Электропривод с раздельным управлением Советский патент 1993 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротёхйй ке, в частности к реверсивным электроприводам постоянного тока с раздельным управлением групп вентилей преобразова- теля, и может быть использовано в электроприводах механизмов, работающих с частыми реверсами момента, в станкостроительной, бумагоделательной, подъемно-, транспортной, металлургической, авиационной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - улучшение качества регулирования тока и скорости электродвигателя путем увеличения быстродействия регулятора скорости при реверсах. Таким образом повышается точность выполнения технологических операций и производительность приводного механизма. ; На чертеже приведена схема предлага- емого электропривода с раздельным управлением, который содержит подключённые последовательно первый узел 1 сравнения, регулятор 2 скорости, второй узел 3 сравнения, регулятор 4 тока, узел 5 суммирования, систему 6 импульсно-фазового управления,

выход которой через первый и второй управляемые ключи 7,8 соединен с управляющими электродами групп вентилей вперед 9 и назад 10 реверсивного вентильного преобразователя 11, питающего якорную обмотку злектройШгатёля 12, датчики скорости 13 и тока 14 электродвигателя 12, соединённые своими выхбДами соответственно с входами узлов 1 и.З сравнения. Регулятор 2 скорости содержит операционный усилитель 15, в цепи обратной связи которого п6слёДЬва тёльн6 включены резистор 16 и конденсатор 17, причем, параллельно конденсатору подсоединен через пятый управляемый ключ 18 резистор 19. Параллельно же цепи обратной связи регулятора 2 подключен третий управляемый ключ 20.

Логическое переключающее устройство 21 управляет работой ключей 7, 8 и его выходы соединены с их управляющими электродами, а входы порознь подключены к выходу датчика 13 тока и к выходу третьего узла 22 сравнения. Источник постоянного напряжения 23 соединен с узлом 5 суммиоо

ю ю о

рованмя через четвертый управляемый ключ 24, управляющий электрод которого связан с управляющим электродом второго управляемого ключа 8. , :,

Логический блок управления 25 управляет работой ключей 18,20 и его выход соединен с управляющими электродами этих ключей, а входы связаны соответственно с выходами логического переключающего устройства 21 и третьего.узла 22 сравнения.

ЭлектроНр ййод с раздельным управлением работает следующим образом. .Рас-; Смотри, например, работу реверсивного вентильного электропривода постоянного тока общепромышленного механизма, управляемого от задатчика интенсивности, с трехпо зиционной логикой переключения групп вентилей преобразователя, причем, логический блок управления реализует следующую логическую функцию:

УвыхЧС Овхз РпМОвхГ Л ()) V (Uax2A

CUBx3 0))(UexiyUBxD.

Итак, алгоритм работы управляемых ключей 7,8, 20, 24, формируемый ЛПУ -г 21 И ЛБУ - 25; содержит следующие операции. Логимеское переключающее устройство 21 Контролирует полярность ошибки регулирования скорости и ее величину, а также наличие тока в якорной, цепи электродвигателя и, когда- изменяется полярнрсть сигнала ошибки регулирования и её вёличййа превосходит установленное пороговое значение . -Un i по сигналу из логического блока управления срабатываетуправляемы и.ключ 20 и шунтирует цепь обратной связи регулятора скорости, и сигнал задания тока становится равным нулю, что приводит к форсированному уменьшению тока электродвигателя. Когда же ток уменьшается до нуля и сигнал ошибки регулирования соответствует перерегулированию скорости, на выходах ЛПУ 21 сигналы блокируются и начинается отсчёт бестоковой паузы, а управ- ляемыеключи 7, 8 при этом разомкнуты. Когда отсчет бестоковой паузы заканчивается на выходе ЛПУ 21, соответствующем полярности перерегулирования скорости. появляется сигнал логической единицы, что приводит к замыканию соответствующих ключей, то есть подключению выхода системы импульсно-фазового управления 6 к управляющим электродам соответствующей группы вентилей преобразователя 11. Одновременно после окончания бестоковой паузы срабатывают управляемые ключи 20 и 24 и напряжение на выходе регулятора тока 4 изменяется на величину люфта в регулировочной характеристике преобразователя 11. Кроме того, расшунтируется регулятор скорости 2 и система регулирования восстанавливает свою линейную традиционную структуру подчиненного регулирования параметров, где, таким образом, формируются нулевые начальные условия для работы очередной группы вентилей.

