Двухдвигательный электропривод постоянного тока и способ управления им Советский патент 1993 года по МПК H02P7/68 

СП

с

Использование: может быть использовано в тяговом электроприводе постоянного тока. Сущность: благодаря управлению двух- двигательным приводом постоянного тока на базе программного широтно-импульсного модулятора, позволяющего, кроме формирования импульсов управления тиристорами в заданной последовательности, осуществлять предпусковой контроль состояния тиристоров и готовность к работе коммутирующих узлов, контроль состояния тиристоров и коммутирующих напряжений в каждый период коммутации, реализовать различные законы управления преобразователем с любой конфигурацией схемы тиристорно- го преобразователя. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

| Изобретение относится к электротехники и может быть использовано в тяговом электроприводе постоянного тока.

Цель изобретения - повышение надеж- привода.

На фиг. 1 представлена схема двухдви- гательного привода; на фиг. 2 - упрощенная функциональная схема алгоритма работы.

Устройство, реализующее предложенный способ управления двухдвигательным пр иводом, содержит двухканальный тири- стэрный преобразователь 1, каждый из ка- нглов которого включает в себя: последовательно соединенные через коммутационные устройства 2 и 3 с тяговыми эл эктродвигателями 4 и 5, главные тиристо- рь 6 и 7 с коммутирующими узлами, состоящими из вспомогательных тиристоров 8 и 9 и индуктивно-емкостных контуров 10 и 11. подключенных через RD-цепочки 12 и 13 к шинам источника питания противоположной полярности, формирователи 14, 15 и 16, 17 импульсов управления соответственно первым и вторым главными и первым и вторым вспомогательными тиристорами, уст. ройство задания 18, широтно-импульсный модулятор 19, включающий в себя генератор тактовых импульсов 20, процессор 21, регистр адреса 22 и память программ 23, датчики 24 и 25 контроля напряжения коммутирующих конденсаторов и два логических элемента 2И-НЕ 26 и 27.

Дополнительно устройство снабжено логическим устройством 28, устройством выбора режима работы привода 29, двумя логическими элементами ЗИ-НЕ 30 и 31,

программируемым параллельным интерфейсом 32, устройством вывода информации (дисплеем) ЗЗ двумя усилителями 34 и 35 и датчиками 36, 37, 38 и 39 контроля

. состояния соответственно первых и вторых главных и вспомогательных тиристоров,

F

Р

ю со о

Јь

причем выходы старшей тетрады порта Р2 процессора 21 соединены соответственное первыми входами логических элементов 30, 31, 32 и 33, выходы которых соединены с входами 5-8 логического устройства 28 и через формирователи 14, 16, 15 и 17-соответственно с управляющими электродами главных и вспомогательных тиристоров 6 и 8 первого и 7 и 9 второго каналов, выходы датчиков 36, 37, 38 и 39 контроля состояния соответственно первых, и вторых главных и вспомогательных тиристоров соединены с 1-4 входами логического устройства 28 и входами младшей тетрады порта В программируемого параллельного интерфейса 32, первые выходы датчиков 24 и 25 контроля напряжения коммутирующих конденсаторов соединены с третьими входами логических устройств 30 и 31, а вторые выходы датчиков, первый и второй выходы устройства выбора режима работы привода 29 соединены соответственно с входами старшей тетрады порта В программируемого параллельного интерфейса 29, входы порта А которого соединены с информационным выходами логического устройства 28, выход запроса на прерывание логического устройства 28 соединен с входом INT приема запроса прерывания процессора 21, первый тестируемый вход которого соединен с управляющей ЭВМ, а входы порта Р1 - с устройством задания.

Младшая тетрада порта Р2 и разряды порта РО ОЭВМ, через регистр адреса 22 образуют магистраль адреса МА, а разряды порта РО образуют магистраль данных МД. С этими магистралями соединены непосредственно микросхемы памяти программы 23, программируемого параллельного интерфейса 32 и дисплей 33. Выходы нулевого и первого разряда порта С программируемого параллельного интерфейса 32 через усилители 34 и 35 соединены соответственно с вторыми входами логических элементов 30 и 32 и входом управления коммутационного устройства 2 первого канала преобразователя и вторыми входами логических элементов 31 и 33 и входом управления коммутационного устройства 3 второго канала, а выход второго разряда - с устройством снижения уставки токоограничения системы управления приводом.

