Электропривод постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H02P5/06 

31599962

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу постоянного тока с реверсивным преоб- 1 разователем в цепи возбуждения

Цель изобретения - расширение функциональньк возможностей путем обеспечения рекуперативного торможения.

На чертеже изображена функциональ- IQ ная схема электропривода.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1., якорная о.бмотка которого подключена к выходу нереверсивного преобразователя 2, в t5 цепь управления которого включены за- датчик 3 управляющего напряжения, задатчйк 4 интенсивности и регулятор 5 тока, якоря с подключенным к его входу датчиком 6 тока якоря, а обмотка 7 20 возбуждения подключена к реверсивному преобразователю 8, в цепь .управления которого включены регулятор 9 тока возбуждения с подключенным к его входу датчиком 10 .тока возбуждения, 2Ъ выход КОТ9РОГО соединен также с входом первого компаратора 11, подключен- ного- своим выходом к входу первого узла 12 сравнения. Электропривод содержит также регулятор 13 ЭДС с под- зо ключенным к его входу датчиком 14 ЭДС, четыре развязывающих диода 15 - 18, второй 19 и третий 20 узлы сравнения, второй компаратор 21, две линии 22 и 23 задержки и формирователь 24 сигна- ла задания, содержащий три узла 25 - 27 вьщеления знака, инвертирующий уси- литель 28,. два управляемых ключа 29 и 30, пять логических элементов И-НЕ

4

задатчйк 3 управляющего сигнала через последовательно соединенные инвертирующий усилитель 28 и управляемый ключ 29, а также через управляемый ключ 30 связан с входами задатчика 4 интенсивности, вход узла 25 выделения знака соединен с выходом датчика 14 ЭДС, вход узла 26 выделения знака - с выходом задатчика 3 управляющего сигнала, а вхрд узла 27 - с выходом первого компаратора 11, выходы трех узлов выделения знака подключены соответственно к входам первого 31, второго 32 и третьего 33 логических элементов И-НЕ, выход логического элемента И-НЕ 31 вместе с. выходами узлов 26 и 27 выделения знака соединены с входами, логического элемента И-НЕ 34, выходы логических элементов И-НЕ 31 - 33 - с входами логического элемента И-НЁ 35, а выходы.логических элементов И-НЕ 34 и 35 подключены к управляющим входам соответственно первого . 29 и второго 30 управляемых ключей. Входы датчика 14 ЭДС подключены к выходам датчика 6 тока и датчика 36 напряжения.

Для настройки электропривода на выходе линии 22 и 23 задержки включены инвертирующие усилители 37 и 38.

Кроме того, электропривод содержит пятый 39 и шестой 40 развязывающие диоды, управляемые ключи 41 и 42 и инвертор 43 знака, при этом первый из введенных управляемых ключей 41 включен между выходом датчика 14 ЭДС и общей точкой встречно врУхюченных перТТ ) ПЯТЬ JlLJl Г1НО -1ХГ1Л. .- «- - -1

31-35 при этом первые входы узлов 20 Q вог 15 и второго 16 развязывающих . „ „„л T,rnr oTrttnггмлттпи м втлгхпл. патчика 14 ЭДС соед

и 19 сравнения через два встречно, включенных развязывающих диода 16 и

диодов и выход- датчика 14 ЭДС соединен с входами второго 19. и третьего.

ВКЛЮЧеННЫл .«азо.пдиосы - - - -. . ..

15 подключены к выходу датчика 14 .ЭДС, 20 .узлов сравнения через цепь из пол «л „,„ ,T.cioouл-гтлгт тз Паттт:.нл ТЭКПТпиР.ННЫХ ИНВеРТОРа ч

.второй вход узла 19 сравнения связан с задатчиком 3 управляющего сигнала, 45 а его выход - с вторым входом узла 20 сравнения, выход которого через компаратор 21 подключен к второму входу узла 12 сравнения, выход которого чеследовательно включенных инвертора 43 знака второго введенного управляемого ключа 42 и встречно включенных пятого 39 и шестого 40 развязывающих диодов а управляющие входы введенных управляемых ключей 41 и 42 соединены соотУЗЛЗ. 1 срсгопсшал .