Итак, допустим, что сигнал задания скорости на входе узлов 1, 22 сравнения.изменяется по треугольной диаграмме и до момента времени t увеличивается с постоянным темпом, а после момента времени t аналогично уменьшается. Динамический Ток двигателя остается постоянным, а скорость его изменяется с постоянным ускорением. : ;;; ; ;:. ; / ... :: v .-. . ..

До момента времени t ошибка регулирования скорости на выходе узлов 1, 22 сравнения имеет положительную полярность и

поступает на третий вход логического блока 25 управлёния и на второй вход логического переключающего устройства 21, на первый вход которого поступает сигнал с выхода датчика114 тока. Такая полярность ошибки

регулирования соответствует работе группы вентилей вперед при регулировании ско- ростИэлектродвигателя 12. На первой выхо- де ЛПУ 21 присутствует сигнал логической единицы, а на втором - логического нуля.

Сигнал логической единицы с первого выхода устройства. 21 Подается на первый вход логического блока 25 управления и на управяющий вход ключа 7, а сигнал логического Нуля с второго выхода устройства 21 подается на второй вход логического блока 25

управления и управляющие входы ключей 8,

24. (Зследствие;этого ключи 8, 24 находятся

в разомкнутом состоянии, а ключ 7 - в;замкнутом. Управляющие импульсы с выхода

системы 6 импульсно-фазового управления подаются через ключ 7 на управляющие Электроды группы 9 вентилей вперед, а на

вход системы 6 поступает выходное напряжение регулятора 4 тока, так как ключ 24

разомкнут и источник 23 постоянного напряжения отключен от входа сумматора 5. Подача управляющих импульсов на управляющие электроды группы вентилей назад заблокирована, так как ключ 8 разомкнут.

Таким образом, работа предлагаемого электропривода с раздельным управлением до момента временил ничем не отличается от работы известных устройств раздельного управления вентильным преобразователем

в системе подчиненного регулирования скорости и тока электродвигателя в установившихся режимах работы электропривода.

В момент времени t сигнал задания скорости электродвигателя на входе узлов 1.22 сравнения начинает уменьшаться и вызывает изменение полярности напряжения ошибки регулирования скорости на выходе узлов 1 ,22 сравнения. Далее, в момент времени tj напряжение ошибки регулирования скорости на выходе узлов 1, 22 сравнения становится больше установленной пороговой величины. В результате этого в ЛПУ 21 появляется сигнал на переключение групп вентилей преобразователя 11, но сигналы на его выходах остаются неизменными, так как ток электродвигателя 12 не равен нулю. На выходе же логического блока управления в соответствии с его логикой работы появляется сигнал логической единицы, который подается на управляющие входы ключей 18, 20, что вызывает замыкание их силовых цепей. Напряжение на выходе регулятора 2 скорости скачкообразно уменьшается до нуля, а напряжение на выходе регулятора 4 тока скачкообразно уменьшается на величину пропорциональной составляющей.Поэтому ЭДС преобразователя 11 становится меньше ЭДС двигателя а течение одного интервала;, дискретности вентильного преобразователя и ток электродвигателя форсированно уменьшается до нуля. Замкнутый же контур тока системы подчиненного регулирования за время спада тока электродвигателя 1.2 до нуля отрабатывает нулевой сигнал задания на входе и автоматически осуществляет приведение выходного напряжения регулятора тока к нулевым начальным условиям, то есть к уровню, при котором среднее выпрямленное значение ЭДС группы вентилей вперед преобразователя 11 и ЭДС электродвигателя 12 приблизительно равны между собой. Одновременно происходит разряд конденсатора 17 по цепи обратной связи операционного усилителя 15 регулятора 2 скорости через резистор 16 и управляемый ключ 20, а также через резистор 19 и управляемый ключ 18. То есть цепь разряда конденсатора 17 состоит из параллельно включенных резисторов 16,19. Сопротивление резистора 19 выбирают так, чтобы выполнялось неравенство:

tn

А Ci7 Ris Ri9--- Rl6+Rig

где tn - длительность бестоковой паузы;

Civ - емкость конденсатора 17;

Rie; R19 - сопротивление резисторов 1 б, 19;

тогда к моменту окончания бестоковой паузы конденсатор 17 разрядится до нуля в любых режимах работы электропривода.

