Система автоматического управления статическим преобразователем для реверсивного электропривода постоянного тока

Патент 562911

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОЛ MCAÀÉ йЗОЬРЕТЕй ИЯ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (61) Дополнительное н авт. свид-ay(22) Заявлено29.03.71 (21) 1641913/07 сприсоединение,м заявки №вЂ” (23) ПриоритетвЂ” (4310публиковаио25.06 77 Бюллетень № 23 (45) Дата опубликования описаяця 24.08.77 (51) М. Кл.в

Н 02 Р 13/16

Ф Н 02 Р. 5/16

Гасударственный иамитет

Юаввта Министров СССР аа делам изааретений и атирь1тий (53) УДК э21.316. . 7 1 8. 1 (08 8. 8 ) (72) Авторы изобретения

Я. М. Клейнман, Л. С. Коняева, М, А. Лнбкинд и В. Ф, Ткаченко (71) Заявитель (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЛЛЯ РЕВЕРСИВНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОПА

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение касается автоматизированного алектропривода и может быть использовано в металлургической промышленности, например, для управления приводом стана горячей п р ок атки.

Известны системы управления тиристорными реверсивными приводами постоянного тока, ймеющие преобразователь с линейной характеристикой (напряжения управлениявЂ” выход преобразователя) (1), (2), (3) .

Однако эти системы управления не обеспечивают сохранение линейности выхода преобразователя во всем диапазоне регулирования при колебании питающего сетевого напряжения в пределах допуска. Кроме того, примененные в атих системах схемы фазового управления требуют сложной отстройки от искажений сетевого напряжения (предвключенные фильтры и т.п.) и сложной наладки характеристик преобразователя и их согласования.

Наиболее близкой к предложенной системе по технической сущности является система, содержащая два ссединенных встречно-параллельно тиристорных мостовых выпрямнтеля,. блок формирования сигналов управления, две группы блоков фазоимпульсного управления и блок согласования режиMOB выпрями телей.

11ель изобретения - повышение надежно и управления и помехозащищенности.

Это достигается тем, что группы бло кoi» фазоимпульсного управления подключв ны к выходам блока согласования, который снабжен пепью смещения и подключен ио входу к выходу блока формирования, а по смещению - к выходу вспомси атвльного выпрямителя, входы которого подключены к вывода для подключения нитаккпей се|а ти, причем все блоки соединены с общей шиной, заземленной через конденсатор.

На фиг. 1 изобВаже.. а блок-сх та предложенной системы управления; на фиг. 2 - схема блока согласования режимов выпрямителей.

На блок-схеме, изображенной на фиг. 1:

KA - командоаппарат; БК - блок командный, преобразующий напряжение командоалпарата в двуполярный сигнал требуемых для работы системы параметров; БУ - бяси

25 формирования сигнала управления, осушесч

Ь62О1 вляющий формирование процессов в двигателе, ксррекцпю пo -.îêó и вырабатывающий сигналы для рабаты схем логики," БЛГвЂ” блок логики групп, ссушествляюший логические; операции пэ переключению групп преобразователей; БПЗ - блок логики вспо м эгательных ус-тройств. осуществляющий логические операции Во управлению TOKOM возбуждения двигателя н тормозом; БУГблок согласования режимов выпрямителей io (блок управления группами), ссгласуюший работу групп между собой и выдаюший сигнал на запирание неработающей группы, СФУ - блоки (система) фаэоимпульсного управления; БЗ вЂ” блок защиты от перена- 15

I пряиений; БСВ - блоки силовые выпрямительные; ТП -= трансформатор питающий;

ТТ - трансформатор тока; Д - двигатель постоянногэ тока: С,ц вЂ” добавочное сопротивление в цецц обмотки возбуждения ОВД 29

B В - автоматические выкшэчатели с ч л блок-коитактамн и катушками дис Ранцион ного этключення; K - катушка электромаг нитного тормоза.

Система управления построена пэ прин- 25 ципу подчиненнэгэ регулирования с коррекцией пэ току. В системе фазового управления применен метод вертикального управленич с кссинусоидальным опорным напря>кением. А»я сокрашения габаритов шита системы управления принята схема раздельного уг1равления группами с эалиранием не работаюшег э комплекта.

Управление скоростью двигателя в пределах номинальной осуществляется изменением напряжения выхода тиристорного преобразователя, подкгпэченного к якорю двигателя, а в пределах ст номинальной до мак симальной - сдноступенчатым изменением, тока возбуждения двигателя с помощью тиристора, шунтпруюшегэ добавочное сопротивление в цепй эомэтки возбуждения. Тиристор, ный преобразователь состоит из двух встреч нспараллельных M ocTOBblx выпрямителей (групп тиристорсв), .работающих раздельно.

