Вентильный электропривод Советский патент 1986 года по МПК H02P6/06 H02P6/22 

ключ 27 к первому выходу блока 25 бестокового переключения режимов работы. Один вход блока 25 через нуЛьорган подключен к выходу регулятора скорости, а другой - к датчику 26 нуля тока выпрямителя и к вторым входам узлов 32, 33. Выходы узлов 32, 33 через логическую схему ИЛИ подключены к первому входу узла 39 регулирования длительности шунтирования. Второй вход узла 39 связан с одним входом блока 9, а третий вход через третий дополнительный.ключ IО - с другим входом блока 9, с вторьм выходом блока 25. Третий выход блока 25 соединен с одним входом блока 28 определения истинности режима работы, другой вход которого подключен к выходу блока 29 и к первому входу блока 19 определения заданного режима работы. Второй вход блока 19 соединен с первым входом блока 25, третий вход которого соединен с выходом датчика 23 нуля тока, выходом соединенногр через второй дополнительный кдаг 24 с управляющим входом основного ключа 12. Последний шунтирует регулятор .скорости. Датчик 20 тока Т 4, 5 связан через первый дополнительный ключ 21 и нелинейный элемент 22 с третьим входом блока 9. Выход блока 46 .через статический триггер 47 соединен с входом инвертирующей логической схемы 50, выход которой подключен к первым входам схем И 30, 31, Вторые входы схем И 30, 31 объединены и подключены к выходу узла 39, Третий вход схемы И 30 соединен с первым входом схемы ШШ 38, а третий вход схемы И 31 - с вторым входом схемы ИЛИ 38. В злектроприводе обеспечиваются режимы движения Вперед, Назад, режим реверса из положения Вперед и поло жение Назад, В случае необходимости обеспечивается режим рекуперативного торможения, причем при работе электропривода в пределах зоны нечувствительности блока 29 работа Т4, 5 в тормозном режиме запрещена. Тем самым устраняется возможность появления неуправляемых бросков тормозного тотка. 1 ил.

1

Изобретение относится к электротех ншсе, и в частности к регулируемым и реверсивным электроприводам с вентильными электродвигателями и является усовершенствованием изобретения по авт.св. СССР № 987770.

Целью изобретения является повышение надежности работы вентильного электропривода в зоне малых скоростей вращения и при реверсе.

На чертеже представлена схема вентильного электропривода.

Вентильный электропривод содержит синхронную машину, якорная обмотка 1 которой подключена к выходу выпрямительно-инверторного преобразователя 2 частоты с зависимым инвертором 3, вспомогательные тиристоры 4 и 5, включенные между выходными вьшодами 6 и 7 выпрямителя 8 и нулевьм вьшодом якорной обмотки 1, блок 9 управления вь-прямителем, вход которого чефез третий дополнительный ключ 10 связан с выходом регулятора 1I скорости, шунтированным управляемым ключом 12, блок 13 управления вспомогательными тиристорами и блок 14 управления инвертором, подключенные к выходу датчика 15 положения ротора, датчик 16 скорости, выполненный в виде тахогенератора, и задатчик 17 скорости, соединенные с соответствукщими входами регулятора 11 скорости, выход которого связан через нуль-орган 18 с блоками 19 определения заданного режима работы, дат-. чик 20 тока вспомогательных тиристоров, связанный через первый дополнительный ключ 21 и нелинейный элемент 22 с блоком 9 управления выпрямителем, датчик 23 нуля тока вспомогательных тиристоров, выход которого соединен с управлящнм входом основного ключа 12 через второй дополнительный ключ 24 и с первым входом блока 25 бестокового переключения режимов работы, второй вход которого подключен к датчику 26 нуля тока выпрямителя, третий вход - к выходу 31 нуль-органа 13, первый выход - к бло ку 14 управления инвертором через ключи 27, второй выход - к входу ipnoча lO, а третий выход г к первому входу блока 28 определения истинноети режима работы, выходом подключенного к блоку 13 управления вспомогательными тиристорами, а вторым входом - к выходу блока 29 определения вращения, соединенного