Способ управления электроприводом постоянного тока и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока, работающими в системах тиристорный преобразователь-электродвигатель, в которых тиристорный преобразователь питается переменным током от электрических сетей с малыми токами трехфазного Короткого замыкания, то есть от автономных источников питания соизмеримой с нагрузкой мощности или от обладающих большими реактанцами сетей карьеров и шахт, и может быть применено в электроприводе ротора или вращателя буровых установок, копающих механизмов экскаваторов и других подобных механизмов.

Работа вентильных преобразователей переменного тока в постоянный оказывает отрицательное влияние на питающую сеть.

Регулирование напряжения в широких пределах приводит к значительному потреблению реактивной мощности, которая вырабатывается синхронными компенсаторами или самими генераторами переменного тока.

При быстром изменении угла регулирования тиристорного преобразователя возникают изменения напряжения сети переменного тока со скоростью, составляющей несколько десятков процентов в секунду.

Амплитуда колебаний напряжения определяется по формуле:

61/7. 100%

5

где д Qwox -максимальные колебания реак„тивной мощности;

- мощность короткого замыкания. Скорость нарастания величины S 17 определяется скоростью нарастания тока якоря, 10 достигающей 20-100 Зном/сек и более. Эта величина не может быть скомпенсирована в результате действия системы автоматического регулирования генератора или синхронного компенсатора и поэтому работа одного привода оказывает влияние на работу дру15гих.

По основному авт. ев .Nb 556547 известен способ управления электпочриводом постоянного тока, заключгющи; я в том, что в . функции максимального межламельного на20 пряжения коллектора регулируют скорость изменения тока якор двигателя, а также устройство для его .1:1за 1ии, содер;каг1дер источники регулируемого напряжет:;-, ;1одключенные к якорю )- обмотке возС я;д.11ия

электродвигателя, последовательно подключенные ко входу источника регулируемого напряжения в якорной цепи регуляторы тока и напряжения на якоре, включенные в цепь якоря датчики тока и напряжения, выходы которых присоединены ко входам соответствующих регуляторов, выход датчика напряжения также соединен через первый выделитель модуля напряжения со входом сумматора, ко второму входу которого через первый блок нелинейности подключен выход датчика тока возбуждения, первую диодномостовую схему, входы переменного тока которой влючены между выходом и входом регулятора напряжения на якоре, выходы постоянного тока подключены встречно к выходу сумматора, вторую диодную мостовую схему, входы переменного тока которой включены между выходом и входом регулятора тока якоря, а входы постоянного тока подключены встречно к выходу второго блока нелинейности, ко входу которого через выделитель модуля максимального напряжения присоединены дополнительные измерительные щетки установленные на коллекторе в зоне максимальных межламельных напряжений 1.

Известные способ и устройство предназначены для получения максимально допустимой по условиям коммутации скорости изменения тока якоря.

Однако большие скорости изменения тока якоря одних приводов в системах автоматического электроснабжения могут вследствие значительной инфляционности системы регулирования тока возбуждения генераторов переменного тока привести к значительным понижениям напряжения сети и неустойчивой работе приводов, питающихся от данного автономного источника. Такие же явления происходят в «слабых, то есть обладающих значительными реактанцами сетях карьеров и шахт. И в том и в другом случае для источника питания характерны малые значения токов трехфазного коротко-, го замыкания.

Целью изобретения является обеспечение устойчивой работы приводов постоянного тока, питающихся от источника переменного тока с малыми токами короткого замыкания. Эта цель достигается тем, что дополнительно измеряют амплитуду напряжения сети переменного тока и в случае уменьшения ее ниже допустимого уровня формируют сигнал ограничения, который суммируют с модулем межламельного напряжения коллектора.

Кроме того, в известное устройство дополнительно введены последовательно соединенные датчик амплитуды напряжения сети, третий блок нелинейности и сумматор, при этом вход датчика амплитуды напряжения сети подключен параллельно зажимам переменного тока источника регулируемого напряжения якоря электродвигателя, а выход второго выделителя модуля напряжения связан со входом второго блока нелинейности через упомянутый сумматор.

На фиг. 1 приведена схема устройства, служащего для осуществления способа управления электроприводом постоянного тока; на фиг. 2 и 3 приведены характеристики блоков нелинейности.