Обе группы имеют одинаковые с.стемы фазового управления, обеспечивающие линейную зависимость между напряжением управле ння и выходным напряжением преобразователя вэ всем диапазоне регулирования в пределах допустимых отклонений сетевого напряжения.

Устройство фазового управления упрэшает сэглас ов ание групп и, учитывая высок эе быстродействие системы в целом, позволяет использовать напряжение управления в качестве аналога напряжения на якоре, неудобного из-за пульсаций и высокого потенциала. Сэгласэваиие групп обеспечивается подачей на них в качестве управляю60 ших напр "жений взаимно дополнительных величин, получаемых иэ общего реверсивнс ° го напряжения управления.

Схема блока БУГ приведена на фиг. 2.

Управляющее напряжение каждой из групп получается алгебраическим суммированием реве рсивн or о напряже ни я управ ле ни я (0 у ) с падением напряжения на резисторах смешения 1и 2, равных по величине. Величина падения напряжения на резисторах 1 и 2 определяется при этом величиной вольтодсбавочного резистора 3, подключенного нос= ледовательно с резисторами 1 и 2 к вспомогательному выпрямителю, работаюшему от питающей систему сети.

При одной из полярностей U управляюМ.

mee напряжение одной из групп получаетси как разность этих величин (выпрямитепьная группа), второй группы - как сумма (инверторная группа) При изменении напряжения управления .О„ выпрямительная и инверторная группы меняются местами.

Полученные управляющие напряжения поступают на базу триода 4 и через фазоврашатель, состояший иэ триода 5, резистора 6 н дополнительного резистора 7,на базу триода 8 схем сравнения систем фазоврго управления обеих групп. Согласо ванне характеристик групп определяется величинами падений напряжений на сопротивлениях смешения, так как именно эти величины являются управляющими напряжениями обеих групп при отсутствии на- пряжения управления U определяя собой начальное положение характеристик групп. Следовательно, изменение согласэ вания характеристик групп осуществляется изменением величины вольтодобавочного резистора 3. При этом увеличение величины резисторе 3 ведет к совмещению характериа ик групп и возрастанию начального тормозного тока, уменьшение величины резистора 3 ведет к раздвиганию характеристик групп и появлению бестэковой паузы при торможении.

Указанная вольтодобавка, пройорциэнальная сетевому питающему напряжению, обеспечивает также стабилизацию выходного напряжения преобразователя при колебании питающего напряжения в пределах допуска, При введении вопьтодобавочиого напряжения, пропорционального сетевому питающему, для контура сравнения в момент генерации импульса можно записать следуюшее равенство мгновенных значений ()Ч с )оп О>

I де U вЂ” напряжение управления,ц с напряжение смещения, пропорциональное вэльтодобавочному; 0 и вЂ” опорное напряжение, 562911

Предположим, что,0 =К„О,„, Ос,„ л |л2. и „(-Соъсю1),, где Кг и К2 вЂ” некотрые поянные каффициентьц U амплитуда питающего сетев ого напряжения.

Для шестифазной схемы отсчет угла идет м точки естественного зажигания, сдвинутой относитель |о начала соответствующей синусоиды на 60 . Начало отсчета косинусоиды Фс опорного напряжения идет от атой же точки.

Таким образом (st=oL и равенство 1 приобретает вид: (ц„К, ", +K U (4-Соа|| )= 0 (2) 1

ЬЮЮСоь С =(а„ <К -К„) U ) „„, (З) и

При К - K< Соз = (4) ) U÷ при условии U )

Кх

Выход преобразователя при непрерывном токе в этом случае равен

l,35 ° и И„ (5) 3 = 4,350 . COS А= вЂ” СО$А= 0955 пР 42 к г.е . не зависит от напряжения сети.

Таким образом, принятая схема согласо-, вания режимов выпрямителя в сочетании со схемой фазового управления обеспечивает простое согласование режимов выпрямителей и стабильный выход преобразователя во в| ам диапазоне регулирования при колебаниях питающего напряжения в пределах допуска. Из схемы согласования следует, что управляющий сигнал одной из групп положителен, второй - отрицателен. Для упрощения (унификации) блоков фазового управления обеих групп отрицательный управляющий сигнал инвертируется схемой фазоврашения, выполненной с помощью амит терного повторителя на триоде 5 и резисторах 6 и 7. Эмиттерный повторитель пи« тается от независимого источника, . Нулевой провод системы подсоединяется к общей точке резисторов 6 и 7, а выходной сигнал снимается с резистора 7, полярность напряжения на котором противоположна полярности входного сигнала. Блок БУГ вклк чает в себя также схему ограничения управляющего сигнала в зоне инвертирования для .обеспечения требуемого угла )3 „„„„. Огра ничение осуществляется триодами 9 и 10, открывающимися при превышении управляющего напряжения над напряжением ограничения, поданным на базы триодов. Для по вышения помехоэашищенности система управления выполнена с общим проводом, за,земленным через конденсатор. Об|цнм |рьФормула изобрете ни я