с вторьпч входом блока 19 определения заданного режима работы, выход которого подключен к управляющим входам ключей 21 и 2А. Блок 13 управления вспомогательными тиристорами содержит схемы 30 и 31 совпадения, узлы 32 и 33 формирования зон разрешения управления вспомогательными тиристорами, состоящие из статических триггеров 34 и 35, один из входов каждого из которых подключен к датчику 26 нуля тока вьтрямителя, а второй через КС-цепочки 36 и 37 - к датчику 15 положения ротора, логическую схему ИЛИ 38 и узел 39 регулирования длительности шунтирования, состоящий из логической схемы И-НЕ 40 и статического триггеры 41. В инверторе 3 имеются тиристоры 42-44. В звено постоянного тока пре образователя 2 частоты включен сглаживающий дроссель 45, в качестве которого может быть использована компенсационная обмотка синхронной машиИмеются также блок дифференцирующих цепочек 46 и статический триггер 47, состоящий из логических схем И-НЕ 48 и 49, первый вход которого подключен к выходу блока 28 определения истинного режима работы, второй вход через введенный блок 46 дифференци- . руКяцих цепочек связан с выходами датчика положения ротора, а выход через Инвертирующую логическую схему 50 - с блокирующим входом блока 13 управления вспомогательными тиристорами. Сигнал с выхода тахогенератора про порционален скорости вращения и на малых скоростях вращения ( порядка 12 об/мин и ниже), его величина составляет меньше 10 мВ, что соизмеримо с уровнем помехи. Использовать такой ;игнал в логических схемах управления )ie представляется возможным. Поэтому сигнал с тахогенератора используется лишь в системе регулирования скорос79тИу- где имеются инерционные регуляторы, реагирующие на среднее значение, а для определения направления вращения используется датчик направления вращения, анализирующий последовательность чередования импульсов с трех каналов управления. Ключи 12, 21 и 24 выполнены на полупроводниковых элементах {транзисторах) , времена переключения которых составляют несколько микросекунд, что на несколько порядков меньше длительности переходных процессов в системе электропривода и они не вносят запаз-дьтания в его работу. В вентильном электродвигателе дополнительно введены триггер и блок дифференцирования фронтов сигналов с положения ротора, благодаря которым на время запаздывания сигнала на выходе датчика направлёния вращения вводится блокировка на включение вспомогательных тиристоров, критичных к режиму работы двигателя, что повьш1ает надежность работы известного вентильного электропривода в зоне малых скоростей вращения. Зачальное состояние всех триггеров.- схемы устанавливается специаль ным блоком В момент подачи напряжения питания. Так, например, триггер 47 должен быть установлен в такое начальное положение, когда на его выходе сигнал равен логической единице и работа вспомогательных тиристоров блокируется. При этом зона запаздывания блока определения направления вращения в начальный момент пуска не оказывает влияния на работу электропривода. Вентильный электропривод работает следующим образом. В исходном состоянии задающее напряжение Lljuj равно нулю, углы регулирования тиристоров выпрямителя Л близки к 160 эл. град, ток в обмотке 1 синхронной машины отсутствует и ее ротор неподвижен, на выходе узлов 32 и 33 формирования зон разрешения управления вспомогательными тиристорами и узла 39 регулирования длительности шунтирования - нулевые сигналы. Сигналы на выходах схем 30 и 31 совпадения отсутствуют и вспомогательные тиристоры 4 и 5 закрыты, на выходах датчиков 20 и 23 тока и нуля тока нулевые сигналы и они не влияют на работу схемы управления. При подаче задающего напряжения м полярности соответствующей направлению Вперед, на выходе регулятора П скорости появится сигнал, например положительной полярности, который проходит через н ль-орган 18 на вход блока 25 бестокового переключения режимов работы, который переключается в соответствующее положение переключая одновременно ключи 10 и 2 в состояние, соответствующее направлению Вперед. Углы управления тиристоров выпрямителя 8 и инвертора 3 принимают значения, соответствующие двигательному режиму в направлении Вперед, на выходе вьтрямителя 8 появляется напряжение, и по двум фазам синхронной машины через тиристоры, например 42 и 43, начинает протекать ток, создавая вращающий момент. Ротор поворачивается на угол 60 эл.