Реверсивный тиристорный электропривод с двухзонным регулированием

Реверсивный тиристорный электропривод с двухзонным регулированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„.SU„„1023601 А

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦ)4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з(5 ) н 0 2 P 5/06 е т.:г т м„ тт, ", т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИСММУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ООХДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР м мйей ю

2. Авторское свидетельство СССР

Ф .692043, кл. Н 02 Р 5/06, 1979. (21) 3391875/24-07 (22) .05.01.82 . .(46) 15.06в83. Вюл. М 22 (72) И.Е.Бергам и A.H.Ëÿøåwêî (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и иа транспорте (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 375743, кл. Н 02 Р 5/06, 1973. (54) (57) РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ, содержащий последовательно соединенные якорь электродвигателя, иереверсивный тиристорный преобразователь, блок согласования знака, регулятор скорости, -тахогенератор, соединенный также с управляющим входом блока обратной связи по ЭДС, включенйого между выходом нереверсивного тиристорного.преобразователя и входом регулятора ЭДС, выход которого через последовательно соединенные блок логики и нуль-орган соединен с вторым входом блока согласования знака, обмотка возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному тиристорному преобразователю с датчиком проводящего состояния тиристоров, управляющие входы реверсивного тиристорного преобразователя соединены с выходом регулятора ЭДС и выходом блока логики,, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических и нагрузочных показателей, в него до-. полнительно введены последовательно соединенные датчик наличия тока не-. реверсивного тиристорного преобразователя, элемент времени, первый элемент ИЛИ, второй элемент ИЛИ, а также последовательно соединенные ин- Q вертирующий усилитель и переключател выход которого соединен с вторым входом регулятора ЭДС, второй входс вмховом первого елемента ИЛИ, а С третий вход — с выходом нуль-органа, соединенного также с входом инверти- Я рующего усилителя, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом блока логики, а второй вход - с датчиком проводящего состояния тиристоров, второй вход первого элемента ИЛ (," ) соединен с выходом блока согласования знака.

1023601

Недостатком данного электропривода является то, .что QH работает со сниженным значением ЭДС, что ухудшает энергетические характеристики, так

Изобретение относится к-электро. технике, а именно к двухзонным тиристорннм электропрнводам постоянного тока с нереверсивным преобразователем в цепи якоря электродвигателя

5 и реверсивным преобразователем в цепи возбуждения.

Известен электропровод, построенный по подчиненному принципу с внутренним контуром тока якоря и внешним контуром скорости, у которого задающий вход регулятора тока возбуждения соединен с выходом регулятора скорости (1 ).

Недостатком такого устройства является повьааенная чувствительность к пульсациям напряжения тахогенератора, которые могут привести к ложным реверсам магнитного потока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 20 ревеРсивным тиристорный электропривод с двухзОнным регулированием, содержащий последовательно соединенные якорь. электРодвигателя, нереверсивный тиристорный преобразователь, блок25 согласования знака, регулятор скорости, техогенеРатор, соединенный также с управляющим входом блока обратной связи по ЭДС, включенного между выходом нереверсивного тиристорного . преобразователя и входом регулятора

ЭДС, выход которого чеРез последовательно соединенные блок логики и нульорган соединен с вторым входом блока ( согласования знака, обмотка воз- ( буждения электродвигателя подключе- на к реверсивному тиристорному преобразователю с датчиком проводящего состояния тиристоров, управляющие входы реверсивного тиристорного преобразователя соединены с выходом регу-4О лятора ЭДС и выходом блока логики 12

Особенностью этого устройства является связь входа канала регулирования возбуждения через нуль-орган с выходом регулятора скорости, что обуслав-45 ливает, сниженное значение ЭДС при работе электропривода с ошибкой по ско- . рости меньшей амплитуды пульсаций напряжения тахогенератора, которое соответствует среднему значению Bepe+ 5Q менного напряжения,на входе канала регулирования возбуждения..Среднееэначение переменного напряжения находится в прямой зависимости от ошибки по скорости, а вид этой зависимости определяется формой переменной. составляющей напряжения тахогенератора. Так, например, если эта составляющая имеет треугольную форму, то зависимость является линейной и т.д. как увеличивает потреблямую якорным преобразователем реактивную мощность из сети и повышает потери на нагрев.