Широтно-импульсный модулятор 19 предназначен для формирования импульсов управления главными и вспомогательными тиристорами двухканального. тиристорного преобразователя их сдвига во времени относительно друг друга в зависимости от величины командного сигнала, а также сдвиг импульсов управления тиристорами в каналах на половину периода коммутации программным образом, Кроме того, процессор 21 модулятора в зависимости от режима работы привода и величины командного сигнала осуществляет анализ состояния датчиков 14-17, 24, 25 выходных сигналов логического устройства 28, формирует команды управления и осуществляет вывод текущей информации о состоянии ти0 ристорного преобразователя на дисплей 33. Логическое устройство 28 предназначено для контроля правильности функционирования тиристорного преобразователя по реакции датчиков контроля состояния ти5 ристоров 14-17 на импульсы управления с учетом возможных вариантов отказа тиристоров (короткое замыкание, обрыв цепи, потеря управляемости, произвольное открывание).

0 При наличии какого-либо отказа логическое устройство 28 на выходе формирует слово состояния, характеризующее состояние тиристорного преобразователя и сигнал запроса на прерывания.

5 Слово состояния через порт А программируемого параллельного интерфейса 32 по требованию логического устройства 28 или по команде может быть прочитано и проанализировано процессором 21, кото0 рый делает заключение об исправности преобразователя или определяет вид отказа, в соответствии с которым блокируется работа привода или одного из каналов и выводится информация на дисплей 33. Сигналы блоки5 ровки через усилители 34 и 35 блокируют прохождения импульсов управления тиристорами через логические элементы 30, 32 и 33,31 и отключают коммутационные устройства 2 или 3 канала, в котором обнаружен

0 отказ.

На входах порта В программируемого

параллельного интерфейса 32 формируется

слово состояния контроля тиристоров, на. пряжения на коммутирующих конденсато5 pax и режима работы привода путем подключения выходных сигналов датчиков контроля состояния тиристоров 14-17, вторых выходов датчиков 24 и 25 напряжения на коммутирующих конденсаторах.иустрой0 ства выбора режима работы привода 29.

После чтения и анализа слоаа состояния о определенные моменты времени в соответствии с величиной командного сигнала (при нулевом и максимальном значении)

5 процессор 21 разрешает работу привода в двухдвигательном или однодвигательном режиме, делает заключение о состоянии тиристоров и наличия необходимого уровня напряжения на коммутирующих конденсаторах. При наличии отклонения от нормы

процессор накладывает запрет на работу каналов преобразователя или одного них и выводит информацию об отказе на

из ди

плей 33.

При подаче напряжения на схему осу- ще твляется инициализация (программиро- вэкие) программируемого (параллельного интерфейса 32 и дисплея 33), а также тестирование микропроцессорной системы. Если имеется отказ в системе, информация об отк эзе выводится на дисплей 33 устройства. Если отказ отсутствует, процессор 21 производит чтение и анализ величины команд- ног з сигнала, поступающего в цифровом видэ на порт Р1 устройства задания 18.

При нулевом командном сигнале путем анализа словасостояния порта В программируемого параллельного интерфейса 32 анализируется режим работы привода:

- в двухдвигательном режиме работы осу цествляют контроль напряжения на коммутирующих конденсаторах, формируют i онтрольную пачку последовательностей имп/льсов управления вспомогательными тиристорами и контролируют состояние главных и вспомогательных тиристоров, го- товк ость коммутирующих узлов к работе. Если в одном из каналов обнаружен отказ тир1/ сторов или отсутствует напряжение на коммутирующем конденсаторе или уровень его достаточен по условию коммутации, нак/адывается запрет на работу этого канала с запоминанием рабочего канала, а на дйсг лей 33 выводится информация об отказе. Если преобразователь исправен и готов к ра юте, разрешается включение коммута- циок ных устройств, а цикл контроля величины зэданной скорости повторяется;

