Реверсивный тиристорный электропривод с двухзонным регулированием Советский патент 1979 года по МПК H02P5/06 

- , J - л Изо етение отйосится к области вентильного электропривода (ВЭП) и предназначеноппя регулированнй ЧастОть вра щений электродвигателя постоянного тока : Известны несколько различнь Х структур В ЭП с реверсом поля двигателя. Так известна структура двухзоннОГо ВЗП, сос тоящего из тиристорного прео азователя управляющего напряжением кв. якоре двигателя, и реверсивного двухкомпле сного возбудителя, осуществлякмцего питание обмотки возбуждения. Для обеспечения совместной работы этих преобразователей предусмотрен специальный блек связи Ci}- .J : к недостаткам такого ВЗП относится сравнительная сложность блока связи, невозможность получения предельного быстродействия из-за ограниченной возможности выбранной структуры блока СВЯзк, в котором для контроля момента снижения потока до нуля используется узел вьщержки времени, уставка KOTOpor6 Se ,зависит от процессов, протекающих в ВЭП а также недоиспользование двигателя по мощности, так как ослабление потока начинается при ЭДС двигателя, меньшей (примерно на 5%), чем номинальное значение, в результате чего работа на номинальной сксфости ВОЗМОЖНА только с ослабленным потоком и соответственно с меньшим длительно допустимым значением момента. ; Аналогичными недостатками обладает также ВЭП, отличительной особенностью которого является блокировка канала регулирования напряжения двигателя в функции знака тока возбуждения. При этом, наряду с основным нереверсивным датчиком тока возбуждения, дополнительно необходим второй реверсивный: датчик тока, Что усложняет схему 2. Известны также решения, где используется система подчиненного регулирования с блокировкой канала регулирования напряжения двигателя в функции блока логики раздельного управления реверсивного тиристорного возбудителя З. Наконец, известен ВЭП, в котором, с целью повышения коэффициента йсполь збв анйя двигателя по мощности, применяется двухконтурная система регулирования потока возбуждения на основе пропорционально-интегрального регулятора ЗДС с подчиненным регулятором тока возбуждения. Однако в остальном, такие ВЗП имеют аналогичные решения и те же недостатки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электро привод, выполненный по системе подчиненного регулирования частоты вращения электродвигателя и содержащий электроЯвйгатеЛ постоянного тока, якорь которого подкййчён к нереверсивному тиристорному преобразователю с регулятором частоты вращения и регулятором тока якоря в его цепи управления, а обмотка возбуждения к реверсивному тиристорному преобразователю с регулятором ЗДС и регулятором тока возбуждения Б цепи управления, датчики частоту ёращения, тока якоря, ЗДС и тока возбуждени электродвигателя, подключенные ко входам соответствующих регуляторов, и блб логики 4. Данный ВЗП имеет следующие недостатки: к недостаткам данного ВЗП отноcknffcn отсутствие режима подтьрллажйванйя йз-йа того, что в каналы регулирования поля не поступает информация об йСГ йНй0м значений частоть вращения двн . гателя, кроме того, усилители задания тока возбуждения изменяют свое состояние только при смене полярности сигнал задания частоты вращения и только при этом происходит изменение направления вращакицего момента двигателя. Недоста ком являете :я также нёдоисйожэовййие двигателя по момейту и мощности, Цель данного изобретения - улучшени динамических характеристик и улучшение использования электродвигателя по мо менту..,- . ; ,, Поставленная ШЖЙш Й гаетс«Гтем, что в реверсивный тйристорный электропривод с двухзрннь1М регулированием, со держащий электродвигатель постоянного тока, якорь которого подключен к нереBejpcHBHOMy тиристорному преофазЬйатеп с регулятором часТотБгвращёййя и регу лятором тока якоря, а обмотка возбужде . ВИЯ - к реверсивному тиристорному пре. образователю с регулятором ЗДС и рег лятором тока возбуждения, датчики частоты .вращения, тока якоря, ЗДС и тока 6 34 озбуждения электродвигателя,,подключеные ко входам соответствующих регулято- , ов, и блок логики, введены датчик сосояния тиристоров, потенциометр, два нульоргана и два переключающих устройства, первое из которых включено между регуляторами частоты вращения и тока якоря, а второе - между датчиком и регулятором ЗДС, при этом второй вход регулятора ЗДС соединен через реверсивный нульорган и потенциометр с выходом регулятора частоты вращения, управляющий вход первого переключающего устройства соединен с выходом блока логики, входы которого подключены к выходам регулятора ЗДС и датчика состояния тиристоров реверсивного преобразователя, а управляющий вход второго переключающего устройства - со вторым нуль-органом, вход которого подключен к датчику частоты вращения. