Рассмотрим работу электропривод при торможении. Пусть электропривод работает в первом квадранте механической хара теристики. Изменение сигнала задан частоты вращения до нуля приводит к тому, что полярность сигнЕша на выходе регулятора 4 частоты вращения изменяется с положительной на отрицательную. Величина этого сигнала максимальна и равна уровню ограничения регулятора 4. Сигнал с выхода регулятора 4 частоты вращения подает команду на реверсирование тока возбуждения двигателя. В течение промежутка времени, когда ток возбуждения двигателя уменьшается до нуля, полярность сигналов на входе знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 такова, что на выходе первого элемента ИЛИ 18 появляется сигнал логического нуля, а на выходе блока 26 задержки логической единицы. При этом ключ 5 размыкается, а переключатель 22 переходит в положение, когда в цепь обратной связи усилителя 19 включается параллельная цепь 21. Начинается бестоковая пауза, которая длитря до тех пор, пока ток возбуждения не изменяет полярность на отрицательную, соответствующую полярности сигнала на выходе регулятора 4 частоты вращения. Полярность сигналов на входе знакочувствительных релейных элементов 14 и 15 такова, что появляется сигнал логической единицы на выходе элемента ИЛИ 18, а сигнал логического нуля на выходе элемента ИЛИ 25. При этом ключ 5 замыкается, а переключатель 22 в течение времени задержки блока 26 остается в прежнем положении. Поэтому скорость изменения задающего сигнала на входе регулятора 7 тока якоря определяется постоянной времени цепи 21, включенной в обратную связь усилителя 19. Благодаря этому осуществляется ограничение производной тока якоря двигателя. Якорный преобразователь плаЪно переходит в инверторный режим, а электропривод работает в режиме рекуперативного торможения до полной остановки. Режим, связанный с реверсом направления вращения,отличается от рассмотренного режима торможения только тем, что привод не останавливается, а разгоняется в противоположном направлении до заданного значения частоты вращения. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение производительности электропривода с реверсом поля двигателя за счет более интенсивного разгона при пуске.

, 1977, с.10 -12. 2.Вапдырев А.С. и. др. Опыт внедрения электропривода постоянного тока с реверсом поля возбуждения.- , В кн.Автоматизированный электропривод, Бып. 2, 1978, с. 64 - 72. 3.Авторское свидетельство СССР 904169, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержа1:;ий электродвигатель, подключенный к якорной цепи электродвигателя нереверсивный преобразователь, в цепь управления которого введены последовательно включенные задатчик интенсивности, регулятор частоты вращения, управляемлй ключ, блок выделения модуля и «регулятор тока якоря, реверсивный преобразователь в цепи возбуждения двигателя, в цепь управления которого включен регулятор тока возбуждения. подключенные к входам соответствующих регуляторов датчики частоты вращения, тока якоря и тока возбуждения, а также два знакочувствительных релейных элемента, вход первого из которых подключен к выходу регулятора частоты вращения, а вход второго - к выходу датчика тока возбуждения, два логических элемента И и логический элемент ИЛИ, при этом два выхода каждого знакочувствительного релейного элемента подключены к входам двух логических элементов И, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, отличаS ющийся тем, что, с целью повышения быстродействия электропривода, в него введены операционный усилител с двумя цепями обратной связи, одна из которых содержит резистор, а другая - последовательно соединенные а резистор и конденсатор, управляемый переключатель, два логических элемента И, логический элемент ИЛИ и блок задержки, при этом операционный усилитель включен между первым управ0 ляемым ключом и блоком выделения модуля, управляемый переключатель 4 СЛ включен последовательно в две цепи обратной связи операционного усили( теля, причем выходы каждого из знакочувствительных элементов подключены также к входам двух введенных логических элементов И, соединенных своими выходами с входами логического, элемента ИЛИ, выход которогоВ свою очередь через блок задержки связан с управляющим входом управляемого переключателя.