Реверсивный вентильный электропривод Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

1 - 1 Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в реверсивных вентильных электроприводах постоянного и переменного тока Известен реверсивный электропривод-, содержащий вьтрямительно-инверторный тиристорный преобразователь, блок регулирования скорости и тока, входы которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через управляющий орган подключен на вход системы импульсного-фазового управления вьшрямителем. В двигательном режиме электропривода группа тиристоров преобразователя подключенная к сети, работает вьтрямителем, а группа тиристоров, подключенная к двигателю, инвертором. При торможении электропривода режим работы тиристоров преобразователя меняетсяо При холостом ходе двигателя в процессе отработки рассогласования по.скорости смена режимов работы преобразователя происходит практичес ки мгновенно (отсутствует блокировка по току), При этом переключение режимов работы групп тиристоров может совпасть с моментом, когда наибольшая амплитуда пульсации напряжения на выходе выпрямителя совпадает с наибольшим провалом противо-ЭДС и возникав; неуправляемый бросок тока, определяемый разностью их мгно венных значений, которьй может достичь не только максимального тока двигателя, но даже и ттоевысить устав ку срабатывания токовой защиты. Брос ки тока вызывают также дополнитель-: ный нагрев двигателя. Особенно отчетливо данное явление проявляется на высоких скоростях-, где ЭДС двигателя достаточно веЛика. Для устранения данных яйлений характеристики системы импульсно-фа 3оного управления вьтрямителя в дви гательном и тормозном режимах следует раздвинуть таким образом, чтобы напряжение на выходе вьтрямителя перекличения режима работы возрастало плавно и система автоматическского регулирования тока двиг теля успевала отработать все возмур ения. Все это в указанном устройстве достигается ступенчато введением инерционного звена и ключа C Недостатком данного устройства является то, что смещение характери тик происходит скачком и с задержкой, поэтому не во всем диапазоне скоростей обеспечиваются оптимальные динамические характеристики электропривода. Наиболее близким к изобретению техническим решением является реверсивный вентильный электропривод, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, блок регулирования скорости и тока, входы .которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через блок управления подключен к входу системы импульснрфазового управления тиристорным преобразователем С2. Особенностью вентильного электропривода являе.тся то, что с помощью источника смещения ( , воздейст вукщего на вход блока управления, исключается люфт в системе регулирования и осуществляется линеариза.ция регулировочной характеристики тиристорного преобразователя злект- ропривода. В этом случае зависимость среднего значения вьтрямлеиного тока Ijj от сигнала Ор однозначна и линейна во всем диапазоне изменения тока Ij , что позволяет получить высокое быстродействие электропривода и увеличить его полосу пропускания частот.. При таком построении систему регулирования электропривода и заданном уровне пульсаций тахогенератора выходное напряжение регуляторов пульсирует тем болыче, чем больше скорость электродвигателя, что приводит к увеличению пульсаций тока электродвигателя. Таким образом, недостатком известного электропривода является возрастание пульсаций тока, увеличивающее неравномерность скорости вращения и потери в электродвигателе,а также приводящее к появлению неустойчивости на высоких скоростях электродвигателя, что ухудшает качество регулирования и устойчивость работы вентильного электропривода. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в реверсивный вент1Шьный электропривод, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, блок регулирования скорости и тока, входы которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через блок управления подключен к входу системы импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, дополнительно введены выпрямитель и нелинейное звено с зоной нечувствительности, при этом вход выпрямителя подключен к тахогенератору, а выход через нелинейное звено с зоной нечувствительности со динен с входом блока управления. На фиг. t изображена схема элект ропривода; на фиг. 2 - диаграм «ы, пояснякщие его работу. Электропривод содержит подключен ный к источнику питающего напряжени .тиристорн преобразователь 1, блок 2 регулирования скорости и тока, входы которого соединены с задат-т чиком 3 скорости, тахогенератором 4 и датчиком 5 тока, а выход через блок 6 управления подключен на вход систе ш 7 импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем 1, дополнительно введены вьшрямитель 8 и нелинейное звено 9 с зоной нечувствительности. При этом .вход выпрямителя 8 подключен к тахогенератору 4, а его выход через нелинейное звено 9 с зоной нечувствительности соединен с входом блока 6 управления. Блок 2 регулирования скорости и тока состоит и:з регулятора 10 скоро ти, первый вход которого связан с задатчиком 3 Скорости, второй вход с тахогеяератором 4, а выход - с первым входом регулятора И тока. Второй вход регулятора Н тока чере переключатель 12характеристик соединен с выходом датчика 5 тока, а выход через узел 13 адаптации регулятора 11 тока и переключатель 14 характеристик соединен с входом бло ка (S управления. Один вход блока 15 бестокового переключения режимов работы подключ к вькоду регулятора It тока, второй вход - к датчику 16 проводимости тиристоров преобразователя 1, а вы- ход - к входам переключателей 12 и 14 характеристик. Узел 13 адаптации регул ятора ток с.остоит из функционального преобразовагеля 17 электродвигателя 18, вход которого подключен к тахогенератору 4, и нелинейного звена 19, один вход которого подключен к выходу регулятора 11 тока, а второй вход - к выходу функционального преобразователя 17 ЭЛС электродвигателя 18. Якорная обмотка электродвигателя 18 подключена к преобразователю 1. Электропривод работает следуюпчим образом. В исходном состоянии схемы задающее напряжение равно нулю, напряже вьгходе регуляторов 10 и 11 скорости тока также равны нулю, на .входе блока 6 управления,соединенном с переключателем 14 характеристик, сигнал равен нулю, равен нулю и Ьигнал с выхода нелинейного звена 9. В этом случае состояние блока 6 управления определяется сигналом с источника смещения Uj, , который выставляется такой величиной, чтобы углы регулирования тиристором преобразователя были равны l + J , Б этом случае напряжение на выходе преобразователя 1 отсутствует и электродвигатель 18 находится в неподвижном состоянии. При появлении управляющего сигнала на входе задатчика 3 скорости на выходах регуляторов скорости и тока также появляется сигнал, который через блок 6 управления и систему 7 импульсно-фазового управления вызывает изменение углов в сторону умен ения. На выходе преобразователя 1 появляется напряжение, по обмоткам якоря электродвигателя 18 начинает протекать ток и его скорость начинает увеличиваться. Направление вращения электродвигателя 18 определяет блок 15 в зависимости от полярности входного Сигнала, снимаемого с выхода регулятора 11 тока. В установившемся и переходных режимах работы на малых скоростях , дополнительно введенная цепь, состоящая из выпрямителя 8 и нелинейного звена 9, из-за зоны нечувствительности нелинейного звена 9 не всту- пает в действие и не влияет на работу элект ропривода. В этом случае регулировочные характеристики преобразователя согласованы по вез-., люфтовой кривой 1 (.фиг. 2), обеспечивающей максимальное быстродейст вне электропривода. При достижении скорости заданной величины на выход нелинейного звена 9 появляется дополнительный сигнал, который поступает на вход блока 6 управления, увеличивая значение начального угла и вводя люфт в характеристику преобразователя (кривые Э , е (фиг. 2).