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен реверсивный тирисТорный электроприводу на фиг. 2дйаграмма работы устройства. Указанный электропривод состоит из йерёверсивного якорного преобразователя 1, реверсивного возбудителя 2, двух нульорганов 3,4 и двух переключающих устройств 5,6. Нереверсивный якорный преобразователь 1 содержит реверсивный регулятор частоты вращения 7, на вход которого включены задатчик частоты вращения 8 и датчик частоты вращения тахогенератор 9. Выход регулятора частоты вращения 7 подключен через переключающее устройство 5, состоящее из инвертирующего усилителя 10 и ключей 11 и 12, Ко входу регулятора тока 13 якоря, другой вход которого через выпрямитель 14 соединен с датчиком тока 15 якоря. Переключакчцее устройство 5 введено для согласования реверсивного выхода регулято|ра частоты вращения 7 и нереверсивного входа регулятора тока 13. Выход регулятора тока 13 якоря подключен на вход системы импульсно-фазового управления 16, которая подает управляющие импульсы на комплект тиристоров 17 якорного преобразователя. На выход комплекта тиристоров 17 подключен электродвигатель 18. Реверсивный возбудитель содержит регулятор ЗДС 19 двигателя, на первый вход которого включен задатчик ЗДС 20 двигателя, а второй вход через переключающее устройство 6, состоящее, напри- мер, из инвертируюш.его усилителя 21 и ключей 22 и 23, подключен к выходу датчика ЭДС 24 двигателя. Выход регулятора ЭДС 19 двигателя подключен на вход регулятора тока возбуждения 25, на другой вход которого заведена обратная связь с датчика тока возбугЛдения 26 Выход регулятора тока возбуждения 25 подключен через инвертирующий усилител 27 и ключи 2.8 и 29 к системе импульс но-фазового управления 30, которая через ключи 31 и 32 подает управляющие импульсы на комплекты тиристоров вперед, назад возбудителя 33. На выход комплектов тиристоров возбудятеля 33 включена обмотка возбуждения 34 двигателя. Выход регулятора ЭДС 19 двигателя подключен также к блоку логики 35 который при наличии сигнала разрещения от датчика состояния 36 тиристоров к в соответствии с сигналом регулятора ЭДС 18 двигателя выбирает направление вращениг вперед или назад. Блок логики 35 управляет парами ключей 28 и 29, 31 и 32, 11 и 12. Задатчик ЭДС 20 двигателя подключен к выходу нуль-органа 3, который управляется выходным напряжением регулятора частоты вращения 7. Ключи 22 и 23 переключающего устройства 6 управляются нуль-органом 4, включенньЫ на выход тахогенератора 9. Работа электропривода происходит следующим образом. В момент пуска при включении задающего напряжения, например положительного, на выходе регулятора частоты вращения 7 появляется сигнал.(отрицательный), на выходах нуль-органа 3 и регуля тора ЭДС 19 возникает напряжение, блок , логики 35 включает двигатель 18 в одном из направлений, например вперед , ключами 31, 28, 11. Начинается разгх н двигателя. Знаки сигналов для данного случая отмечены на фиг. 1 в скобках. Вначале идет разгон привода в первой зоне (при номинальном потоке возбуждения) до номинальной частоты вращения (точка а фиг.. 2), i а затем - До заданной частоть вращения во второй зоне (при постоянной ЭДС)до точки б . Поддержание постоянства ЭДС двигателя осуществляется засчет отрицательной обратной связи по ЭДС,подключаемой от дат- 55 чика ЭДС 24 в данном случае, например, через ключ 22. Ток и поток возбуждения, : при этом уменьшаются и при достижении 6 436 потока возбуждения величины, соотвотствующей заданной частоте вращения, пуск прекращается. При реверсе задания на вьосоде регулятора частоты вращения 7 появляется положительный сигнал, который при включенном ключе 11 увеличивает угол регулирования якорного преобразователя 1, j ток якоря двигателя спадает до нуля, на -вьрсбде нуль-органа 3 знак сигнала мэ няется на отрицательный,в результате I чего поступает комайда на реверс поля. После спа ;ания тока возбуждения до нуля (точка б) исчезает сигнал блокировки с датчика состояния 36 и происходит -переключение блока логики 35, ключи 31, 28, 11 отключакугся, а ключи ,32, 29, 12 включаются. Через ключи 12 с выхода усилителя Ю подается отридательный сигнал, который открывает комплект тиристоров 17. Обратная связь Jno току, включающая выпрямитель и датчик тока 15 обеспечивает постоянную величину тока вякоре двигателя в течение всего времени реверса (от точки б до точки ж, фиг, 2). При включенииключей 32, 29 