Реверсивный вентильный электропривод постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/06 

1

Изобретение относится к реверсивным регулируемым электроприводам постоянного тока с питанием электродвигателей от вентильных преобразователей с нелинейным согласованием управления группами н многокоятурными системами подчиненного регулирования (например, для управления механизмами прокатных станов).

Известны реверсивные .вентильные преобразователи, в которых используется принцип нелинейного согласования управления группами. Достоинством преобразователей этого типа является повышенная надежность их работы при значительном уменьшении габаритов уравнительных дросселей или .полном исключении их.

Недостатком таких преобразователей является наличие режима прерывистых токов и бестоковой паузы в работе привода, обусловленной «люфтом в регулировочной характеристике, при переключении тока нагрузки от одной пруппы преобразователя к другой.

Известно устройство, в котором с целью компенсации момента сухого трения в схему двухконтурной системы подчиненного регулирования с пропорционально-интегральными регуляторами така и скорости введен дополнительный усилитель, вход которого подключен к выходу задающего устройства, а выход - к входу регулятора тока 1. Такой усилитель позволяет в обход регулятора скорости сформировать дополнительный сигнал на входе регулятора тока для компенсации момента сухого трения. Указанный дополнительный усилитель не позволяет устранить отмеченный выше недостаток реверсивного преобразователя с нелинейным согласованием Зправления

группами.

Известны также зстройства, в которых в зависимости от режима .работы преобразователя (прерывистый или непрерывный ток) меняется статический коэффициент

з силения звеньев в контурах регулирования скорости, и тока, что позволяет сохранить устойчивую работу привода как в режиме непрерывных, так и прерывистых токов .2.

Однако такое з стройство не устраняет недостатков - снижение быстродействия и возможность нарушения устойчивой работы привода, возни-каюш.их в результате появления бестоковой паззы .при переходе тока

нагрузки от одной группы преобразователя к другой.

Целью предлагаемого устройства является уменьшение бестоковой паузы при переключении групп, т. е. при переходе тока

нагруз.кИ от одной группы к другой в преоо)азователе с нелинейным согласованием управления грунпамн. В предлагаемом устройстве эта цель достигается подключением дополнительного нропорционального регулятора скорости параллельно основному пи-регулятору скорости и шунтированием частей сопротивлений в цепи RC корректирующей .связи и цепи обратной связи ло току усилителя регулятора тока контактами реле в момент отсутствия тока -в якорной цепи электродвигателя.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого реверсивного вентильного электропривода.

Электродвигатель 1 постоянного тока питается от реверсивного вентильного преобразователя 2, состоящего из двух грулт с нелинейным согласованием управления ими. Система регулирования содержит два каскадно включенных пропорциональноинтегральных регулятора: регулятор 3 тока и регулятор 4 скорости, а также датчик 5 тока в Яiкopнoй цепи и тахогенератор 6. Кроме того, в силовой цепи электродвигателя имеется датчик 7 «улевого тока, к iBbixoду которого подключено реле 8 нулевого тока.

Реле 8 нулевого тока для простоты пояснения работы схемы условно показано в виде обычного контактного реле. В деиствительности в предлагаемом устройстве может быть .применено более совершенное - бесконтактное реле, построенное на полупроводниковых элементах. Контакт 9 реле 8 включен последовательно с резистором 10 и соединяет выход дополнительного пропорционального регулятора 11 со входом регулятора 3 тока. Кроме того, контакты 12 И 13 реле 8 включены параллельно частям резйсторов 14 и 15 регулятора 3.

Как зидно из чертежа, на вход регулятора И, так же как и на вход регулятора 4, подаются два сигнала: сигнал задания скорости и сигнал отрицательной обратной связи по скорости от тахогенератора 6.

Параметры входных сопротивлений регулятора 11 выбраны таким образом, что при равенстве сигналов зада-ния и обратной связи по скорости на входе регулятора 4 обеспечивается также равенство этих сигналов на входе регулятора 11.

Таким образом, введение регулятора 11 в схему управления можно рассматривать как введение дополнительного пропорционального регулятора скорости, подключавмого при замкнутых контактах реле 8 параллельно регулятору скорости.

Для иллюстрации принципа работы предлагаемого устройства рассмотрим один из наиболее характерных режимов работы электрОПривода, при котором система управления должна преодолевать «люфт в регулИровочной характеристике преобразователя, например переход электродвигателя из двигательного режима в режим рекуперативного торможения при отключении сигнала задания скорости U-M. После отключения /зс, под действием сигнала обратной связи от тахогенератора 6, регулятор 4 скорости изменяет знак выходного сигнала, который поступает на вход регулятора 3 тока, давая задание на торможение. Пропорционально-интегральный регулятор 3 тока под действием этого сигнала сначала переводит группу преобразователя, находившуюся в выпрямительном режиме, в инверторный режим. Ток двигателя снижается до нуля. Затем регулятор тока за определенное время (время бестоковой паузы) преодолевает «люфт и только после этого открывает вторую группу для осуществления торможения электродвигателя. Таким образом, при прохождении «люфта ток в якорной цепи отсутствует.

Следует заметить, что время бестоковой паузы зависит от уровня сигнала, поступающего с выхода регулятора 4 скорости на вход регулятора 3 тока, и будет наименьшим, если регулятор скорости после отключения сигнала задания под действием обратной связи мгновенно выходит на насыщенный участок своей характеристики. При этом с выхода регулятора скорости на вход регулятора тока поступает максимальный сигнал задания на ток торможения. Однако даже в этом случае, если не принимать специальных мер, время бестоковой паузы достигает значительной величины.

Уменьшение времени бестоковой паузы осуществляется в предлагаемом устройстве следующим образом: датчик 7 фиксирует нуль тока, реле 8 подключает выход дополнительного регулятора И на вход регулятора 3, дополнительный сигнал управлет ния, .поступающий с выхода регулятора И на вход регулятора 3, способствует более интенсивному интегрированию регулятора 3 и, следовательно, быстрому прохождению «люфта.

Для оптимального перевода регулятора тока к новым начальным условиям после прохождения «люфта контакты реле 8 шунтируют часть резистора в цепи корректирующей обратной связи регулятора тока, изменяя тем самым его передаточную функцию. Кроме того, шунтируется контактом реле 8 часть резистора от цепи обратной связи по току регулятора тока для коррекции контура тока и улучшения помехозащищенности системы при ложном срабатывании датчика 7.

При возникновении тормозного тока после прохождения «люфта датчик 7 фиксирует появление тока. При этом реле 8 размыкает свои контакты.

Величины сопротивлений резисторов 14, 15 и 16 при разомкнутых контактах реле 8 выбраны таким образом, чтобы обеспечить

ОПтимальное протекание переходных процессов при работе ка линейных участках регулировочной характеристики преобразователя и при протекании тока.

Формула изобретения

Реверсивный вентильный электропривод постоянного тока, содержащий преобразователь с нелинейным согласованием групп, систему управления, выполненную по принципу подчиненного регулирования с регуляторами скорости и тока, датчик и реле нулевого тока, контакты которого шунтируют часть резисторов в цепи обратной связи по току и в цепи обратной связи

регулятор; гокп, отличающийся тем, что, с це.чыо у-меньшеяня времени бестоковой паузы переключении ве}1тпльных групп преобразователя, он содержит дополнительный пропорциональный регулятор скорости, включенный параллельно ос«овному, и подключенный к входу регулятора тока через н. з. контакт упомянутого реле нулевого тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3458791, кл. 318-327, 1969.

2.Реферативный журнал «Электротехника и энергетика, серия К, № 7, 1968, реферат 7 к 22.