Величина дополнительного сигнала в устройстве зависит от абсолютной скорости двигателя.

При работе электродвигателя 18 на холостом ходу на малых скоростях врав1ения пульсации в сигналах тахогенератора 4 и Up () по абсолютной величине малы и ими можно пренебречь. При больших скоростях, как указывалось выше, увеличивается абсолют1 ое значение пульсаций в сигнале тахогенератора 4, а следовательно, ив UPT (t) (кривая , фиг. 2). В результате при работе по линеаризованной характеристике 1 (фиг. 2) и неизменной ЭДС электродвигателя 18 появляются пульсации (сканирование) тока электродвигателя 18 i , йри этом амплитуда тока при отсутствии звеньев 8 и 9 достигла бы величины А. Однако вследствие работы звеньев 8 и 9 в характеристику, в зависимости от уровня скорости преобразователя, вводифся Люфт определенной величины (появляется семейство расширяющихся характеристик с Люфтом), что снижает уровень пульсаций тока от значе 1ий 1 до ij (фиг. 2) с амплитудой АОв этом случае снижаются нагрев электродвигателя, неравномерность его вращения и повышается устойчивость работы электропривода на

высоких скоростях, при этом следует 1 отметить, что величина токоограничения остается без изменения и--за наличия регулятора 11 тока.

5 Для компенсции изменения коэффициецта усиления в режиме прерывистых : токов введено нелинейное звено 19, сигнал на выходе которого пропорционален сумме сигналов с выходов

o регулятора 11 тока и функционального преобразователя 17 ЭДС двигателя L/C .

. - Сигнал положительной .связи по ЭДС двигателя Uc выбирается таким,

5 чтобы при холостом ходу двигателя

( Ij 0) сигнал Up бьш равен нулю. Для обеспечения этого условия функциональный преобразователь 17 ЭДС имеет арксинусную характеристику.

0 Сигнал UpT при этом определяет составляющую вьшрямительного напряжения преобразователя, затрачиваемую

на создание тока якоря (

IJd - ). Максимальное выходное дапряже5 ние регулятора 10 скорости Upc определяет уставку токоограничения.

Для согласования однополярной регулировочной характеристики системы 7 импульсно-фазового управления с

0 реверсивным сигналом иц служит переключатель 14 характеристики, управляемый блоком 15 бестокового переключения режимов работы и изменяющий полярность сигнала при перейлючении комплексов тиристорного преобразователя 1.

Использование предлагаемого электропривода позволяет улучшить их динамические характеристики, снизить неравномерность вращения электродвигателя и его нагрев путем исключения чрезмерного сканирования тока без снижения быстродействия в целом.

РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, блок регулирования скорости и тока, входы которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через блок управления подключен к входу системы импульсно-фазового шравления тиристорным преобразователем, отличающийся тем что, с целью улучшения динамических характеристик электропривода, в него дополнительно введены выпрямитель и нелинейное звено с зоной нечувствительности, при этом вход выпрямителя подключен к тахогенератору, а его выход через нелинейное звено с зоной нечувствительности соединен с входом блока управления.