- в однодвигательном режиме работы осуи ествляется контроль напряжения на коммутирующем конденсаторе, формируется контрольная пачка импульсов управления вспомогательным тиристор.ом и конт юлируется состояние главного и вспо- мога-ельного тиристора канала, находяще- гося в работе (при необходимости режим рабо|ы привода может быть выбран при помощи устройства 29:11 - двухдвигательный 10 или 01 - однодвигательный режим работы п эивода, соответственно первый или вторе и каналы преобразователя). Если об- нарухен отказ и ключ квитирования на дисплее J3 (на схеме не приведен) не включен, выводится информация на дисплей, а процессе р будет продолжать работу по микро-

цикл

-защелке с контролем состояния

ключ,) квитирования, блокируя работу

разователя. Процессор может быть ен из микроцикла-защелки путем квипреовыве, тиров эния информации об отказе.

Если значение командного сигнала не равно нулю и работа привода не блокируется управляющей ЭВМ, а также запрос на прерывание на входе NIT процессора 21 отсутствует, формируются две последовательности импульсов управления главными и вспомогательными тиристорами, сдвиг между которыми определяется величиной командного сигнала. Контроль состояния главных и вспомогательных тиристоров в каждый период коммутации осуществляется логическим устройством 28.

Прохождение импульсов управления главными тиристорами будет разрешено по третьему входу логических элементов 30 и 31 в том случае, если значения напряжений на коммутирующих конденсаторах ИК1 и ИК2 в каждый период коммутации (перед моментом открывания главных тиристоров) будет достаточным по условию коммутации. Если напряжения не будут подготовлены для гашения главных тиристоров (неисправность коммутирующего узла, снижение уровня напряжения силовой сети), импульсы управления их будут заблокированы, тем самым исключена возможность срыва коммутации. -

Если в процессе работы возникает какой-нибудь отказ, логическое устройство 28 вырабатывает сигнал запроса прерывания, поступающий на вход I NT процессора 21, по которому он в соответствии с алгоритмом переходит к анализу слова состояния порта А программируемого параллельного интерфейса 32, определяет причину отказа преоб- раэователя, производит отключение привода или одного из каналов с запоминанием рабочего и выводит информацию об отказе на дисплей 33.

При максимальном командном сигнале анализируется режим работы привода по слову состояния порта В, программируемого параллельного интерфейса 26 с учетом отключений каналов, производимых процессором в процессе работы преобразователя при UKC 0. При двухдвигательном режиме контролируется напряжение на коммутирующих конденсаторах UK1 и U«2 и формируются импульсы управления главными тиристорами, в однодвигательном - контролируется напряжение на коммутирующем конденсаторе и формируются импульсы управления главным тиристором, находящегося.в работе канала преобразователя. Если напряжение снижается до критического по условию коммутации уровня, выводится информация об отказе, прекращается формирование импульсов управле ния главными тиристорами и формируется последовательность импульсов управления

вспомогательными тиристорами с последующим контролем величины командного сигнала и напряжения на коммутирующих конденсаторах.

Подачей нулевого сигнала на тестируемый входТ однокристальной ЭВМ 21 блокируется работа преобразователя, что необходимо для бестокового переключения коммутационных устройств, а также при снижении до граничного значения или исчезновения напряжения силовой сети. При этом формирование импульсов управления главными тиристорами прекращается формируется последовательность импульсов управления вспомогательными тиристорами и выводится информация о причине отключения преобразователя на дисплей 33.

Таким образом, благодаря реализации предложенного способа управления двух- двйгательным приводом постоянного тока на базе программного широтно-импульс- ното модулятора, позволяющего кроме формирования импульсов управления тиристорами в заданной последовательности осуществлять путем введения программируемого параллельного интерфейса, дисплея двух логических элементов ЗИ-НЕ, логического устройства, устройства выбора режима работы привода, датчиков контроля состояния тиристоров предпусковой контроль состояния тиристоров и готовность к работе коммутирующих узлов, контроль состояния тиристоров и коммутирующих напряжений в каждый период коммутации.

Программная реализация широтно-им- пульсного модулятора позволяет реализовать различные законы управления преобразователем с любой конфигурацией схемы тиристорного ключа (преобразователя).