При совпадении двух условий: наличие перерегулирования скорости электродвигателя и отсутствие тока в его якорной цепи,

логическое переключающее устройство 21 5 изменяет свое состояние и на его выходах напряжение равно логическому нулю. Это напряжение подается на управляющие входы ключей 7, 8, 24 и их силовые электроды разомкнуты. Таким образом блокируется

0 выход системы 6 импульсно-фазового управления и импульсы управления на преобразователь 11 не поступают. По истечении установленной бестоковой паузы, необходимой для надежного запирания ранее ра5 ботавшей группы вентилей вперед, ЛПУ 21 изменяет свое состояние и на его втором выходе появляется сигнал логической единицы. Кроме того, на выходе логического блока управления 25 появляется сигнал ло0 гического нуля, что приводит к размыканию ключей 18.20, а также замыканию управляемых ключей 8, 24. В результате напряжение на выходах регуляторов 2 скорости и 4 тока скачкообразно изменяется на величину

5 пропорциональной составляющей и ЭДС преобразователя 11 становится меньше ЭДС электродвигателя 12 в течение одного интервала дискретности вентильного преобразователя, а ток в якорной цепи возни0 кает без задержки после окончания бестоковой паузы.

При замыкании ключа 24 сигнал на выходе сумматора 5 становится равным сумме выходного напряжения регулятора 4 тока и

5 выходного напряжения источника 23 постоянного напряжения, то есть напряжение на .входе системы 6 импульсно-фазового управления в момент окончания установленной бестоковой паузы скачкообразно уменьша0 ется на величину равную люфту регулировочной характеристики преобразователя 11. - . Итак, в момент окончания бестоковой паузы в результате замыкания ключей 8, 24

5 импульсы управления с выхода системы б импульсно-фазового управления подаются на управляющие электроды группы 10 вентилей назад при нулевых начальных условиях, сформированных в системе

0 подчиненного регулирования для группы вентилей назад, а размыкание силовых электродов ключей 18, 20 приводит к возникновению тока в электродвигателе 12 сразу после окончания установленной

5 бестоковой паузы. Это позволяет устранить неоднозначную зависимость выходного напряжения преобразователя 11 от управляю- щего напряжения, увеличить быстродействие системы регулирования. сократить бестоковую зону до значения установленной бестоковой паузы и снизить перерегулирование при реверсе тока. Таким образом улучшается качество регулирования скорости электродвигателя.

Формула изобретения

Электропривод с раздельным управлением, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные первый узел сравнения, пропорционально-интегральный регулятор скорости, второй узел сравнения, регулятор тока, сумматор и систему импульсно-фазового управления, выходы которой через первый и второй управляемые ключи подключены порознь к управляющим цепям труп п В перёд и Назад реверсивного вентильного преобразователя, выход которого соединен с якорной обмоткой электродвигателя, датчики скорости и тока якоря электродвигателя, соединенные своими выходами соответственное входами первого и второго узлов сравнения, включенный в цепь обратной связи регулятора скорости третий управляемый ключ, ло- г и ч ее кб е пер включаю ще е устрой рт во« выходы которого порознь соединены с уп}19

равляющими входами первого и второго управляемых ключей, а первый вхрд подключен к выходу датчика тока, входы третьего узла сравнения соединены с входами первого узла сравнения, а выход подключен к второму входу логического переключающего устройства и к третьему входу ло чэското блока управления, пёрвь|еЩ в го соединенй Ь выходами л« й ;хЬг0 ключающёго , а ейхрд оединей с управляющим входо третьего управляемого )

нйя через у 1р1авля м й сбедигнё1и (бff ;с Й1Й|т1бр Н й это1М управ ющий в сод tetaiepToro управ- ляёмргб )Щи с Управляющей цёпЩ

ч$; юЩи И рЯ . У Ш кэ ч ёс в:а р г |лр Щ« : к р1 т

)

овагЩ н6 Щ - уп фя &м юч :

п.1эа|Щ1||р| лй|

уп | а1ЩШЩм;;Щ|Щр|13 Й л ек о г |/Щ|| Ш | ::Трз

соё |н ; ||||ЩЩи ЩЩ|Й1 Р обра Ш св;я1з11;|ё ШтВр

Использование: может быть использовано в электроприводах механизмов в станкостроительной, бумагоделательной промышленности. Сущность: в данном электроприводе при замыкании ключа 24 напряжение на входе системы 6 импульсно-фазового управления в момент окончания установленной бестоковой паузы Скачкообразно уменьшается на величину, равную люфту регулировочной характеристики преобразователя 11. Размыкание силовых ключей 18, 20 приводит к ебзникновёнию тока электродвигателе 12 сразу после окончания бестоковой паузы. 1 -ил.- . ; .- .. . .,