Якорь 1 электродвигателя подключен к источнику 2 регулируемою напряжения, а

обмотка 3 возбуждения - к источнику 4 регулируемого напряжения. Ко входу источника 2 присоединен выход регулятора 5 тока якоря 1 и один из входов переменного тока диодной мостовой схемы 6, второй вход переменного тока которой подключен к первому входу регулятора 5, ко второму входу которого присоединен выход регулятора 7 напряжения и один из входов переменного тока диодно мостовой схемы 8, а к третьему входу присоединен выход

датчика 9 тока якоря 1. К первому входу регулятора 7 присоединен выход задатчика 10, ко второму - выход датчика 11 напряжения и вход первого выделителя 12 модуля напряжения на якоре, а к третьему входу присоединен второй вход переменного

5 тока диодной мостовой схемы В. К выходу постоянного тока схемы 8 встречно включен выход сумматора 13, ко входу которого присоединены выход выделителя 12 и выход блока 14 нелинейности, вход которого подg ключен к выходу датчика 15 тока возбуждения. Дополнительные измерительные щетки 16 расположены на коллекторе электродвигателя в зоне максимальных .межламельных напряжений. К ним присоединены входы вы-. делителя 17 максимального модуля межла3 мельных напряжений, выход которого присоединен к первому входу второго блока 18 нелинейности, через сумматор 19, ко второ.му входу которого присоединен выход третьего блока 20 нелинейности, вход которого соединен с выходом датчика 21 амплитуды

® напряжения сети. Вход датчика 21 соединен с зажимами питания источника 2 регулируемого напряжения. Выход блока 18 включен встречно с выходом постоянного тока блока схемы 6.

5 При отсутствии сигнала на выходе задатчика 10 он отсутствует и на входе регулятора 7 напряжения. Напряжение на диагонали постоянного тока диодной мостовой схемы 8 определяется напряжением на выходе датчика 15 тока возбуждения, то есть

током возбуждения электродвигателя. Сигнал на выходе третьего блока 20 нелинейности определяется напряжением на выходе датчика 21, то есть амплитудой напряжения сети. Если амплитуда напряжения на сниJ жена ниже допустимого уровня, то напряжение на выходе блока 20, характеристика вход-выход которого приведена на фиг. 2, равно нулю. Поэтому напряжение на выходе второго блока 18 нелинейности, характеристика вход-выход которого приведена на фиг. 3, будет максимальным.

При появлении сигнала задания на выходе задатчика 10 этот сигнал на входе регулятора 7 сравнивается с сигналом на выходе датчика 11, а напряжение на выходе регулятора 7 ограничивается в зависимости от величины суммы сигналов на входе сумматора 13 от выделителя 12 модуля сигналов на выходе датчика 11 и преобразованного при помощи блока 14 нелинейности сигнала на выходе датчика 15. Сигнал на выходе регулятора 7 сравнивается на входе регулятора 5 с сигналом на выходе датчика 9 тока якоря и определяет поэтому величину тока якоря электродвигателя 1. Величина сигнала на выходе регулятора 5, а следовательно величина и скорость изменения тока якоря, ограничивается при помощи диодной мостовой схемы 6. Напряжение «подпора на выходе постоянного тока этой схемы, образованное на выходе второго блока 18 нелинейности, определяется максимальным межламельным напряжением на коллекторе, измеряемым при помощи дополнительных щеток 16, и уменьщением амплитуды напряжения сети на входе источника 2 регулируемого напряжения. При выходе любой из этих двух величин или их сочетаг :я за допустимые пределы напряжение на выходе блока 18 уменьшается, уменьшается скорость изменения тока якоря и его максимальная величина. Ограничение скорости изменения тока якоря и его максимальной величины обеспечивает устойчивость работы и данного привода (по условиям коммутации) и других приводов, питающихся от данного источника, так как таким путем ограничивается уровень снижения напряжения питания.

Применение данного изобретения в электроприводе буровых установок и строительных экскаваторов с групповым питанием электроприводов постоянного тока механизмов от генераторов переменного тока и в других случаях группового применения тиристорных преобразователей переменного тока в постоянный, питаемых от источников переменного тока с относительно низкими значениями токов короткого замыкания, позволяет повысить устойчивость работы приводов и максимально использовать их быстродействие при благоприятных условиях загрузки источников питания.

Формула изобретения

1.Способ управления электроприводом постоянного тока по авт. св. № 556547, огличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы приводов, питающихся от источника переменного тока с малыми токами короткого замыкания, дополнительно измеряют амплитуду напряжения сети переменного тока и в случае уменьшения ее

ниже допустимого уровня формируют сигнал ограничения, который суммируют с модулем межламельного напряжения коллектора.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что в него

дополнительно введены последовательно соединенные датчик амплитуды напряжения сети, третий блок нелинейности и сумматор, при этом вход датчика амплитуды напряжения сети подключен параллельно зажимам переменного тока источника регулируемого напряжения якоря электродвигателя,а выход второго выделителя модуля напряжения связан со входом второго блока нелинейности через упомянутый сумматор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 556547, кл. Н 02 Р 5/06, 1975. SRI -4®- Т Т

i acHOH (,ix2i)

Фиг.