Вентильный электропривод постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым вентильным электроприводам постоянного тока с раздельным управлением группами тиристоров реверсивного преобразователя,

Цель изобретения - обеспечение устойчивой работы привода в зоне малых управляющих сигналов и низких перегрузок.

На чертеже приведена функциональная схема электропривода.

Члектропрнвод спдержит тлектрслвн гатель , подключенный к реверсивном вентильному прес1браз(вателю 2, в цепь управления которого включены последовательно соединенные регулятор 3 скорости, регулятор 4 тока и cиcтe tы 5 и 6 фа и;вого управления соответственно группями 7 и 8 вентилей реверсивногс преобразователя 2, подключенные к входам соответствую- ЦИХ регуляторов датчики 9, и 10 соответственно скорости и тока, а также логическое переключающее устройство (ЛПУ) 11, входы которого соединены с выходами регулятора 3 скорости и датчика 10 тока. Электропривод содержит также усилители 12 и 13, пороговые элементы 14 и 15, логический элемент И 16 и логический элемент ИЛИ 17, при этом вход усилителя 12 подклк-чен к выходу регулятора 3 скорости, а его выход через пороговый элемент 14 соединен с одним из входо логического элемента И 16, второй вход которого через пороговый элемент 15 связан с выходом усилителя 13, подключенного своим входом к датчику 9 скорости.

Выход логического элемента ИЛИ 17 соединен с цепью запрета выходных импульсов системы 6 фазового управления одной из групп, например группы 7 преобразователя, а цепь запрета выходных импульсов системы 5 фазо- вого управления группы 8 подключена к выходу ЛПУ 11. Датчик 10 тока входом подключен к шунту, включенному в якорную цепь электродвигателя I, а датчик 9 скорости входом подключен к тахогенератору 18, соединенному с валом электродвигателя I.

Регулятор 3 скорости, регулятор 4 тока, датчик 10 тока и датчик 9 скорости относятся к типовым аналого вым элементам САУ электроприводов. Они могут быть выполнены на базе аналоговых интегральных усилителей. Усилители 12 и 13 имеют пропорцио- , нальную характеристику, пороговые элементы 14 и 15 являются компараторами, выполненными на интегральных усилителях, ЛПУ 1I выполняется по схеме двухпозиционногс устройства раздельного управления группами вен- тилъногс преобразователя и включает выдержку времени и элементы памяти. Логкчесху.е элементы 16 и 17 являются типовыми логическими полупроводиико38

BbiMVf схемями, приг-нчцяемыми н вычислительных устройствах и для обработки цифровой информации. Системы 5 и 6 фапового управления осуществляют изменение фазы управляющих импульсов вентилей преобразователя в зависимости от управляющего напряжения, являются полупроводниковыми, быстродействующими .

Система рет-улирования электропривода работает по принципу подчиненного регул{1рования выходных координа в частности с подчиненным регулированием тока якоря двигателя и с запиранием неработающей группы вентилей реверсивного преобразователя. Выходное напряжение регуляторов скорости ирс определяет величину тока якоря двигателя.

ЛПУ предназначено для обеспечения раздельного управления группами вентилей реверсивного преобразователя, что необходимо для исключения протекания уравнительного тока между группами, и воэдействует на группу преобразователя через системы фазового управления (СФУ) по цепям запрета управляющих импульсов, подключенным к выходам ЛПУ 1 1 , При этом: исключается одновременная работа групп преобразователя, а переключение групп происходит с задержкой, формируемой в ЛПУ и необходимой для гарантированного запирания вентилей выходящей из работы группы. ЛПУ разрешает вкючение группы 7 или 8 преобразователя в зависимости от полярности сигнала на выходе регулятора 3 скорости и наличия тока в якорной цепи электродвигателя.

Переключение групп происходит при условии, что ток в якорной цепи двигателя не протекает, а полярность сигнала на выходе регулятора скорост изменилась. Пусть при знаке U рс разрешение получает группа 7, а при знаке - группа 8. Работающая групп остается включенной до тех пор, пока на исчезнет сигнал датчика тока, что обеспечивается и в том случае, если в это время знак сигнала Г рс соответствовал работе второй группы. При исчезновании тока работавшая группа отключается. Если имеется задание на включение второй группы, то после некоторой выдержки времени она включается. Если во время отсчета паузы ток появляется вновь, то получает

5

разрешение рабсп авшлн перед чтим группа. Включение i-pyriribi 8 таирр- 1цается при малом сигнале на выходе регулятора 3, если при этом мала скорость вращения лектродригателл. Такой режим может существовать при низкой заданной скорости. К этом случае, если статический момент электропривода мал, а ток якорной цепи прерывистый, может возникнуть режим колебаний тока. Поэтому при малом сигнале Up запрещается включение группы 8, Величина установившегося тока соответствует статическому моменту привода. При разгоне и режиме установившейся скорости работает группа 7. Группа 8 работае лишь при торможении. Таким образом, введенные элементы 12 - 15 на эти режимы не влияют.

