Автоматизированный тиристорный электропривод постоянного тока и способ управления им Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

ным выходом задатчика тока, а выход с вторым входом первого дешифратора и входом второго дешифратора, соединенного по выходу с входом синхронизации триггера, связанного по выходу с третьим входом первого дешифратора логический и числовой выходы которог соединены соответственно с входами селектора и сумматора, связанного вторым входом с выходом второго счетчика, а выходом через третий дешифратор и преобразователь коднапряжение - с вторым входом формирователя сигналов управления, третий вход которого соединен со счетным входом второго счетчика и с выходом генератора, четвертый вход - с вторым входом элемента разнозначности и потенциальным выходом задатчика тока а выход - со счетным входом первого счетчика, вторым входом второго дешифратора и входом распределителя сигналов управления тиристорами, связанного -по второму входу с выходо селектора, а по выходу - с тиристорным преобразователем.

2.Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что блок определения противоЭДС соединен

с пятым входом формирователя сигналов упр авле ния.

3.Способ управления автоматизированным тиристорным электроприводом постоянного тока, заключающийся в том, что контролируют напряжение сети, в соответствии с ним вырабатывают синхронизирующие импульсы, затем формируют напряжения управления тиристорами преобразователя и подают на электродвигатель соответствующее напряжение, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности управления электроприводом при одновременном повьшшнии его надежности и производительности, дополнительно определяют знаки противоЭДС и задания тока электродвигателя,фиксируют момент изменения знака задания тока ,выделяют шесть последовательных интервалов между моментами ест1

ственной коммутации,определяют линейн напряжения, имеющие начальные углы в 180, 120 и 60 эл.град. на данном интервале, с начала очередного интервала или с момента изменения знака задания тока непрерывно определяют текущий угол очередного подаваемого на электродвигатель линейного напряжения, в качестве которого используют сначала линейное напряжение с начальным углом в 180 эл.град. при несовпадении знака противоЭДС и задания тока или с начальным углом в 120 эл.град. при совпадений знаков ПротивоЭДС и задания тока, а после начала подачи на электродвигатель одного из этих напряжений в качестве очередного подаваемого напряжения последовательно используют линейные напряжения с начальными углами, меньшими начального угла поданного перед этим линейного напряжения на 60 эл.град., вплоть до подачи на нагрузку линейного напряжения с начальным углом 60 эл.град., используя каждое полученное значение текущего угла, в зависимости от задания тока в соответствии с выражением

, .zSiHWt Uo)где i, - относительный ток нагрузки; Tj электромагнитная постоянная

времени цепи нагрузки; tJ - круговая частота питающей

сети;

