Электропривод постоянного тока с двухзонной системой регулирования скорости Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

целой группы двигателей (групповой источник питания) и индивидуальные вёнтилБные возбудители для регулирования скорости каждого двигателя изменением тока возбуж цения.

Наиболее близким техническим paueнием к изобретению является электропривод постоянного тока, содержащий управляемый вентильный преобразователь,- снабженный системой регули ювания напряжения преобразователя, питающего якорные цепи одного или нескольких двигателей, и нереверсивные Eie;-:тйльные возбудители, индивидуальные для каждого двигателя, снабженные системой регулирования скорости 2. Система регулирования скорости, воздййствующая на поток возбуждения, в таком электроприводе содержит последоБ§тельно включенные регулятор скорости, множительно-делительное устройство, регулятор тока якоря и регулятор возбуждения, и задающее устройство, сЬединенное со входом регулятора скорости и со входом нелинейного элем€;н та; с характеристикой типа ограничения включенного на входе системы регулирс(вания напряжения на якоре, причем ко входам первых двух регуляторов подкл1очены соответственно датчики скорости; вращения и тока якоря, вход множителя множительно-делительного устройства соединен с датчиком скорости, а вхЬд делителя через блок вьвделения Оо тьшего из двух сигналов - с источником постоянного напряжения и с выходом датчика ЭДС. Ограничение токгь якрря двигателя осуществляется здесь охватом мно; шгельно-делителького устройства и регулятора скорости неликейными элементами, ограничение тока возбуждения - ограничением задания на: входе регулятора возбуждения,

В таком з-.гектроприводе, особенно при применении регулятора потока возбуждения и точного измерителя потока возбуждения,могут быть получены статические и динамические характеристики достаточно высокого качества. При применении же вместо регулятора потока регулятора тока возбуждения или рагулятора потока с неточным измерителем потока возбуждения быстродействие системы регулирования оказывается пониженным - ухудшаются качественные показатели электропривода. Опыт проектирования и наладки подобных систем показывает, что при наличии высок;ях требований к быстродействию систе: « регулирования скорости {что особе:ино важно, например, при трубопрокатных агрегатах) , к статической и динш -шческой ТОЧНОСТИ, измерителя потока возбуждения предъявляются чрезвычайно высокие требования, которые не могут быть удовлетворены современными методами аналоговой техники; применение же специальных измерителей потока двигателя представляется нецелесообраэ

ным. Таким образом, по указанным причинам в рассматриваемом электроприводе не удается реализовать достаточно высокое быстродействие.

Для исключения недостатков, вносимых регулятором потока, можно применить регулятор тока возбуждения, однако при этом снижается быстродействие систе1 «л регулирования.

Цель изобретения - улучшение статических и динамических характеристик электропривода, а также упрощение его наладкг.

Цель достигается тем, что в электроприводе, содержащем управляемый вентильный преобразователь с системой регулирования напряжения на якоре двигателя, нереверсивный вентильный возбудитель для питания обмотки возбуждения двигс1теля с системой регулирования скорости двигателя, состоящей из последовательно включенных регулятора скорости, множительно-делительного устройства, регулятора тока якоря и регулятора возбуждения, и задающее устройство, соединенное со входом регулятора скорости и со входом нелинейного элемента с характеристикой типа ограничения, включенного на входе системы регулирования напряжения на якоре, причем ко входам первых двух регуляторов подключены соответственно датчики скорости вращения и тока якоря, вход множителя множительно-делительного устройства соединен с датчиком скорости, вход делителя этого устройства через блок выделения большего из двух сигналов - с выходомдатчика ЭДС и источником постоянного напрях ения, применены два блока выделения большего из двух сигналов, выходы которых подключены ко входу регулятора возбуждения, входы первого из них соединены с датчиками тока возбуждения и ЭДС, а входы второго - с выходом упомянутого нелинейного элемента и с введенным источником постоянного напряжения.

На чертеже представлена функцио 1альная схема электропривода.