рез две параллельные цепи, образован- ветственно с выходом узла 26 вьщеле- . , ,,,ч1 -и аиятса м .плгического элемента

ные встречно включенными третьим и четвертым развязывающими диодами 17, 18-и линиями 22 и 23 задержки, связан с третьим входом узла 20 сравнения, выход компаратора 21 соединен с за- дающ им входом регулятора 9 тока возбуждения, а регулятор .13 ЭДС включен . между выходом задатчика 4 интенсивное-, ти и входом регулятора 5 тока якоря,.

ния знака и логического элемента И-НЕ 32.

Электропривод работает следующим

образом. . ,

Сигнал задания Uj от задатчика 3 управляющего сигнала поступает на вход формирователя 24 сигнала задани

В исходном, нулевом состоянии сиг .нал с выхода датчика 14 ЭДС поступае

4

задатчйк 3 управляющего сигнала через последовательно соединенные инвертирующий усилитель 28 и управляемый ключ 29, а также через управляемый ключ 30 связан с входами задатчика 4 интенсивности, вход узла 25 выделения знака соединен с выходом датчика 14 ЭДС, вход узла 26 выделения знака - с выходом задатчика 3 управляющего сигнала, а вхрд узла 27 - с выходом первого компаратора 11, выходы трех узлов выделения знака подключены соответственно к входам первого 31, второго 32 и третьего 33 логических элементов И-НЕ, выход логического элемента И-НЕ 31 вместе с. выходами узлов 26 и 27 выделения знака соединены с входами, логического элемента И-НЕ 34, выходы логических элементов И-НЕ 31 - 33 - с входами логического элемента И-НЁ 35, а выходы.логических элементов И-НЕ 34 и 35 подключены к управляющим входам соответственно первого . 29 и второго 30 управляемых ключей. Входы датчика 14 ЭДС подключены к выходам датчика 6 тока и датчика 36 напряжения.

Для настройки электропривода на выходе линии 22 и 23 задержки включены инвертирующие усилители 37 и 38.

Кроме того, электропривод содержит пятый 39 и шестой 40 развязывающие диоды, управляемые ключи 41 и 42 и инвертор 43 знака, при этом первый из введенных управляемых ключей 41 включен между выходом датчика 14 ЭДС и общей точкой встречно врУхюченных пер-1

вог 15 и второго 16 развязывающих ггмлттпи м втлгхпл. патчика 14 ЭДС соед

вог 15 и второго 16 развязывающих ггмлттпи м втлгхпл. патчика 14 ЭДС соед

диодов и выход- датчика 14 ЭДС соединен с входами второго 19. и третьего.

-. . ..

20 .узлов сравнения через цепь из пол-гтлгт тз Паттт:.нл ТЭКПТпиР.ННЫХ ИНВеРТОРа ч

следовательно включенных инвертора 43 знака второго введенного управляемого ключа 42 и встречно включенных пятого 39 и шестого 40 развязывающих диодов, а управляющие входы введенных управляемых ключей 41 и 42 соединены соот

ветственно с выходом узла 26 вьщеле- аиятса м .плгического элемента

ветственно с выходом узла 26 вьщеле- аиятса м .плгического элемента

ния знака и логического элемента И-НЕ 32.