t - текущее время; UQ - угол открывания тиристора, измененный от начала синусоиды напряжения; t -относительная противоЭДС определяют требуемый момент подачи на электродвигатель соответствующего очередного линейного напряжения, при наступлении каждого момента формируют напряжение управления тиристорами преобразователя и подают на электродвигатель соЬтветствующее линейное напряжение. 11 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления координатами автомати зированного электропривода постоянно го тока. Целью изобретения является повышение точности управления электропри водом при одновременном повышении его надежности и производительности На фиг. 1 представлена структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - распределение фазных напряжений А, В и С по тиристорам преобразователя (d временная диаграмма напряжений, векторная диаграмма напряжений, В - нумерация тиристоров встречнопараллельной мостовой схемы, г - таб лица соответствия рабочих линейных напряжений и включаемых пар тиристоров). . Устройство, реализующее способ, содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю 2, синхронизатор 3 с напряжением сети, формирователь 4 сигнала управления, датчик 5 тока и блок 6. определения противоЭДС, генератор 7, счетчик 8, сумматор 9, дешифратор 10, преобразователь 11 код-напряжение, задатчик 12 тока, счетчик 13, дешифратор 14, триггер 15, дешифратор 16, формирователь 17 знака противоЭДС, .элемент 18 равнозначности, селектор 19, распределитель 20 сигналов управ ления тиристорами, причем выход датчика 5 тока соединен с первым входом формирователя 4 сигналов управления, а выход блока 6 определения противоЭДС через формирователь 17 знака противоЭДС - с входом элемента 18 равнозначности, связанного по выходу с информационным входом триггера 15 и входом дешифратора 16, причем потенциальный выход синхронизатора 3 с напряжением сети соединен с входом селектора 19, а импульсный выход с входами установки в нулевое состояние счетчиков 8 и 13, второй вход установки в нулевое состояние счетчика 13 связан с импульсным выходом задатчика 12 тока, а выход - с вторы входом дешифратора 16 и входом дешиф ратора 14, соединенного по входу с входом синхронизации триггера 15, связанного по выходу с третьим входом дешифратора 16, логический и 52 числовой выходы которого соединены соответственно с входами селектора 19 и сумматора 9, связанного вторым входом с выходом счетчика В, а выходом через дешифратор 10 и преобразователь 11 код-напряжение - с вторым входом формирователя 4 сигналов управления, третий вход которого соединен со счетным входом счётчика 8 и с выходом генератора 7, четвертый вход - с вторым входом элемента 18 равнозначности и потенциальным выходом задатчика 12 тока, а выход - со счетным входом счетчика 13, вторым входом дешифратора 14 и входом распределителя 20 сигналов управления тиристорами, связанного по второму входу с выходом селектора 19, а по выходу - с входом тиристорного преобразователя 2, Кроме того, блок определения противоЭДС соединен с пятым входом формирователя 4 сигналов управления. Способ осуществляют следующим образом. Сначала выделяю, например, по условию попарной положительности значений каждых двух линейных напряжений сети, сдвинутых относительно друг друга на угол 120 эл.град., шесть последовательных во времени интервалов дискретности между моментами естественной коммутации. При этом в каждом выделенном текущем интервале дискретности, например интервале АВ (фиг. 2d), равном интервалу между моментами естественной коммутации Т, в общем случае в произвольный момент времени могут быть подключены к нагрузке любые из шести линейных напряжений АВ, АС, ВС, ВА, СА или СВ. Однако, практически, при выборе рабочего линейного напряжения исключают из рассмотрения те напряжения, подключение которых к нагрузке заведомо нецелесообразно, т.е. напряжения, имеющие начальные углы в 0,240 и 300 эл.град. или в рассматриваемом интервале АВ-АС, ВС и ВА. Далее определяют линейные напряжения, имеющие начальные углы в 180, 120 и 60 эл.град. на данном интерв.але. Из оставшихся трех линейных напряжений в качестве рабочего сначала целесообразно выбрать то, у которого началь;1ый угол больше, так как при этом до1стигаемый ток меньше, а в

случае необходимости от этого тока можно перейти к,большему при подклюг чении следующего по уменьшению начального угла линейного напряжения, практически без потери быстродействия, 06 ратный же переход невозможен.

С начала очередного инаервала или с момента изменения знака задания ток непрерывно определяют текущий угол очередного подаваемого на электродвигатель линейного напряжения, в качестве которого используют сначала линейное напряжение с начальным углом в 180 эл.град. - при несовпадении знаков противоЭДС и задания тока или с начальньм углом в 120 эл.град. - при совпадении знаков противоЭДС и задани тока, так как в последнем случае линейное напряжение с начальным углом в 180 эл.град. не может быть подключено к электродвигателю, поскольку напряжение на соответствующих тиристорах, определяемое как алгебраическая сумма линейного напряжения и противоЭДС, всегда отрицательно,

После начала подачи на электродвигатель одного из этих напряжений в качестве очередного подаваемого напряжения последовательно используют линейные напряжения с начальными углами, меньшими начального угла поданного перед этим линейного напряжения на 60 эл.град., вплоть до подач на электродвигатель линейного напряжения с начальным углом в 60 эл.град

Текущие углы линейных напряжений могут быть определены, например, суммированием значения соответствующего начального угла с внутриинтервальным углом, отсчитываемым от начала текущего интервала.

Затем, используя каждое полученное значение текущего угла, в зависимости от задания тока определяют требуемьй момент подачи на электродвигатель соответствующего очередного линейного напряжения, например, используя его теку1ций угол в качестве начального условия для решения дифференциального уровня, определяющего поведение тока электродвигателя на интервале проводимости выбранного линейного напряжения, и сравнивая результаты решения с заданием тока электродвигателя.

При наступлении каждого такого момента формируют сигнал управления.

подаваемый на тиристоры преобразователя.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Синхронизатор 3 с напряжением сети по одному выходу выдает синхронизирующие импульсы в момент естественной коммутации, а по другому выходу - потенциальный сигнал, идентифицирующий текущий интервал напряжения сети. В начале очередного интервала по импульсному сигналу синхронизатора 3 устанавливаются в нулевое состояние счетчик 8 внутриинтервального угла и счетчик 13 сигналов управления. Последний устанавливается в нулевое состояние по второму входу импульсным сигналом задатчика 12 тока в моменты изменения знака задания тока, формируемого задатчиком 12 тока. Выходной сигнал счетчика 13 поступает на вход дешифратора 14 начального угла, на другой вход которого подается с выхода элемента 18 равнозначности результат сравнения знаков противоЭДС и задания тока.