Электропривод содержит двигатель

50 1 постоянного тока, вентильный преобразователь 2 (реверсивный или нереверсивный) для питания якорных цепей, нереверсивный вентильный возбудитель 3, измеритель 4 скорости (тахогенера.„тор), систему 5 автоматического регулирования напряжения вентильного преобразователя, питающего якорь двигателя, регулятор 6 возбуждения, регулятор 7 тока якорной цепи двигателя, регулятор 8 скорости, измеритель

609 ЭДС двигателя, делительный элемент 10, множительно-делительное устройство 11, элементы 12-15 сравнения для вьаделения большего иэ двух сигналов, нелинейные элементы .б-19, фильтры

65 20-23, датчик 24 напряжения на якоре

вигателя, датчик 25 тока якорной цеи двигателя, датчик 26 тока возбужения.

Якорь двигателя 1. питается от упавляемого реверсивного или нереверивного вентильного преобразова еля ; от этого же преобразователя могут итаться и другие двигатели групповоо электропривода. Обмотка возбуждеия двигателя питается от нереверсивого вентильного возбудителя 3. Пребразователь 2 управляется системой 5 автоматического регулирования наряжения Up. На вход этой системы поступает сигнал Unj заданного значения напряжения на якоре двигателя, формируемый из сигнала заданного значения скорости двигателя п с помощью нелинейного элемента 16, имеющего линейную характеристику вплоть до ограничения, устанавливаемого равным номинальному значению напряжения двигателя Uj,. При увеличении величины п выше значения J напряжение на выходе нелинейного элемента 16 остается неизменным.

Управление возбуждением двигателя осуществляется трехконтурной системой подчиненного регулирования. Первый контур этой системы представляет собой контур регулирования либо тока возбуждения, либо ЭДС двигателя, в зависимости от того, какое из двух сравниваемых на элементе 12 напряжений - на выходе измерителя ЭДС или датчика тока возбуждения - больше. Выделяемая элементом сравнения 12 переменная подается на вход пропорционально-интегрально-дифференциального(ПИД) регулятора 6 возбуждения в качестве отрицательной обратной связи. Выход регулятора 6 соединен со входом делимого делительного элемента 10, на-вход делителя этого элемента подан через элемент 13 сравнения для выделения большей из, двух величин сигнал с выхода тахогенератора 4. До определенной скорости п Пд сигнал на выходе элемента 13 равен неизменному напряжению U, поступающему . от источника постоянного напряжения, при скорости п Пд сигнал на выходе этого элемента равен напряжению пропорциональному скорости двигателя. Выход делительного элемента 10, в состав которого входит обычно и фильтр 20, подан на вход вентильного возбудителя 3. Для ограничения углов управления возбудителя предусматривается связь фильтра 20 через нелинейный элемент 17 на вход регулятора б возбуждения.

В качестве задания на вход этого регулятора подано два сигнала - сигнал с выхода регулятора / тока якорной цепи, действующий на уменьшение ЭДС двигателя, и сигнал с выхода элемента 14 сравнения, действующий на увеличение ЭДС двигателя. Таким

образом, заданное значение ЭДС двигателя определяется равностью . До определенного заданного -значения ЭДС двигателя6 6;., По сигнал на выходе элемента 14 неизменен и равен UaV при увеличении задания на ЭДС двигателя выме величины во сигнал на выходе элемента 14 равен заданному значению ЭДС двигателя.

В качестве обратной связи на вход регулятора 7 тока поступает сигнал

0 с выхода датчика 25 тока якоря, в качестве задания - сигнал с выхода множительно-делительного устройства 11 через фильтр 21, входящий обычно в состав этого устройства. На вход пер5вого множителя устройства 11 подан сигнал с выхода регулятора 8 скорости, пропорциональный заданному значению момента двигателя mg-, на вход второго множителя - сигнал с выхода

0 измерителя 4 скорости через фильтр 22. На вход делителя, устройства 11 подан сигнал с выхода элемента 15 сравнения, выделяющего большую из двух, величин - постоянного напряжения, пропорционального е , или ЭДС

5 двигателя е На вход регулятора 8 скорости действуют через фильтры 22, 23 сигналы заданного п и фактического з-начений скорости п. Ограничение тока J вигafeля осуществляется

0 с помощью нелинейного элемелта 19, охватывающего отрицательной обратной связью устройство 11, фильтр 21 и регулятор 8 скорости. ;

Устройство работает следующим об5разом.

