Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

I

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к устройствам управления быстродействующими эвюктроприводами с широким диапазоном регулирования скоросТЕ.

Наиболее близким к гфедлагаемому по технической сущности является устройство,, выполненное по системе двухзонного peiyJшpoвaвия с оЕшим задатчиком скорости для зон регулирования по якорю и по воз-,д буждению, которое содержит в цепи возбуждения реверсивный регулятор, вход обратной связи которого через блок даремножения соединен с датчиком модуля ЭДС, а в цепи регулирования натфяжения на якоре - регулятор скорости, через второй блок перемножения соединенный с регулятором тока с блоком ограничения напряжения в цепи обратной связи, и датчик знака магни-геого потока апекгродвигателя, выход 20 которого соединен со вторыми входами обоих бжжов перемножения

При работе этого ашктрогфивода, например, в двигательном режиме и подаче

команды на торможение 1 5 оисходит сме-на знака сигнала регулятора скорости. Поток двигателя начинает реверсироваться, знак задания тока якоря становится отрицательным.

Под действием отрицательного сигнала с регулятора скорости (задание тока якоря) регулятор тока входит в режим ограничения. Величина выходного Напряжения регулятора тока якоря определяется уровнем ограничения блока ограничения напряжения н соответствует максимальному на: ряжению преобразователя. В связи с тем, что ЭДС двигателя не меняет знак в процессе изменения знака потока, отрицательное задание якорного тока приводит к см&щению углов утфавления вентилей якорно -. го преобразователя в область инвертирования. Ток якоря интенсивно спадает, и якорный преобразователь запирается.