Электропривод работает следующим

образом. . ,

Сигнал задания Uj от задатчика 3 управляющего сигнала поступает на вход формирователя 24 сигнала задания

В исходном, нулевом состоянии сиг- .нал с выхода датчика 14 ЭДС поступает

через узел .25 выделения знака ЭДС и первый элемент И-НЕ 31 в виде логической единицы на первые входы первого

34и второго 35 логических элементов И-НЕ, Нулевой сигнал задания U j, поо

ступает на второй вход узла 19 сравнения, через узел 26.вьщеления знака сигнала задания - на второй вход логического элемента И-НЕ 34, управляющий in вход первого введенного ключа 41.управления и через логический элемент И-НЕ 32 в виде логической единицы - на второй вход второго элемента И-НЕ

35и управляющий вход второго введен- 5 ного заправляемого 42. Нулевой сигнал тока возбуждения через узел

27 выделения знака поступает на третий вход логического элемента И-НЕ 34 и через логический элемент И-НЕ 33 20 в виде логической единицы - на третий вход логического элемента И-НЕ 35. Сигнал с выхода логического элемента И-НЕ 34 в виде логической единищ, закрывает управляемый ключ 29, сигнап 25 с выхода логического элемента И-НЕ 35 в виде логического нуля открывает управляемый ключ 30. подавая сигнал задания и на вход задатчика 4 интенсивности. Сигнал с выхода узла 26 выде- ЗО ления знака сигнала задания в виде логического нуля открывает первый дополнительный управляемый ключ 41, по- сигнал выхода датчика ЭДС 14 через Ьстречно вкл}оченные развязывающие диоды 15 и 16 на первые входы узлов 19 и 20 сравнения, сигнал с выхода логического элемента И-НЕ 32 в виде

логической единицы закрывает второй дополнительный управляемый ключ 42..

.-

Предположим, что сигнал задания положителен (+И . Поступая через уэ лы 19 и 20 сравнения и компаратор 21 на вход регулятора 9 тока возбуждения, 5 сигнал +11 открывает реверсивный преобразователь 8. Появляется соответствующей полярности ток в обмотке возбуждения электродвигателя 1, Одновременно сигнал +и, через управляемый 50 ключ 30, задатчик 4 интенсивности и регулятор 13 ЭДС поступает на вход регулятора 5 тока якоря и открывает нереверсивный преобразователь 2. Появляется ток в якорной цепи электро- 55 вигателя 1 постоянного тока. Электроривод разгоняется до скорости +n,.j, оответствующей величине задающего сигнал +U .

35

При изменении сигнала задания от +U J. до -и электропривод работает в режиме рекуперативного торможения с изменением скорости от +п.до нуля и в режиме разгона от нуля до -п.. В режиме рекзшеративного торможения сигнал с выхода датчика 14 ЭДС, соот- ветствуюгщй сигналу -П, закрьгоает по управляющему входу управляемые ключи 29 и 30 сигналами с выходов логических элементов И-НЕ 34 и 35.

Начало и окончание рекуперативного торможения определяются по соответст- В5Ж) сигнала, задания TI ,.сигнала обратной связи по ЭДС II g- узлов 19 и 20 сравнения.

Режим рекуперативного торможения протекает следующим образом.В начальный период рекуперативного торможения темп изменения сигнала задания, поступающего с вькода задат- чизса 4 интенсивности, преобладает над темпом изменения сигнала на выходе датчика 14 ЭДС. При этом нереверсивный преобразователь 2 запирается за счет воздействия сигнала обратной связи по ЭДС+и КЕ, который поступает через первый дополнительный управляемый ключ 41, развязывающий диод 16 на первый инверсньй вход узла 20 сравнения, на прямой вход которого поступает сигнал задания П., с выхода задатчика 3 скорости через узел 19 сравнения. Сигнал рассогласования Uj и Ug с выхода узла 20 сравнения поступает на вход компаратора 21, порог срабатывания которого соответствует определенной величине допустимого перерегулирования по скорости.