Усилители 12 и 13, пороговые элементы 14 и 15 и логические элементы 16 и 17 предназначены для запрета работы группы преобразователя при малых уровнях задания или низкой скорости вращения электродвигателя. В этих случаях на одном из входов логического элемента 17 формируется сигнал логического О, запрещающий прохождение сигнала логической 1 на разрешение включения группы преобразователя, сформированного на выходе ЛПУ 11. Допустим, что сигнал н выходе регулятора скорости U р. меньше порога срабатывания элемента 14, тогда на его выходе формируется сигнал логического О, который, пройдя через логический элемент И 16, запрещает прохождение логической 1 с выхода ЛПУ I1 на цепь запрета импульсов СФУ 6. Ааналогично происходит запрет включения СФУ при низкой скорости вращения электродвигателя,

В режиме пуска электродвигателя, когда сигнал на выходе регулятора 3 скорости превышает порог срабатывани элемента 14, а скорость мала и пороговый элемент 15 не сработал, запрет на включение группы 8 преобразователя формируется пороговым элементом 15, с выхода которого через логический элемент И 16 на вход логического элемента ИЛИ 17 поступает сигнал логического О.

В этом режиме ЛПУ 11 не формирует сигнала логической 1 на входе логического элемента ИЛИ 17, что само по себе исключает включение группы

W

8 прроГчрл-iiiH.-i геля. R рРЖ)1М( (- ПИЯ с . ТПУ I 1 на fixo;i лог ичес- кого элемента ИЛИ 1 7 погтугтаот логическая 1. При этом ил второй вход -югического племеита И.ГЩ 17, поскольку порогоныр - лрменпы )4 и 15 включены, также поступает логическая 1, что обеспечивает прохождение

логической 1 с выхода ЛПУ 11 на вход ( ФУ 6 и, следовательно. Включение тормозной группы 8 преобразователя. В режиме разгона электродвигателя вследствие снятия нагрузки

или обрыва цепи возбуждения электродвигателя напряжение И р. изменяет знак, и разрешение на включение получает, группа 8 преобразователя. При этом пороговый элемент 15 формирует сигнал логической 1, разрешающий включение группы 8 преобразователя .

Таким образом, если напряжение на выходе усилителя 12 превышает

порог включения порогового элемента 14, а напряжение на выходе усилителя 13, пропорциональное скорости электродвигателя, превышает порог включения порогового элемента 15,

то состояние цепи запрета импульсов СФУ 6 определяется ЛПУ I1. В этом режиме возможно переключение групп вентилей преобразователя, определяемое полярностью напряжения I pc, и

ввиду того, что внеишяя характеристика тиристорного преобразователя при этом линейна, колебания тока и скорости отсутствуют.

При малых уровнях сигнала задания

скорости пороговые элементы 14 и 15 имеют на выходе сигналы, обеспечивающие запрет включения группы В вентилей, используемой лишь для торможения двигателя. При этом удержание группы в запертом состоянии не зависит от состояния ЛПУ и осуществляется через логический элемент ИЛИ 17, включенный в цепь запрета импульсов СФУ 6, С этом случае преобразователь работает по нереверсивной схеме, что исключает колебания тока и скорости электродвигателя, возникновение которых происходит, когда имеется возможность переключения

групп вентилей преобразователя,

В целом, при использовании изобретения регулирование электропривода осуществляется в диапазоне, соответствующем малым уровням управляющего

сигнала, где запрещается включение инверторной группы вентилей, и в зоне уровней управляющего сигнала, где снимается запрет на включение инверторной группы вентилей преобразователя.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе исключаются низкочастотные колебания тока и скорости, обусловленные переключением групп вентилей преобразователя в режиме

прерывистс1го тока якоря электродпи- гателя при малнх уровнях управляющего сигнала.

При использовании изобретения увеличивается диапазон устойчивого регулирования электропривода, исключаются удары в механизме, потери знергии при нулевом задании скорости и повышается производительность механизма ,

Использование: в электротехнике. Цель изобретения - обеспечение устойчивой работы привода в зоне малых управляющих сигналов и низких перегрузок. Электропривод содержит электродвигатель, подключенный к реверсивному преобразователю, в цепь управления которого включены последовательно соединенные регулятор скорости, регулятор тока и системы фазового управления для каждой группы вентилей реверсивного преобразователя и переключающее устройство. Дополнительно введены два усилителя, два пороговых элемента и логические элементы И и ИЛИ. 1 ил.