Кроме тогО, зависимость между ошибкой по скорости и моментом двигателя в рарабочей зоне механической характеристики имеет нелинейный вид, что ухудша.ет нагрузочные свойства электропривода.

Цель изобретения -улучшение энергетических и нагрузочных показателей электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в реверсивный тиристорный электро- привод с двухэонным регулированием, содержащий последовательно соединенные якорь электродвигателя, нереверсивный тиристорный преобразователь, блок согласования знака, регулятор ско-. рости, тахогенератор, соединенный также управляющим входов блока обратной связи по ЭДС, включенного между выходом нереверсивного тиристорного преобразователя и входом регулятора

ЭДС, выход которого через последовательно соединенные блок логики и нуль-орган соединен с вторым входом блока согласования знака, обмотка возбуждения электродвигателя подклю-, чена к реверсивному тиристорному преобразователю с датчиком проводящего состояния тиристоров, а управляющие входы реверсивного тиристорного преобразователя соединены с выходом регулятора ЭДС и выходом блока логики, дополнительно введены последовательно соединенные датчик наличия тока нереверсивного тиристорного преобразователя, элемент времени, .первый элемент ИЛИ, второй элемент

ИЛЙ, а также последовательно соеди-. ненные инвертирующий усилитель и переключатель, выход которого соединен с вторым входом регулятора ЭДС, второй вход - с выходом первого элемента ИЛИ, а третий вход - с выходом нуль-органа, соединенного также с входом инвертирующего усилителя, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом блока логики, а второй вход - с датчиком проводящего состояния тиристоров, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом блока согласования знака.

На фиг.1 изображен реверсивный тиристорный электропривод с двухзон- ным регулированием; на фиг,2 — диаграмма его работы. реверсивный тиристорный электропривод с двухзонным регулированием содеркит последовательно соединенные якорь 1 электродвигателя, нереверсивный тиристорный преобразователь 2, блок

3 согласования знака, регулятор 4 скорости, тахогенератор 5, соединенный также.с управляющим входом блока .

6 обратной связи по ЭДС, включенного

1023601 между выходом нереверсивного тиристорного преобразователя 2 и входом регулятора 7 ЭДС, выход которого через последовательно соединенные блок

8 логики и нуль-орган 9 соединен с вторым входом блока 3 согласования знака, обмотка 10 возбуждения электродвигателя подключена к реверсивному тмристорному преобразователю 11 с . датчиком 12 проводящего состояния ти-. ристоров,, управляющие входы реверсив- 10 ного тиристориого преобразователя 11 соединены с выходом регулятора 7 ЭДС и и выходом блока 8 логики, последовательно соединеннйе датчик 13 наличия тока нереверсивного тиристорного пре- g образователя, элемент 14 времени, эле-. мент ИЛИ 15,элемент ИЛИ 16, а также последовательно соединенные инвертирующий усилитель 17 и переключатель 18, выход которого соединен с вторым входом регу- 0 лятора 7 ЭДС, второй вход - с выходом первого элемента ИЛИ 15, а третий вход - с выходом нуль-органа 9, соединенного также с входом инвертирующего усилителя 17, выход элемен- 25 .та ИЛИ 16 .соединен с вторым входом блока 8 логики, а второй вход - с датчиком 12 проводящего состояния тиристоров, второй вход элемента ИЛИ

15 соединен с выходом блока 3 согла.сования зíака.

Электропривод работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда электродвигатель неподвижен и возмущение как по цепи задания, так и со стороныЗ5 нагрузки отсутствует, напряжение на выходах блока 3 согласования знака, датчика 13 наличия тока, элемента 14 времени и элемента ИЛИ 15 равно нулю., При этом выход -переключателя 18 соеди40 нен со своим первым входом и в контуре, образованном регулятором 7 ЭДС,, блоком 8 логики, нуль-органом 9, инвертирующим усилителем 17 и переключателем 18 происходят автоколебания.. 45

Частота автоколебаний определяется суммарной постоянной времени указан..ного контура.