С выхода компаратора 21 сигнал положительной полярности поступает ,на вход узла 12 сравнения и через линию задержки сигнала со знаком - на входы инверторов 37 и 38 аналогового сигнала, с выхода последнего формируется сигнал со знаком +, поступаю1чий на третий инверсный вход 20 сравнения, т.е. блокируется изменение сигнала U по каналу работы формирователя команды на начало торможения . Сигнал с вькода компаратора 21 сравнивается с сигналом обратной связи по току возбуждения и результат сравнения поступает на вход регуля- тор.а 9 тока возбуждения, а с его выхода - на вход реверсивного преобразователя В. Ток возбуждения меняет свою полярность на +. С вьщержкой времени линией 22 задержки сигнала со знаком. - снимается сигнал с выходов инверторов 37 и 38 аналогового сигнала и сигнал блокировки изменения сиг-г нала - НЕ по входу узла 20 сравнения. Во время изменения полярности потока (тока) возбуждения электродвигателя меняется величина и полярность напряжения 11 на выходе датчика 14 ЭДС. . В этом режиме система автоматического регулирования является также следящей и по величине магнитного потока двигателя. Характер нарастания тока яко13 ЭДС и регулятор 5 тока якоря вход нереверсивного преобразова Преобразователь открывается, пр разгоняется до скорости -п, со ствующей величине задания -U .

Сигнал с выхода узла 26 выде знака сигнала задания в вида ло кой единицы закрывает первый до тельный управляемый ключ 41, а да логического элемента И-НЕ 32 виде логического нуля открывает рой дополнительньй управляющий 42, подавая сигнал выхода датчи

t f-itf fjan 1-jrii riciji .иДс1 Д1сэТЧИ

ря при этом плавный и обусловлен толь-, ЭДС . 14 через инвертор 43, через

20

ко параметрами регулятора 5 тока якоря электродвигателя. Сигнал -U с выхода датчика 14 ЭДС через узел 25 вьщеления знака, логические элементы И-НЕ 31,34 и 35 блокирует работу по управляющим входам управляемых ключей 29 и 30, снимая сигнал задания с входа задатчика 4 интенсивности. Торможение электропривода протекает с рекуперацией энергии в сеть, так как пре- 25 образователь 2 работает в инверторном режиме.

встречно включенные развязываю1ц ды 39 и 40 на первые входы узло и 20 сравнения, Б рехшме разгон скорости -п сигнал +11 подается рез развязываю ций диод 40 на пер вход узла 19 сравнения. С выход паратора. 21 сигнал положительной лЯрности по входу регулятора 9 т возбуждения задает положительную лярность тока возбуждения. Приво гоняется до скорости -nj,,.Bo вре рекуперативного торможения при и нении сигнала задания от -TJ HOM до -И , промежуточное либо Uj.0 с

Но время рекуперативного торможения при изменении сигнала задания от +U промежуточное, либо сигнал - U f выхода датчика 14 ЭДС подается на вход узла 19 сравнения через управляемый ключ 41 и развязы- нающий диод 15.

Окончание торможения формируется узлом 19 сравнения по условию в режиме подтормаживания и U при останове электропривода. По окончании режима торможения идет восстановление полярности потока обмотки 7 возбуждения и знака выхода датчика 14 ЛЦС +Ug. Снимается блокировка работы по управляющим входам управляемых ключей 29 и 30. Сигнал задания +11.. п))омежуточное через задатчик 3 скорости вновь подается через управляемый ключ 30 на вход задатчика 4 интенсивности и далее, разворачиваясь во времени, на вход регулятора 13 ЭДС. В режиме разгона от нуля до скорости -п сигнал -и поступает на второй Бход узла 19 сравнения, определяя полярность сигнала задания тока возбуждения, и через инвертирующий усилитель 28,,управляемый ключ 29 в виде .сигнала +и„ на вход задатчика 4 интенсивности и далее через регулятор

13 ЭДС и регулятор 5 тока якоря на -ч вход нереверсивного преобразователя 2 Преобразователь открывается, привод разгоняется до скорости -п, соответствующей величине задания -U .

