Реверсивный вентильный электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока, а именно к реверсивным вентильным электроприводам с раздельным управлшием преобразователем. Известен реверсивный вентильный электропривод, содержащий последовательно соединенные электродвигатель постоянного тока с датчи ком скорости, реверсивный преобразователь с силовым трансформатором, блок импульснофазового управления с логическим переключателем и узел сравнения сигналов заданной и фактической скорости электродвигателя 1. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является реверсивный вентиль ный электропривод, содержащий последовательно соединенные электродвигатель постоянного тока с датчиком скорости, реверсивный преобразователь с силовым трансформатором, блок импульсно-фазового управления с логическим переключателем направления вращения двигателя и блок сравнения сигналов задагшой и фактической скорости двигателя 2. В известных устройствах реверсивного вентильного привода с раздельным управлением либо с переключателем (реверсором) в цепи якоря отсутствие тока якоря фиксируется двумя способами: датчиком тока двигателя, устанавливаемым в депи переменного тока преобразователя (трансформаторы тока) или в цепи выпрямленного тока; датчиком состояния вентилей, фиксирующим наличие или отсутствие напряжения на вентилях преобразователя. Недостатком первого из перечисленных способов является трудность контроля нулевого значения тока, особенно в реверсивных электроприводах малой мощности, вследствие коммутационных помех, амплитуда которых при малых токах двигателя соизмерима с рабочим сигналом. Недостатком второго способа является необходимость контроля состояния каждого вентиля тиристорного преобразователя, что усложняет датчик при больщом количестве вентилей. Кроме того, при переходе напряжения на вентилях через нуль, что имеет место и при запертых вентилях, такой датчик выдает ложный сигнал запрета. Целью изобретения является повыщение надежности уст эойства.

375

Это достигается тем, что в усэройство введены маломощный трансформатор, неуправляемый выпрямитель, пороговый элемент, триггер, два элемента задержки, элемент И и сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, причем выводы первичной обмотки маломощного трансформатора включены в питающую сеть, концы его вторичной обмотки соединены с соответствующими концами вторичной обмотки силового трансформатора, а начала вторичной обмотки соединены с выводами переменного тока неуправляемого выпрямителя, выводы постоянного тока которого соединены через пороговый элемент с одним из входов триггера, ко второму входу которого через два последовательно соединенных элемента задержки подключен сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, выходы триггера и первого элемента задержки подключены к входам элемента И, выход которого покдлючен к логическому переключателю.

На фиг. I приведена схема реверсивного вентильного электропривода; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Реверсивный вентильный электропривод содержит электродвигатель постоянного тока 1, подключенный к реверсивному тиристорному преобразователю 2, который питается от сети переменного тока через силовой трансформатор 3. К этой же сети переменного тока подключен маломоашый вспомогательный трансформатор 4, концы вторичной обмотки которого соединены с одноименными концами вторичной обмотки трансформатора 3, а начала вторичной обмотки -- с зажимами переменного тока выпрямителя 5. Выход постоянного тока выпрямителя 5 через стабилитрон 6 соединен с одним из входов триггера 7. Другой вход триггера через два последовательно соединенных элемента задержки 8 и 9 соединен с выходами сумматора 10, содержащего оптроны по числу каналов блока импульсно-фазового управления И (на схеме изображен только один канал). Выход блока импульсно-фазового управления 11 подключен к входу логического .переключателя 12, два других входа которого соединены соответственно с выходом логического элемента И 13 и выходом блока сравнения 14, к входам которого подключены тахогенератор 1 и задающее напряжение.

Устройство работает следующим образом. В состоянии готовности к пуску привода преобразователь 2 подключен к питающей сети через трансформатор 3. Сигнал задания скорости Ug равен нулю. Появление сигнала задания скорости на входе блока сравнения 14 вызывает появление напряжения на его выходе. Это напряжение поступает на вход блока 11, вызывая СДВИ1 отЬираюпшк импульсов от

к , т.е. в сторону увеличения выпрямленного напряжения. Одновременно напряжение с выхода блока сравнения 14 поступает на один из входов логического переключателя 12. Поскольку ток электродвигателя еще равен нулю, что соответствует разрещающим сигналам на входах переключателя 12, он переключает отпирающие импульсы блока 11 на один из комплектов реверсивного преобразователя 2 (выбор комплекса определяется полярностью УЗ В случае, если преобразователь нереверсивный, пе13еключатель 12 переключает реверсор, а импульсы с блока 11 поступают непосредственно на управляющие электроды тирйсторного преобразователя. Привод разгоняется до заданной скорости. При этом сигнал на выходе блока сравнения 14 определяется разностью между сигналом заданной скорости U,j и сигналом, пропорциональным фактической скорости. ; При уменьщении величины или изменении полярности U,j сигнал на выходе блока сравнения 14 изменяет свою полярность, что соответствует команде на торможение привода. Импульсы в блоке, 11 сдвигаются в сторону увеличения а, т.е. в сторону инвертирования. Одновременно подается сигнал на переключение переключателя 12, однако для его переключения необходим еще разрешающий сигнал с логического элемента 13.