При подаче в момент времени Ф., положительного напряжения задания, соответствующего разгону вправо, на выходе регулятора 4,скорости появляется положительное напряжение Ц, а на выходе блока 3 согласования знакаотрицательное напряжение 0>, которое не ведет к появлению тока якоря 1, так как момент времени +„ в дайном случае "неудачно" пришелся на ту фазу автоколебаний, которая подготовила канал возбуждения для разгона 60 влево. Автоколебательный процесс продолжается до тех пор, пока после очередного переключения блока 8 логики и связанного с ним через нуль-орган 9 блбка 3 согласования знака на выходе последнего не появится положительное напряжение.

Таким образом, в момент времени на входе нереверсивного тиристорного преобразователя 2 появляется задающий сигнал положительной полярности, приводящий к появлению тока в якорной цепи.

Как видно из рассматриваемого при» мера, максимально возможное время задержки ь1 -+„между подачей напряжения .задания 0 на вход регулятора 4 скорости и началом разгона электропривода не превышает периода автоколебаний и может составлять 510 мс.

Изменение полярности сигнала

U с отрицательной на положительную через элемент ИЛИ 15 приводит к изменению состояния переключателя 18, при котором задающий вход регулятора 7 .

ЭДС соединяется с выхода нуль-органа

9 не как прежде (через инвертирующий усилитель 17), а. напрямую.

Автоколебания прекращаются в момент времени +, . Одновременно сигнал с выхода элемент ИЛИ 15 через элемент

ИЛИ 16 препятствует переключению блока 8 логики вследствие реверсов выходного напряжения регулятора 7 ЭДС от воздействия сигнала обратной. связи по ЭДС, например, при перерегулированиях ЭДС.

По мере окончания разгона регулятор 4 скорости начинает выходить иэ насыщения (момент времени . )и в

Ъ момент времени 4 электропривод переходит в установившийся режим с током якоря 1. соответствующим моменту нагрузки на валу.

В некоторых случаях ток может быть прерывистым. Как известно, максимальная длительность-бестоковой паузы, а следовательно, и нулевого напряжения на выходе датчика 15 наличия тока целиком зависит от схеьая выпрямпения и, например, для трехфазной мостовой схемы составляет 3,3 мс.

Элемент 14 времени служит для того, чтобы устранить пропаданий сигнала, поступающего на первый вход элемента

ИЛИ 15 с датчика 13 наличия тока, г вызванные прерывистым характером тока якоря 1.

Появление сигнала на входе и выходе элемента 14 времени происходит одновременно, а при пропадании сигнала на входе сигнал на выходе исчезает с запаздыванием равным времени бестоковой паузы.

В момент времени напряжение задания U уменьшают до уровня, соответствующего снижению скорости на величину меньшую, чем амплитуда пульсаций напряжения тахогенератора 5, Несмотря на то, что переменное напряжение 04 продолжает принимать как отрицательные, так и положительные мгно1023601 венные значения, средняя величина этого напряжения, определяющая ток якорной. цепи, становится отрицатель-, ной, что приводит к прекращению якор-, ного тока Jg . Если принять, что форма переменной составляющей в напРяжении тахогенератора 5 имеет треугольный вид, то в промежуток времени М ь на управляккций вход переключателя 18 поступает импульсный сигнал с скважноетью болЬшей двух. Импульсный характер сигнала 0< на управлякщем входе переключателя 18 приводит к появлению на его выходе с высокой .частотой то напряжения 0, то IJ с преобладанием доли последнего. Таким 15 образом, на задающем входе регулятора 7 ЭДС появляется переменный сигнал с постоянной составляющей, знак которой соответствует знаку напряжения Ц, что эквивалентно реверсу ро сигнала задания на входе контура. ЭДС.