Сигнал с выхода узла 26 выделения знака сигнала задания в вида логической единицы закрывает первый дополнительный управляемый ключ 41, а с входа логического элемента И-НЕ 32 в виде логического нуля открывает второй дополнительньй управляющий ключ 42, подавая сигнал выхода датчика

t f-itf fjan 1-jrii riciji .иДс1 Д1сэТЧИ

ЭДС . 14 через инвертор 43, через

20

25

встречно включенные развязываю1цие диоды 39 и 40 на первые входы узлов 19 и 20 сравнения, Б рехшме разгона до скорости -п сигнал +11 подается через развязываю ций диод 40 на первый вход узла 19 сравнения. С выхода компаратора. 21 сигнал положительной по- лЯрности по входу регулятора 9 тока возбуждения задает положительную полярность тока возбуждения. Привод разгоняется до скорости -nj,,.Bo время рекуперативного торможения при изменении сигнала задания от -TJ HOMI-IH. до -И , промежуточное либо Uj.0 сигнал

30 -UE выхода датчика 14 ЭДС подается на вход узла 19 сравнения через инвертор из аналогового сигнала, управляемый ключ 42 и второй дополнитель- ньй развязывающей диод 40 в виде

сигн.ала +11 . В начале торможения сигнал выхода датчика 14 ЭДС +UE, поступая через инвертор аналогового сигнала 43, второй дополнительный ключ 42, первый развязывающий диод 39 в виде

0 снгн ал -Ug на .первый вход узла 20

сравнения, меняет знак сигнала вькода компаратора 21. С выхода компаратора 21 сигнал отрицательной полярности поступает на вход узла 12 Сравнения

5 и через линию 18 задержки сигнала со

зна.чом + на входы инверторов 37 и 38 аналогового сигнала, с выхода I последнего формируется сигнал со зна- . КОМ - поступающий на третий ин- Q |версньй вход узла 20 сравнения, бло- |кируется изменение сигнала Ug по ка- . ;налу работы формирователя команды на начало торможения. Ток и поток возбуждения меняют свою полярность на J -. Начинается рекуперативное торможение. С выдержкой времени линии 23 задержки снимается сигнал блокировки. Окончание торможения формируется узлом 19 сравнения по условию

: 9

В режиме подтормаж:1вания и U, Up 0 при останове электропривода.

Таким образом, применение в элект- роприйоде дополнительных двух управляемых ключей и аналогового инвертора сигнала обратной связи по ЭДС в указанной связи позвол|1ет расширить функциональные возможности устройства за йчет управления :работой в зоне отрицательных промежуточных значений задания скорости вращения электропривода.

Изменение сигнала задания от -U j номин., до -Uj промежуточное сопровождается рекуперацией энергии в сеть, что повьппает экономическую эффективность устройства.

Формула изобретения Электропривод постоянного тока по авт. св. № 1354379, отличаю1599

1599962

10

щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей обеспечения рекуперативного торможения электропривода, в него введены пятый и шестой развязывающие диоды, два ут1равляемь Х ключа и инвертор зна ка, при этом первый из введенных управляемых ключей включен между выходом датчика ЭДС и общей точкой первого и второго развязывающих диодов, выход.датчика ЭДС соединен с входами второго и третьего узлов сравнения через цепь из последовательно включенных инвертора знака, второго введённого управляемого ключа и встречно соединенных пятого и шестого развязывающих диодов, а управляющие входы введенных управляемых ключей соединены соответственно с выходами второго узла выделения знака и.второго логического элемента И-НЕ.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам постоянного тока с реверсивным преобразователем в цепи возбуждения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения рекуперативного торможения электропривода. В устройство дополнительно введены два диода, два управляемых ключа и инвертор знака, при этом первый из введенных управляемых ключей 41 включен между выходом датчика ЭДС и общей точкой первого и второго развязывающих диодов 15 и 16, выход датчика 14 ЭДС соединен со входами второго и третьего узлов сравнения через цепь из последовательно включенных инвертора 43 блока, второго введенного управляемого ключа 42 и встречно включенных диодов 39, 40. В электроприводе обеспечивается управление работой в зоне отрицательных промежуточных значений задания скорости вращения. 1 ил.