град. При поступлении сигнала с датчика 15 положения ротора на переключение тока секций синхронной машины (на выключение тиристора 43 и включение тиристора 44) на выходе узла 32 формирования зоны разрешения управления вспомогательньм тиристором 4 появится единичный сигнал, которьй поступает на вход схемы 30 совпадения. Одновременно сигнал с узла 32 через логическую схему ИЛИ 38 поступит на вход узла 3 регулирования длительности шунтирова ния и на вход блока 9 управления вьш рямителем, переводя его в инверторный режим. Но сигнал на выходе узла 39 появится только при наличии на его втором входе сигнала о переходе выпрямленным напряжением нуля (когда создаются условия для открытия вспо могательных тиристоров и снижения то ка тиристоров 6). После появления на выходе узла 39, а значит, и на выход схемы 30 совпадения логической едини цы при двигательном режиме работы вентильного двигателя ( на выходе блока. 28 определения режима работы - логическая единица, на выходе статического триггера 47 - логический нуль, а на выходе инвертирующей логической схемы 50 - логическая единица), когда на третьем входе схемы 30 совпадения так же логическая единица, открывается тиристор 4 и ток секции синхронной машины, остающейся в работе, пропуска ется через него в Обмотку дросселя 45, а ток секции, выходя1Й1ей из работы, начинает интенсивно спадать под действием встречной ЭДС вьтрямителя 8, работающего в инверторном режиме. Одновременно, с появление тока во вспомогательном тиристоре 4 на выходе датчика 23 нуля тока появляется сигнал. Но если задан двигательный режим работы, то сигнал на выходе блока 19 определения заданного режима работы запрещает включение ключей 21 и 24, ключ 12 разомкнут и не влияет на работу системы регулирования. Одновременно сигнал с датчика 23 нуля тока поступает на вход блока 25 бестокового переключения режимов работы, запрещая его переключение и смену режима работы двигателя при наличии тока во вспомогательных тиристорах. После снижения до нуля тока секции синхронной машины, выходящей из работы, тиристор 43 закрывается, датчик 23 нуля тока вьщает сигнал об отсутствии тока выпрямителя, на выходах блока 19 и узлов 32 и 39 сигнал исчезает и на входе блока 9 управления вьтрямителем остается лить положительный сиг- нал с регулятора, 11 скорости, который переводит выпрямитель 8 в выпрямительный режим с углами управления, определяемыми заданной скоростью и током двигателя. После появления положительного напряжения на выходе выпрямителя . 8 ток через тиристор 44 во вновь вступакщей в работу секции синхронной машины нарастает, а во вспомогательном тиристоре 4 спадает до нуля. Дальнейшая работы вьтрямителя до следующей коммутации происходит с углами, ойределенными сигналом с выхода регулятора 11 скорости. При поступлении сигнала на реверс или подтормаживание двигателя сигнал на выходе регулятора 11 скорости меняет знак, например, с плюса на минус, а на выходе нуль-органа 18 с логической единицы на логический нуль. Но блок 25 бестокового переключения при наличии сигнала с датчика 26 нуля тока не переключается, ключи 10 и 27 остаются в прежнем состоянии, и под действием отрицательного напряжения с выхода регулятора 11 скорости выпрямитель 8 переходит в инверторный режим, и его ток начинает уменьшаться, После его снижения до нуля блок 25 бестокорого переключения переключается, ключи 27 и 10 также переключаются, фаза управления тиристоров инвертора меняется на 180 эл.град (он переходит в вьтрямительный режим) и начинается интенсивное рекуперативное торможение, ток в процессе.