Время, когда якорный щкобразователь закрыт, является мертвым временем, в гечение которого скорость двигателя умв375ньшается под действием статического мо мента, Мертвое время определяется временем смены знака потока двигателя, а .ПОСЛЕ смены З1шка потока - временем шз менения сигнала регулятора тока (под действием положительного сигнала с регулятора скорости) от величины, Соответствующей максимальному напряжению преобрагзователя в инверторном режиме, до величины, соответствующей действительному значению ЭДС двигателя, после чего якорный преобразователь начинает работу в инворторном режиме, а электропривод переходит в режим рекуперативного торможения. Переход из тормозного режима в двигательный аналогичен рассмотренному. Недостаток известного электропривода заключается в том, что, несоответствие максимального напряжения преобразовав j телн и ЭДС двигателя .на втором периоде мертвого времени имеет место всегда, когда рабочая скорость электропривода низке основной. Со снижением рабочей скорости электропривода вторая составляющая мертвого времени возрастает. Этот же недостаток имеет место и при скорос.тях выше основной, когда нагрузка мала, что определяется статической х актеристикой блока задания возбуждения. Цель изобретения - уменьшение мерт вого времени, т.е. повышение быстродействия электропривода. Поставленная цепь достигается тем, что в электроприводе с двухзонным регу лированием скорости, содержащем электродвигатель постоянного тока, якорь которого соединен с нереверсивным преобра зоватепем, в цепь управления которого включены последовательно соединенные ре гулятор скорости, блок перемножения и регулятор тока с блоком ограничения в цепи обратной связи, подключенный к обмотке; возбуждения электродвигателя реверсивный преобразователь, в цепь управления которого включен регулятор возбуждения, входы которого подключены к выходу регулятора скорости и через второй блок перемножения к датчику модуля ЭДС, и датчик знака магнитного потока, выход кото рого соединен со вторыми входами обоих блО( ков перемножения, упомянутый блок ограничения выполнен в виде выпрямительного моета, вхрдная диагональ которого через дополнительно введенный пороговый элемент включена в цепь обратной связи 5 гулятора тока, а диагональ постоянного тока соединена с выходом датчика модуля ЭДС 1 На чертеже изображена функциональная схема устройства. Электропривод содержит электродвигатель 1, питающийся от нереверсивноп. вентильного преобразователя 2, Обмотка возбуждения шектродвигателя питается от реверсивного Ьенткльного преобразователя 3. Задающий вход регулятора 4 тока сое динен с регулятором 5 скорости через блок 6 перемножения, а вход обратной связи соединен с датчиком тока якоря. На задающий вход регулятора 5 скорости поступает сигнал эталона скорости и) gjr а его вход обратной связа соединен с тахогенератором 7, Блок 8 ограничения в цепи обратной связи регулятора 4 тока, содержащий выпрямительный мост, полюса которого соединены с выходом датчика модуля 9 ЭДС, ограничивает выходной сигнал регулятора 4 тока во всех режимах работы на уровне, соответствующем ЭДС двигателя. Последовательно с выпрямительным мостом блока 8 ограничения включен пороговый элемент 10, уровень ограничения которого соответствует максимально допустимому падению напряжения на якоре электродвигателя 1 при работе электропривода в двигательном режиме. Задающий вход регулятора 11 возбуждения соединен с выходом регулятора 5 скорости через блок 12 задания возбуждения, который имеет пропорциональную статическую характеристику с уровнем OIPраничения сверху, соответствующим HCVминальному ..noTOJ возбуждения. Вход обратной связи регулятора 11 возбуждения через дискриминатор 13, пропускающий больший из двух сигналов, поданных на его входы, подключается либо к выходу датчика тока возбунодения.через функциональный элемент 14, апроксимирующий характериртику намагничивания двигателя, либо через блок 15 перемножения и блок; 9 вьщеления модуля - к выходу датчика 16 ЭДС, Вторые входы блоков, 6 и 15 перемножения соединены с датчиком 17 знака потока. Электропривод работаео следующим образом. При соответствии знаков заданного и действительного потока выходной сигнал блока -6 перемножения, являющийся заданием тока якоря 5ао положителен, регулятор 4 тока обеспечивает поддержание тока якоря i , равным заданному, регулятор 5 скорости поддерживает скорость I liJ двигателя равной эталону Uj g-j- . Блок ,8 ограничения с пороговым элементом 10 обестючивают ограннчешЪ уровия выходIHOTO напряжения регулятора 4тока, соот ветствующего натфяжешю преобразователя 2 согласно уравненшол тое и в - напряжение преобразователя выпрямительном режиме работьц g« - ЭДС двигателя 1 pioix максимально допустимый ток якоря Ряи. - сопротивление якорной иепи. Ограничение напряжения преобразователя в соответствии с уравнением (1) пр исходит в аварийном режиме работы элек ропрввода при г в нормальиом режиме работы при гпах блок 8 ограничения не работает. При смене зн ка сигнала с выхода регулятора 5 скорос ти, т.еь смене знака задания момента и потока двигателя, например, во время ра боты электропривода в двигательном режюле и подаче команды на торможеШ1е поток двигателя начинает реверсироваться, а знак задаШЕя тока якоря становится отрицательным на то время, пока поток не сменит знак. Отрицательное задание якорного тока обеспечивает интенсивное гашение тока и запирание вентильного преобразователя якорной цепи. В этом режиме выходное напряжение регулятора 4 тока тюд действием отрицательнотх) вхо ного сигнала ) зао изменяется в соответ ствии с ЭДС двигателя благодаря действию блока 8 ограничения, а напряжение вентильного преобразователя 2 изменяет ся согласно уравнению „-, где и ц - напряжение преобразователя в инверторном режиме работы. Пороговый элемент 10 в этом режиме ю работает. OOCJK реверса потока во буждения знак задания тока якоря становится положительным и Э1пекггроп{жвод ii& реходнт в управляемый режим рекуперативного торможения. Этот переход осу- ществляется плавно н без задержки благодаря соответствию ЭДС .Двигателя на ряженвю преобразователя в инверторном, режиме. Переход из тормозного режима в двигательный аналогичен. Значение потока двигателя устанавливается регулятором возбуждения в соответствии со скоростью двигателя. Выходные сигналы датчика ЭДС и датчика по- тежй устанавливаются .равными при номинальной скорости двигателя. При скорости ниже номинальной, контур регулирования возбуждения через дискриминатор 13 замыкается по потоку, выше номинальной tto ЭДС двигателя. Сигнал заданного значения потока или ЭДС постутшет с выхода .блока 12. При малых нагрузках поток или ЭДС благодаря характеристике блока задания возбуждения устанавливается пропорциональным току якоря. Вследствие этого Щ)П малых токах якоря сокращается время реверса потока и улучшается управляемость аиектроприврда. Кроме того, при малых токах якоря величина ЭДС может оказаться мейыие максимальной и при скорости двигателя больше номинальной, в этом случае блок ограничения также играет положительную роль, сокращая мертвое время и тем самым повышая бьютродействие. Формула изобретения Электропривод постоянного тока с двухр GOBttbiM регулированием скорости, содерж о1сий электродвигатель 1юсто5шного тока, якорь которого соединен с нереверсивным преофазователем, в цепь управления которого включены последовательно соедивйнные регулятор скорости, блок пвремнойшния и регулятор тока с блоком ограничения в цепк обратной связи, подключенный к обмотке возбуждения эяектродвигателя реверсивный преобразователь, в цепь управления которого включен регулятор возбуждения, входы которого подключены к выходу регулятора скорости и через второй блок шремножения к датчику модуля ЭДС, и датчик знака магшггвого потока, выход которого соединен со вторыми входами обоих блоков перемновкения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, упомянутый блок ограничения выполнен в виде выпрямиа ельного моста, входная диагональ которого через дополнительно введенный пороговый э юмент включена в цепь обратной связи регулятора тока, а диагональ ттостоягнного тока соединена с.йьзходом датчика модуля ЭДС.; Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР V 375743, кл. Н О2 Р 5/06, 1974.