В момент времени Ь6 блок 8 логики переключается, на вход нереверсивного тирнсторного преобразователя 2 вновь воздействует переменный сигнал теперь уже с положительной постоянной составлякщей, вызывакицей появлеwe якорного тока, который блокиру:ет дальнейшие переключения.

Начинается режим рекуперативного Зо

:торможения. Если в момент времени Е ток якоря 1 запаздывает со своей блокирукицей функцйей, схема все равно переходит в новое устойчивое состояние, так как положительная постоянная составляющая напряжения Ц вызывает появление на управляющем входе переключателя 18 импульсный сигнал со скважностью менее двух, что . соответствует подаче на вход регулятора 7 ЭДС переменного сигнала с полярностью, определяемой Oq, т.е. переходу канала возбуждения в новое устройчивое состояние до тех пор, пока появившийся якорный ток не закрепит окончательно это состояние, прервав режим сканирования .переключателя 18. . Процесс рекуперативного торМожения прекращается в момент времени 7 с прекращением тока якоря 1. Новое И переключение привода в момент времени +B (в двигательный режим) происходит аналогично. вышеописанному.

В момент времени 4у производят .небольшой поцразгон энектропрнвода. 55

Переключение отсутствует. Ток якоря

1 на короткое время меняет свой характер с прерывистого на непрерывный. В момент времени 1.и производят реверс напряжения задания 0 . Практи- чески мгновенно пропадает положительный сигнал на втором входе элемента

ИЛИ 15 с выхода блока 3 согласования знака. Через"некоторое время исчезает ток якоря 1 и через незначитель« ную задержку времени, определяемую элементом 14 времени, исчезает ток якоря 1 и через незначительную задержку времени, определяемую элементом

14 времени, исчезает сигнал на уп- . равляющем входе переключателя 18.. Изменение состояния переключателя 19 вводит канал возбуждения вновь в автоколебательный режим, длящийся четверть периода, который заканчивается при спадании тока возбуждения до нуля в момент времени 4<<,.

Рекуперативное торможение до момента у и последующий разгон влево ) происходит аналогично разгону врраво., При этом процессы, происходящие в электроприводе в моменты времени ., 4. и 4, идентичны .описанным процессам соответственно вмоменты времени 4pt4е.

В момент времени %gal снимают напря жение задания Qy с входа регулятора

4 скорости. B отрезке времени agan < происходит торможение аналогичное торможению в отрезок времени Ь,д,.у».

tfo окончании торможения на обоих входах элемента ИЛИ 15 исчезают сиг» налы положительной полярности, канал возбуждения вновь переходит в автоко- . лебательний режим до появления нового возмущению по заданию либо по нагрузке.

Элемент 14 времени может быть вы,полнен, например, в виде эмиттерного повторителя с конденсатором в цепи . эмнттера и выходом через пороговый элемент, вход которого подключен к эмиттеру транзистора. Датчик 13 наяиЧня тока может быть выполнен в виде датчика напряжения на диоде, включенном в прямом направлении последовательно с якорем 1.

Факим образом, реверснвный тиристориый электропривод с двухзонным регулированием обладает нечувствительностью к пульсациям напряжения тахогенератора ввиду того, что вход ка нала регулирования возбуждения ие соединен с выходом регулятора скорости, а подключен в рабочем режиме по цепи обратной положительной связи. через нуль-орган к.своему выходу, в результате чего электропривод имеет улучшенные энергетические характеристики. Благодаря этому ток возбуждения для всего рабочего участка механической характеристики практически неизменен и равен своему максимальному вначению для ноэынальной ЭДС на данной скорости, вследствие чего зависимость между моментом на. валу электродвигателя и ошибкой по скорости косит линейный характер, что улучшает нагрузочные свойства электропрнвода в целом..

1023601

Составитель 10.Воробьев

Редактор Л.Веселовская Техред А.Бабинец Корректор В.Гриняк

Заказ 4235/47 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деЛам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4