Реверсивный тиристорный электропривод с двухзонным регулированием

Реверсивный тиристорный электропривод с двухзонным регулированием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

петен ма-ел.мн ц л

ЬМмете.:тв (,",Я,ф

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 15.03.77 (2%) 2462631/24-07 (5т )/Й. Кл.

Н 02 Р 5/06 с присоединением заявки Рй

3 всударственный квинтет

СССР пе делам нзобретеннй н еткрмтнй (23) Приоритет

Опубликовано 15,10.79. Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 18.10.79 (53) УДК 621,316, .718.5 (088.8) В. А. Беседин, Н. В. Дойской, А. Г. Иванов (72) Авторы изобретения и А. И. Павлов (7l) Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Изобретение относится к области вен-( тильного электропривода (ВЭП) и пред назйачено для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.

Известны несколько различных структур ВЭП с реверсом поля двигателя. Так, S известна структура двухзонного ВЭП, состоящего из тиристорного преобразователя, управляющего напряжением на якоре двигателя, и реверсивного двухкомплексного . возбудителя, осуществляющего питание обмотки возбуждения. Для обеспечения совместной работы этих преобразователей предусмотрен специальный блок связи (1).

К недостаткам такого ВЭП. относится сравнительная сложность блока связи, невозможность получения предельного быстродействия из-за ограниченной возможности выбранной структуры блока свя- 0 зи, в котором для контроля момента сни.жения потока до нуля используется узел выдержки времени, уставка которогб йе ,зависит от процессов, протекающих в ВЭП, 2 а также недоиспользование двигателя по мощности, . так как ослабление потоканачинается при ЭДС двигателя, меньшей (примерно на 5%), чем номинальное зна-. чение, в результате чего работа на номинальной скорости возможна только с ослабленным потоком и соответственно с меньшим длительно допустимым значением момента., А налогичными недостатками обладает также ВЭП, отличительной особенностью которого является блокировка канала регулирования напряжения двигателя в функции знака тока возбуждения. При атом, наряду с основным нереверсивным датчиком тока возбуждения, дополнительно необходим второй реверсивный датчик тока, (что усложняет схему (2), Известны так же решении, где используется система подчиненного регулирования с блокировкой канала регулирования напряжения двигателя в функции блока логики раздельного управления реверсивного тиристорного возбудителя (3) ОПИСАНИЕ „„®204з

ИЗОБРЕТЕНИЯ .

6920

Наконец, известен ВЭП, в котором, с целью повышения коэффициента исполь-

= зоваййя двигателя цо мощности, применяется двухконтурная система регулирования потока возбуждения на основе пропорционально-интегрального регулятора

ЭДС с подчиненным регулятором тока вбэбуждения. Однако в остальном., такие

ВЭП имеют аналогичные решения и те же недостатки. 10

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод, выполненный по системе подчиненного регулирования частоты вращения электродвигателя и содержащий электродййгатель постоянного тока, якорь которого подключен к нереверсивному тиристорному преобразователю с регулятором частоты вращения и регулятором тока якоря в его цепи управления, а обмотка возбуждения — к реверсивному тиристор-, ному преобразователю с регулятором

ЭДС и регулятором тока возбуждения в цепи управления, датчики частоты вращения, тока якоря, ЭДС и тока возбуждения элеКтродвигателя, подключейнйе ко вхо1 дам соответствующих регуляторов, и блок логики (4 ), Данный ВЭП имеет следующие недостатки: к недостаткам данного ВЭП относйт я отсутствие режима подтормаживания из-"3a того, что в каналы регулирования поля не поступает информация об истйнном значений частоты вращения двигателя, кроме того, усилители задания тока возбуждения изменяют свое состояние только при смене полярности сигнала задания частоты вращения и только при этом происходит изменение направления . 40 вращающего момента двигателя. Недостатком -является также недоиспойьэование двигателя по моменту и мощности.

Бель данного изобретения — улучшение динамическнх Характеристик H yiiy eHHe 45 использования электродвигателя по моменту.