которого ограничивается, например, токовой отсечкой. Одновременно с переключением блока 25 бестокового переключения меняются и сигналы на выходе блока 28 определения истинного режима работы - с логической единицы на логический нуль, на выходе статического триггера 47 с логического нуля на логическую единицу. На выходе инве.ртирующей логической схемы 50 появляется логический нуль, блокируя в тормозном реж1тме работу схем 30 и 31 совпадения, запрещая тем самым включение вспомогательных тиристоров 4 и 5. Если сигнал с регулятора 11 скорости на реверс или подтормаживание поступит при наличии тока во вспомогательных тиристорах, то несмотря на наличие сигнала с нуль-органа 18 на переключение блока 25 бестокового переключения из-за наличия блокирующего сигнала на третьем входе с датчика 23 нуля тока вспомогательных тиристоров, он остается в прежнем состоянии, соответствующем заданному направлению вращения, например Вперед, и может переключиться в состояние, соответствующее направлению Назад, лишь после закрытия вспомогательньк тиристоров 4 и 5. Снижение тока вспомогательных ти ристоров 4 и 5 до нуля происходит под действием двух факторов: встречной направлению тока ЭДС фазы двигателя и напряжения на выходе выпрлмителя 8, который должен работать в это время в выпрямительном режиме несмотря на стремление сигнала с выхода регулятора 11 скорости перевести его в инверторный режим. Осуществляется это следующим образом: сигналом с блока 19 определения заданного режима работы, который соответствует тормозному режиму, включаются кгаочи 2 и 24 и напряжение с В1 1хода датчика 20 тока вспомогатель ных тиристоров поступает через нелинейный элемент 22 на вход блока 9 управления вьшрямителя, стремясь перевести его в вьтрямительный режим. Одновременно сигналом с датчика 23 нуля тока вспомогательных тиристоров включается ключ 12 ( при включенном клю129 че 24) и щунтирует выход регулятора 1 I скорости, запрещая прохождение сигнала с его выхода на вход блока 9 управления вьтрямителем. Таким образом, в начальный момент коммутации тока фаз двигателя, когда ток течет по фазе двигателя, выходящей из работы, и через вспомогательный тиристор на вход блока 9 управления вьтрямителя поступают два сигнала: сигнал с логической схемы. ИЛИ 38, стремящийся перевести вьшрямитель 8 в инверторный режим, и сигнал с выхода датчика 20 тока вспомогательных тиристоров, стремящийся перевести выпрямитель 8 в выпрямительный режим. Действие сигнала с логической схемы ИЛИ 38 преобладает и вьтрямитель 8 находится в инверторном режиме. Ток фазы двигателя, выходящей из работы, интенсивно спадает. После его снижения до нуля сигналом с датчика 26 нуля тока узлы 32 и 33 формирования зон разрешения возвращаются в исходное состояние и сигнал на выходе логической схемы ИЛИ 38 исчезает. На входе блока 9 управления выпрямителем остается лишь один сигнал с датчика 23 тока вспомогательных тиристоров, которьш переводит выпрямитель 8 в выпрямительный режим, на выходе вьтрямителя 8 появляется положительное напряжение, направленное встречно направлению протекания тока вспомогательного тиристора. Последний начинает интенсивно уменьшаться. После его снижения до нуля сигнал с датчика 23 нуля вспомогательных тиристоров исчезает и ключ 12 открьшается. Напряжение с выхода регулятора 11 скорости переводит вьтрямитель 8 в инверторный режимf и ток двигателя и выпрямителя 8 начинает интенсивно уменьшаться. После его снижения до нуля блокирующий сигнал датчика 26 нуля тока вьтрямителя снимается и ключи 10 и 27 переключаются. При этом сигнал с выхода регулятора 11 скорости благодаря ключу 10 меняет полярность, стремясь перевести вьтрямитель 8 в выпрямительный режим. Одновременно ключами 27 фаза управления тиристоров инвертора 3 меняется на ЩО эл. град и инвертор 3 переходит в выпрямительный режим. Ток в звене постоянного тока преобразователя 2 возрастает и двигатель начинает интенсивно тормозиться.