С помощью дешифратора 16 выбирается очередное подаваемое на электродвигатель линейное напряжение с начальным углом в 180, 120 или 60 эл.град.

При нулевом состоянии счетчика 13 выбирается линейное напряжение с начальным углом в 180 эл.град., если знаки противоЭДС и задания тока не совпадают, или с начальным углом в 120 эл.град., если знаки противоЭДС и задания тока совпадают. Причем в качестве блока определения противоЭД 6 может использоваться либо датчик скорости, либо датчик противоЭДС.

Логический выход дешифратора 18 идентифицирует выбранное линейное напряжение, а потенциальньй выход

задает значение соответствуквдего начального угла.

Далее на выходе сумматора 9 непрерывно определяется текущий угол выбранного линейного напряжения путе суммирования внутриинтервального угл отсчитываемого от начала очередного интервала в счетчике 8, с начальным углом.

с помощью дешифратора 10 текущего угла и преобразователя 11 код-напряжение выполняется цифроаналоговое функциональное преобразование угла.

например в косинус этого угла. Выходной сигнал преобразователя i1 код-напряжение поступает на вход формирователя 4 сигналов управления, на другие входы которого подаются сигналы с датчиком тока определения противоЭДС, задатчика 12 тока и генератора 7. Формирователь 4 сигнала управления определяет момент подключения к электродвигателю выбранного линейного напряжения и формирует импульс управления, который поступает на вход распределителя 19 сигналов управления тиристорами, счетный вход счетчика 13 сигналов управления и вход дешифратора 14 числа сигналов управления. Выход дешифратора 14 связан с входом синхронизации триггера 15, информационный вход которого соединен с выходом элемента 18 равнозначности. Триггер 15 запоминает результат сравнения знаков противоЭДС и задания тока, имевший место в момент формирования первого с начала интервала или с момента изменения знака задания тока сигнала управления. Его выход связан с третьим входом дешифратора 16.

После запоминания в счетчике 13 первого сигнала управления с учетом состояния триггера 15 в качестве очередного подаваемого напряжения последовательно выбираются линейные напряжения с начальными углами, меньшими

начального угла выбранного перед этим линейного напряжения на 60 эл. град. Вплоть до выбора линейного напряжения с начальным углом в 60 эл.град.

После запоминания третьего сигнала управления счетчик 13 не должен менят своего состояния вплоть до появления одного из сигналов установки в нулево состояние. Логический выход дешифратора 16 связан с входом селектора 19 номеров рабочих тиристоров, второй вход которого соединен с потенциальны выходом синхронизатора 3. В селекторе 19 определяются линейные напряжения с начальными углами в 180, 120 и 60 эл.град. на данном интервале дискретности и выбираются рабочие тиристоры, соответствующие выбранному линейному напряжению.

Выходной сигнал селектора 19 поступает на второй вход распределителя 20 сигналов управления, с выхода которого сигналы управления подаются на соответствующие тиристоры преобразователя 2.

Применение предлагаемого способа управления тиристорным электроприводом постоянного тока и устройства на его основе позволяет повысить точность управления координатами электропривода при одновременном повышении его надежности и производительности.

1. Автоматизированный тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, датчики координат электропривода, связанные с формирователем сигналов управления, выход которого через распределитель сигналов управления тиристорами соединен с входом тиристорного преобразователя, дешифратор, связанный с формирователем сигналов управления, синхронизатор с напряжением сети, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности управления электроприводом при одновременном повышении его надежности и производительности, в него дополнительно введены генератор, два счетчика, сумматор, два дешифратора, преобразователь коднапряжение, задатчик тока, триггер, формирователь знака противоЭДС, элемент равнозначности, селектор, формирователь сигналов управления выполнен решаю1цим дефференциальное уравне-т ние di --Sih(cJt + Uo)-t dt -относительный ток нагрузки; L -электромагнитная постоянная Т i времени цепи нагрузки; круговая частота питающей Lj (Л сети; t текущее время; Uo E угол открывания тиристора, измеренный от начала синусоиды напряжения; относительная противоЭДС, а датчики координат электропривода выполнены в виде датчика тока и блока определения противоЭДС, причем ход датчика тока соединен с первым 4 входом формирователя сигналов управсд ления, а выход блока определения противоЭДС через формирователь знака противоЭДС - с входом элемента равнозначности, связанного с информационным входом триггера и первым входом первого дешифратора, причем потенциальный выход синхронизатора с напряжением сети соединен с входом селектора, а импульсный выход - с входами установки в нулевое состояние обоих счетчиков, второй вход установки в нулевое состояние первого счетчика связан с импульс