Вторичные обмотки трансформаторов J и 4 включены встречно, поэтому напряжение на входе выпрямителя 5 равно разности вторичных напряжений трансформаторов. Если коэффициенты трансформации одинаковы, то напряжение на входе выпрямителя 5 представляет собой импульсы, соответствующие коммутационным провалам и помехам на зажимах вторичной обмотки трансформатора 3. Причем коммутационные провалы напряжения. Т.е. провалы, связанные с закорачиванием двух коммутируемых фаз преобразователя, всегда вызывают .уменьщасие вторичного напряжения трансформатора 3 до нуля, в то время как коммутационные помехи от защитных RC-цепей имеют значительно меньшую амплитуду. Следовательно, на выходе выпрямителя 5 напряжение Uj представляет собой серию импульсов различной амплитуды. Например, если угол а изменяется от 15 до 165° (обычно диапазон углов а меньше) то амплитуда импульсов изменяется в пределах U.sin15° .singO°,

где и - амплитуда вторичного напряжения трансформатора 3. Например, для преобразователя с выпрямленным номинальным напряжением в 230 В и мостовой схемой выпрямления 62,4 и, 240 В стабилитрон 6 выбирается на напряжение стабилизации болымее. чем ампииту :да напряжения коммутагшо11пь)х помех, полому на один вход триггера 7 поступают только импульсы, обусловленные коммутацией тока преобразователя. Сказанное иллюстрируется диаграммами напряжений, приведенными на фиг. 2, где напряжение на верхнем входе триггера обо начено U|. Эти импульсы переводят триггер 7 в положение запрет, т.е. отсутствие напряжения на его выходе. С задержкой времени, равной At Atj и создаваемой злементами 8 и 9, на другой вход триггера подаются импульсы U2 с сумматора 10. Оптроны в сумматоре 10 служат гальванической развязкой блоков. Импульсы DI переводят триггер в положение разрешение. Сигнал 1/2 с триггера 7 поступает на один из входов логического элемента 13, реализующего функцию совпадений. На второй вход злемента 13 поступают сигналы УЗ с злемента задержки 9. Поскольку и Из сдвинуты во времени сигнал Uj на выходе элемента 13 отсутствует и переключение импульсов в переключателе. 12 невозможно. При уменьшении тока двигателя коммутационные провалы напряжения, а значит и импульсы U| постепенно сужаются. Когда ток становится прерывистым, Uj исчезает. На триггер 7 теперь поступают только разрешающие импульсы 1)7 с элемента 8, поэтому на его выходе есть сигнал и первый же импульс Us с элемента 9 включит логический элемент 13, поступит разрешающий сигнал Us в переключатель 12, который переключит импульсы на соответствующий комплект преобразователя. Достоинством устройства является то, что амплитуда коммутационных импульсов не зависит от тока электродвигателя и сохраняет большую величину (десятки вольт) во всем рабочем диапазоне изменения углов а. Это облегчает отстройку схемы от помех. С изменением тока двигателя изменяется угол коммута ции, т.е. щирина импульсов U, (фиг. 2), однако эта щирина всегда достаточна для срабаты- вания триггера (для триггеров, например, на интегральных микросхемах достаточен импульс цшрииой 4 мкс). Реальные длительности углов коммутации всегда больше. Преимуществом устройства является также и то, что выдержка времени в динамических режимах работы преобразователя переменная и определяется интервалом времени между дву мя соседними импульсами, поступающими с сумматора 10. При мгновенном переводе преобразователя из выпрямительного режима в даверторный интервал между импульсами достигает в пределе 180 эл. при мгновенном переводе в выпрямительный режим выдержка уменьшается в пределе до близкой к нулю величины. В режимах небольших изменений U-, или небольших колебаний скорости выдержка времени в предлагаемой схеме близка по длительности к интервалу между импульсами, т.е. к 27г/т, как и в известных устройствах. Таким образом, введение указанных дополнительных элементов и организация вышеупомянутых связей позволяют в качестве сигнала, регистрирующего наличие непрерывного тока электродвигателя, использовать коммутационные провалы напряжения, имеюшие большую амплитуду во всем рабочем диапазоне регулирования электропривода, обеспечивает повышение надежности его работы. Формула изобрете ни я Реверсивный вентильный электропривод постоянного тока, содержаший последовательно соединенные электродвигатель с датчиком скорости, реверсивный преобразователь с силовым трансформатором, блок импульсно-фазового управления с логическим переключателем направления вращения двигателя и блок сравнения сигналов заданной и фактической скорости двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены маломощный трансформатор, неуправляемый выпрямитель, пороговый элемент, триггер, два злемента задержки, злемент И и сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, причем выводы первичной обмотки маломощного трансформатора вклнзчены в питающую ceTbj концы его вторичной обмотки соединены с соответствующими концами вторичной обмотки силового трансформатора, а начала вторичной обмотки соединены с выводами переменного тока неуправляемого выпрямителя, выводы постоянного тока которого соединены через пороговый злемент с одним из входов триггера, ко второму входу которого через два последовательно соединенных злемента задержки подключен сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, выходы триггера и первого злемента задержки подключены к входам элемента И, выход которого подключен к логическому переключателю. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе, 1.Каган В. Г., Кочубиевский Ф. Д. н Шугрин В. М. Нелинейные системы с тиристорами. М., Энергия, 1968, с. 24. 2.Данюшевская Е. Ю. Тиристорные ревер- сивные приводы постоянного тока. М,; Энергия, 1970, с. 40-65.