происходит реверс тока возбуждения. При реверсе тока возбуждения ЭДС двигателя меняет знак (точка- б), при этом на регулятор ЭДС 19 через ключ 22 поступает положительный сигнал с датчика ЭДС 24. Таким образом, на регулятор ЭДС 19 воздействует разность напряжений с выхода нуль-органа 3 и обратной связи по ЭДС двигателя. В точке б скорость двигателя меняет знак и, следовательно, меняет знак выходное напряжение датчика ЭДС двигателя. Если бы не было переключающего устройства 6 отрицательная обратная связь по ЭДС введенная на регулятор ЭДС 19, после точки б перещла бы в положительную и тем самым нарушилось бы условие поддержания ЭДС двигателя на постоянном уровне, что, в свою очередь, привело бы к недопустимому возрастанию ЭДС и прорыву инвертора. Чтобы этого не случилсюь, в схему введено переключаю.щее устройство 6, которое в точке д (момент перехода скорости через нуль) изменяет зиак обратной связи по ЭДС по команде нуль-органа 4. До точки е происходит разгон двигателя в первой зоне (при постоянном потоке), от точки а до точки ж разгон двигателя происходит во второй зоне регулирования. В точке ж скорость достигает установивщейся величины, ток якоря снижается до статической величины. Таким образом, осуществляется реверс электропривода. Следует отметить, что переключение устройства б в функции знака сигнала тйхогенератора я вляется наиболее оптимальным. Переключение ёГо в функции iapyrHx сигналов,например знака сигнала тока возбуждения, привело бы к 1необходимости дополнительного формирования процессов нарастания и контроля ЭДС дв гателя, особенно на участке б-в, В этом случае двигатель, имея максимальную частоту вращения при неконтролируемом темпе нарастания тока возбуждения, может иметь ЭДС, в несколько раз превышающую номинальное значение, что, как указывалось выитё, приводит к нарущению нормальной коммутации двигателя и прорыву инвертора преобразователя 17 Схемная реализация элёмёй ов нульорганов 3,4 и переключающих устройств 5,6 весьма простая. Например, в каГчестве нуль-органов 3,4 могут быть использованы операционные усилители, а в качестве переключающих устройств 5,6 инвертирующие усилители с двумя ключами, Двухзонный реверсивный тиристорный электропривод обладает лучщими динамическими характеристиками и лучшим использованием двигателя по моменту. Он может быть легко реализован ти повых тиристорных преобразователей с добавлением небольшого;количества допо нительных элементов,. Ф О р м у л а и 3 об р ё т ё ни я Реверсивный тиристорный эпектропри вод с двухзонйым регулированием, содер жащий электродвигатель прстбяннргр ток якфь которого подключён к Нёреверсивйол1у Тиристорному преобразователю с ре гулЯтором частоть вращения и регулятором тока Якоря в его цепи управления, а обмотка возбуждения - к реверсивному тиристорному преобразователю с регулятором ЗДС и регулятором тока возбуждения в цепи управления, датчики частоты вращения тока якоря, ЭДС и тока возбуждения электродвигателя, подключенные ко входам соответствующих регуляторов, к блок логики, отличающ и и с я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и улучшения использования электродвигателя по моменту, в него введены датчик состояния тиристоров, потенциометр, два нуль-орга:На и два переключающих .устройства, первое из которых включено между регу- ляторами частоты вращения и тока якоря, второе - между датчиком и регулятором ЭДС, при этом второй вход регулятора ЭДС соединен через реверсивныйнульорган и потенциометр с выходом регулятора частоты вращений, управляющий вход первого переключающего устройства соединен с выходом блока логики, входы которого подключены к выходам регулятора ЭДС и датчика состояния тиристоров рё вёрсивнОго -преобразователя, а управляющий вход второго переключающего -устройства - со вторым нуль-орган-ом, вхой ко: орого подключен к датчику частой) вращения, .. Источники информации, п р;йнятыё во внйманйе при экспертизе .- ..- t 1 ;, . : . . - . .: ; ,/1. Каталог Тиристор№ie электроприВОДЬ на базе станций управления серии : БУВ ЗбОО, ЩЗ ЗОбО Информэлектро, Р8,3р, 11-75, стр. 25, . j ;;2, к at бл or Комплектные устройства управления электроприводами, Шка4ы уп ;рйВлени:я серии КПТЙ - Информэлектро, .08,18,06-74, стр, 7-11,, j 3, Кйталог АЕо StTOmHctiter Anterbsjtectli6.5erri ui tor.24i7,f|2 A 2(O970),1970. I . , 4, КаталогAEQ ScV( Бег- Einsatl vpn S-tronihlc1iev qiitrAeteii mit TliMHstoren ur AnstMebsoinfgqben mH g-ropie-ren Z-tstuMorer an Bord on SctiiEten , f anfred DvNdrstii, Материалы отделения ВНИИЭМ, инв, I J 19410 (прототип),.

Ч -ъ. ---- «

,.-, . . J - - - ;

692043