55 1. Система автоматического управления статическим преобразователем для реверсивного алектропривода постоянного тока, содержашая два соединенных встречнс параллельно тнристорных мостовых выирими С теля, блок формирования сигнала уиранл.ниll водом охватывается вся схема управления; схема преобразования управляющего сигнала (блоки БК и БУ), схема логики (блоки БЛГ и БПВ) и схема фазового управления (блоки СФУ 1 и II групп и блок БУГ)

При таком решении высокочастотные помехи относительно земли шунтируются, не вызывая воздействия на аппаратуру системы управления. Для шунтирования помех, генерируемых самим преобразователем в результате коммутации гока тиристбрами, в блоке БУГ предусмотрены резисторы 1-3 и триод 4. Конденсатор@ 11, 12 шунтиру|от импульсы перенапряжения, индуктируемые на резисторах смешения, конденсаторы 13, 14 - импульсы перенапряжения, иидуктируемые в трансформаторах системы фазового управления. Формирование напряжения выхода преобразователя обеспечивается формированием напряжения унравления, которое производится по выбранному закону с автоматической коррекцией по току нагрузки преобразователя. Для формирс вания избран трапецеидальный закон нзмед нения напряжения, т.е. разгон и торможе° ние с неизменным динамическим током (ири йолном поле j двигателя) . Трапеция принята неравнобокой: ток разгона меньше тока торможения, чтобы добавлаюшаяся статическая

30 составляющая симметрировала нагрузки в

; у|саванных режимах. Формирование реализуется зарядом емкости от напряжения входного сигнала через жесткий реверсивный тсжоограничитель. Уставка токоограничеиия у определяет угол наклона бедра трапеции графика напряжения, соответствующего разгону. Дополнительная утечка тока создает несимметрию графика: она увеличивает длительность заряда, т.е. уменьшает ускорение щ привода при разгоне, и уменьшает длитель,ность разряда, т.е. форсирует торможение.

Коррекция изменения напряжения управления осуществляется воздействием на укаэанные тсжоограничители заряда и (разряда.

4 Сигнал корректировки поступает от трансформатора тока преобразователя прн превышении заданного значения токовой отсечки.

Защита от перенапряжений выполнена RCцепочками на стороне постоянного и переЮ менного тока.

562911 цве группы блоков фаэоимпульсного управления и блок согласования режямов выпрямнтелей, о т л я ч а в ш а я с а тем, что,с целью лсвышення надежности управления н помехо зашишенности, группы блсков фаэоимпульс-. ного управления подключены к выходам блока согласования, который снабжен цепью смешения н подключен по входу к выходу блока формирования, а по смешению - к выходу вспомогательного выпрямители, вхо ды которого подключены к выводам для подключения пнтаюшей сечи, причем все блоки соединены с обшей шиной, заземленной через конденсатор.

2. Система по п, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упрошения, блок согласования выполнен в виде вольтодобавочного сопротнвлення, подключенного к вспомогательному выпрямнтелю через два последовательно соединенных одинаковых резистора. смешения,к точке соедннення которых подключен выход напряжения управле ння, а к противоположным выводам - входы групп блоков фазоимпульсного улравле» ния.

3. Система по лп. 1 н 2, о т л н ч аю ш а я с я тем, что, с целью упрошения, блоки фаэоимпульсного управления выполнены одинаковымн, в вход одной иэ групп втих блоков подключен к дополнительному реэнстору, включенному последовательно с

10 вмиттерным повторителем, вход которого подключен к выводу резистора смешения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

15 1. Авторское свидетельство СССР

И 402998, кл. Н 02 М 5/22, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

% 483757, кл. Н 02 М 1/08, 1970, 3. Найденов В. Н. и др. Тнристорные преобразователи для электропрнвода клети блюминга 1150. Электротехника, И 1, 1969 .рт.п).

562911

Составитель Ф. Кербников

Редактор Т. Загребельная Техред М. Левицкая Корректор Л. Небола

Заказ 1869/170 Тираж 914+3"917 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4