Кроме того, при работе в однодвига- тельном режиме или при выходе из строя одного из каналов обеспечивается отключение отказавшего канала, при этом осуществляется избирательный контроль состояния тиристоров и напряжения на коммутирующем конденсаторе, а также формирование импульсов управления тиристорами только работающего канала преобразователя.

Формула изобретения 1. Двухдвигательный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатели, двухканальный тиристорный преобразователь, каждый, из каналов которого включает в себя главный тиристор, в , цепь которого через коммутационное устройство включен электродвигатель постоянного тока, узел коммутации, состоящий из

вспомогательного тиристора, индуктивно- емкостного контура и RD-цепи подзаряда коммутирующего конденсатора,-формирователи импульсов управления тиристорами,

устройство задания, широтно-импульсный модулятор, состоящий из процессора, генератора тактовых импульсов, блока памяти программ: , регистра адреса, а также два датчика напряжения на коммутирующих

0 конденсаторах и два логических элемента 2И-НЕ, отличающийся тем, что, с Целью повышения надежности, он дополнительно снабжен программируемым параллельным интерфейсом, дисплеем,

5 логическим устройством, двумя логическими элементами ЗИ-НЕ, датчиками контроля состояния главных и вспомогательных тиристоров, устройством выбора режима работы привода, двумя усилителями, причем выхо0 ды старшей тетрады порта Р2 процессора соединены соответственно с первыми входами первых и вторых логических элементов ЗИ-НЕ и 2И-НЕ, выходы которых соединены с входами логического устройства и фор5 мирователе.й импульсов управления соответственно первыми главным и вспомогательным и вторыми главным и вспомогательным тиристорами, выходы датчиков контроля состояния первого и второго глав0 ных и первого и второго вспомогательных тиристоров соединены с входами логического устройства и входами младшей тетрадь) порта: В программируемого параллельного интерфейса, первые выходы датчиков на5 пряжения коммутирующих конденсаторов соединены с третьими входами первого и второго логических элементов ЗИ-НЕ, а вто- рые выходы и первый и второй выходы устройства выбора режима работы привода

0 соединены соответственно с входами старшей тетрады порта В программируемого параллельного интерфейса, информационные выходы логического устройства соединены с входами порта А программируемого па5 раллельного интерфейса; а выход запроса на прерывание - с входом приема запроса прерывания процессора, первый тестируемый вход которого предназначен для соединения с управляющей ЭВМ, входы

0 порта Р1 - с устройством задания, младшая тетрада порта Р2 и разряды порта РО через регистр адреса образуют магистраль адреса, разряды порта РО образуют магистраль данных, с которыми соединены непосредст5 венно дисплей, блок памяти программ. и программируемый параллельный интерфейс, выходы нулевого и первого разрядов порта С которого соединены через усилители соответственно с вторыми входами первых логических элементов ЗИ-НЕ и 2И-НЕ

и входом управления коммутационного уст- ройс|тва первого канала и вторых логических элементов ЗИ-НЕ и 2И-НЕ и входом управ- лен1/я коммутационного устройства второго канала, а выход второго разряда предназначен для соединения - с входом устройства снихения уставки токоогрэничителя системы управления приводом, при этом алгоритм функционирования процессора и логического устройства показан на фиг. 2 описания.

тиристоров первого и второго каналов преобразователя и при достаточном по условию коммутации уровне напряжения на коммутирующих конденсаторах и исправном состоянии тиристоров разрешают

включение, при подаче командного сигнала контролируют состояние главных и вспомогательных тиристоров и напряжение на коммутирующих конденсаторах в каждый период коммутации и при отсутствии

или недостаточном уровне напряжения на коммутирующих конденсаторах блокируют импульсы управления главными тиристорами, в случае обнаружения отказа тиристоров отключают канал , в котором обнаружен

отказ, причем в однодвигательном режиме работы или в случае обнаружения отказа в одном из каналов преобразователя снижают уставку .токоограниченияи контролируют в зависимости от уровня командного

сигнала состояние главного и вспомогательного тиристоров, напряжение на коммутирующем конденсаторе только рабочего канала.