В исходном состоянии при отключенном автомате якорной цепи двигателя на вход регулятора 6 ЭДС при зашунтированных регуляторах тока и скорос0ти подается задание минимального значения ЭДС холостого хода двигателя бд, а на вход делителя элемента 10 подается минимальное значение рабочей скорости п ео. Так как при этом ЭДС двигателя е О, то в системе уста5навливается определенный ток возбуждения 19Кд-гБ 6о , где Кдтв - коэффициент передачи датчика тока возбуждения .

Причем выбирается, чтобы

0

- 6

1, т. е. КдтБ

о

-в

При включении автомата якорной цепи двигателя расшунтируются регуляторы тока и скорости и подается коман да на разгон двигателя до минимально5го значения скорости п. Если на этой скорости на валу двигателя имеется какая-то нагрузка, то на выходе-регулятора скорости появляется положительное напряжение т, на входе регулято0ра тока - положительное напряжение iv, на выходе регулятора тока - отрицательное напряжение Орт г которое задает снижение ЭДС двигателя. За счёт снижения тока возбуждения ЭДС двигателя/снижается. Но снижение

5

тока возбуждения происходит в боль,шем отношении, чем ЭДС двигателя (за счет кривой намагничивания), т. е. оказывается, что даже уже на этой скорости п п п, происходит переключение с помощью элемента 12 сравнения обратной связи регулятора возбуждения б с тока возбуждения на ЭДС двигателя.

Начиная со скорости п тпц, даже на холостом ходу е 1вКдтв причем до скорости п Uf, ни холостом ходу в системе поддерживается i-g I, а со скорости п,7 j поддерживается ig 1.

Таким образом, начиная с заданного минимального зна-чения ЭДС двигателя холостого хода БД , в системе регулирования поддерживается заданная скорость п Пт../Пр. Причем поддержание скорости ВСЭЗМОЖНО и при Пд ,

т, е. меньше номинального значения.. На вход делителя устройства 11 при этом должна задаваться величина не менее &QJ - минимальной ЭДС двигателя при максимальной нагрузке на скорости Пр.

Качество регулирования скорости в рассматриваемом электроприводе при изменениях задания и нагрузки соответствует качеству регулирования в электроприводах с обычными трехконтурными системами подчиненного регулирования, процессы весьма близки к принятым для этих систем оптимальным процессам,

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока с двухзонной системой регулирования скорости, содержащий управляемый вентильный преобразователь с системой резгулирования напряжения на якоре, нереверсивный вентильный возбудитель для питания обмотки возбуждения электродвигателя с системой регулирования скорости двигателя, состоящей из последовательно включенных регулятора скорости, множительно-делительного устройства, регулятора тока якоря и регулятора- возбуждения, и задающее устройство, соединенное со входом регулятора скорости и со входом нелинейного элемента с характеристикой типа ограничения, включенного на входе системы регулирования напряжения на якоре, причем ко входам первых двух регуляторов подключены соответственно датчики скорости вращения и тока якоря, вход множителя множительно-делительного устройства соеди5 ней с датчиком скорости, вход делителя этого устройства через блок выде-ления большего из двух сигналов - с выходом датчика ЭДС и с источником постоянного напряжения, о т л и ч а0 0 Щ и и с я тем, что, с целью улучшения статических и динамических характеристик электропривода и упрощения настройки системы регулирования, в него введены два блока выделения

большего из двух сигналов, выходы которых подключены ко входу регулятора возбуиодения, входы первого из них соединены с датчиками тока возбуждения и ЭДС, а входы второго - с выходом упомянутого нелинейного элемента и с введенным источником постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Лебедев Е. Д. и лр. Управление вентильными электроприводами постоян

но;го тока. М. Энеогия, 1970, с. 94-44

40 2. Фишбейн В. Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного тока, М., Энергия, 1972, с. 111-124.