Поставленная цель ДостйгаетСя тем, что в реверсивный тиристорнйй электро привод с двухзонным регулифовайием, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорь которого подключен к нереверсивному тиристорному преобраэова1елю с регулятором частоты вращения и регулятором тока якоря, а обмотка воэбужде-, ; ния - к реверсивному тиристорному пре I . образователю с регулятором ЭДС и регулятором тока возбуждения, датчики частоты вращения, тока якоря, ЭДС и тока

43 4 возбуждения электродвигателя, подключенные ко входам соответствующих регулято-, I ров, и блок логики, введены датчик состояния тиристоров, потенциометр, два нульоргана и два переключающих устройства, первое иэ которых включено между регуляторами частоты вращения и тока якоря, а второе — между датчиком и регулятором ЭДС, при этом второй вход регулятора ЭДС соединен через реверсивный нульорган и потенциометр с выходом регулятора частоты вращения, управляющий вход первого переключающего устройства соединен с выходом блока логики, входы которого подключены к выходам регулятора ЭДС и датчика состояния тиристоров реверсивного преобразователя, а управляющий вход второго переключающего уст-. ройства — со вторым нуль-органом, вход которого подключен к датчику частоты вращения.

Сущность изобретения поясняется чертежами. Нв фиг. 1 представлен реверсивный тиристорный электропривод; на фиг.2диаграмма работы устройства.

Указанный электропривод состоит из нереверсивного якорного преобразователя

1, реверсивного возбудителя 2, двух нульорганов 3,4 и двух переключающих устройств 5,6, Нереверсивный якорный преобразователь 1 содержит реверсивный регулятор частоты вращения 7, на вход которого включены задатчик частоты вращения 8 и датчик частоты вращения тахогенератор 9. Выход регулятора частоты вращения 7 подключен через переключающее устройство 5, состоящее из инвертирук щего усилителя 10 и ключей ll и 12, ко входу регулятора тока 1 3 якоря, другой вход которого через выпрямитель 14 соединен с датчиком тока 15 якоря.

Переключающее устройство 5 введено для согласования реверсивного выхода регулятора частоты вращения 7 и нереверсивного входа регулятора тока 13. Выход регулятора тока 13 якоря подключен . на вход системы импульсно-фазового управления 16, которая подает управляющие импульсы нв комплект тиристоров 17 якорного преобразователя. Нв выход «омплекта тиристоров 17 подключен электродвигатель 18.

Реверсивный возбудитель содержит регулятор ЭДС 19 двигателя, на первый вход которого включен эадвтчик ЭДС 20 двигателя, а второй вход через переключающее устройство 6, состоящее, напри5 692043 6 мер, из инвертируюшего усилителя 21 потока возбуждения величины, соответсти ключей 22 и 23, подключен к выходу вующей заданной частоте вращения, пуск датчика ЭДС 24 двигателя. Выход регу- прекращается. ляторв ЭДС 19 двигателя подключен нв При реверсе задания на выходе регувход регулятора тока возбуждения 25, g лятора частоты вращения 7 появляется на другой вход которого заведена обрат- положительный сигнал, который при вклюнвя связь с датчика тока возбу®дения 26. ченном ключе 11 увеличивает угол регуВыход регулятора тока возбуждения 25 лирования якорного преобразователя 1, подключен через инвертирующий усилитель ток якоря двигателя спадает до нуля, на

27 и ключи 28 и 29 к системе импульс- lî выходе нуль-органа 3 знак сигнала мено-фазового управления 30, которая че- . няется на отрицательный, в результате рез ключи 31 и 32 подает управляющие. чего поступает команда на реверс поля. импульсы на комплекты тиристоров "впе- После спацания тока возбуждения до нуред, "назад" возбудителя 33. На выход ля (точка "б") исчезает сигнал блокикомплектов тиристоров возбудителя 33 15 ровки с датчика состояния 36 и происвключена обмотка возбуждения 34 двигв- ходит переключение блока логики 35, теля. Выход регулятора ЭДС 19 двига- ключи 31, 28, 11 отключаются, а ключи теля подключен также к блоку логики 35, 32, 29, 12 включаются. Через ключи 12 который при наличии сигнала разрешения с выхода усилителя 10 подается отрий открывает

20 соответствии с сигналом регулятора ЭДС комплект тиристоров 17 Обратная связь

18 двигателя выбирает направление вра-;по току, включающая выпрямитель и датщения "вперед или назад". Блок логики чик тока 15 обеспечивает постоянную

35 управляет парами ключей 28 и 29, величину тока в якоре двигателя в тече25

» °

31 и 32э 11 и 12. ние всего времени реверса (от точки б

Задвтчик ЭДС 20 двигателЯ подключен до точки ж, фиг. 2). При включении. к выходу нуль-органа 3, котоРый Управ ключей 32, 29 происходит реверс тока ляется выходным напряжением регулято-, возбуждения ря частоты вращения 7. Ключи 22 и 23 При реверсе тока возбуж ения ЭД» переключающего УстРойства 6 УпРавлЯют- двигателя меняет знак {точка б"), при ся нуль-Органом 4, включенным íà выход этом на регулятор ЭДС 19 через ключ тахогенератора 9.

Работа электроприводв про ход сле атч ка ЭДС 24. Таким образом на ргулятор ЭЙС 19 воздействует разность

В момент пу при включении зда н,пряжэний с выхода ул, ор,на 3 и щего напРЯжениЯ, напРимеР положитель- обратной связи по ЭдС двигате я. В точного, на выходе РегУлЯтоРа частоты врв- ке б» скорость двигателя меняет знак щениЯ 7 поцвлЯетсЯ сигнал (отрицатель и, следовательно, меняет знак выходное ный), на выходах нУль-оРгана 3 и РегУлЯ-40 напряжение датчика ЭДС двигателя. Если

ЭДС, логики 35 включает двигатель 18 в од- 6 отрицательная обратная связь по Эд» ном из напРавлений, напРимеР "впеРед", введенная на регулятор ЭДС 19, после ключами 31, 28, 11. Начинается Разгон точки б" перешла бы в положительную двигателя. Знаки сигналов для данного 4 и тем самым нарушилось бы условие слУчаи отмечены на фиг. 1 в скобках., поддержания ЭДС двигателя на постоянВначале идет разгон привода а первой .ном уровне, что. в свою очеред, прив зоне (при номинальном потоке возбужде- ло бы к недопустимому возрастанию ния) дО нОминальной чвстОты вращения ЭДС и прОрыву инвертора, Te6l,l это

» r (точка а фиг, 2) . в за™ О задан- go ro не случилось s схему введено пере ной частоты вращения во второй зоне ключаюшее устройство 6, которое в точ(при постоянной ЭДС)до точки "б". Под- ке д (момент перехода скорости через держание постоянства ЭДС двигателя Осу- нуль) иэменяетзнвкобратнойсвязипОЭДС ществляется зв счет отрицательной обрат- по команде нуль-органа 4. До точки е ной связи по ЭДС,подключаемой От дат- 5 происходит разгон двигателя в первой чика ЭДС 24 в данном случае, например, зоне (при постоянном потоке), от точки через ключ 22. Ток и поток возбуждения е до точки ж разгон двигателя происпри этом уменьшаются и при достижении ходит во второй зоне регулирования. В

7 6920 точке "ж скорость достигает установивщейся величины, ток якоря снижается до статической величины. Таким образом, осуществляется реверс электропривода.

Следует отметить, что переключение устройства 6 в функции знака сигнала тахогенератора является наиболее оптимальным. Переключение его в функции других сигналов, например знака сигнала тока возбуждения, привело бы к необхо — l0 димости дополнительного формированйя процессов нарастания и контроля ЭДС двигателя, особенно на участке "б-в". В этом случае двигатель, имея максималь ную частоту вращения при неконтролируемом темпе нарастания тока возбуждения, может иметь ЭДС, в несколько раз превышающую номинальное значейие,- что, как. указывалось выше, приводит к нарушению нормальной коммутации двигателя

- и прорыву инвертора преобразователя 17.

Схемйая реализация элемейтов нульорганов 3,4, и переключающих устройств

5,6 весьма простая. Например, в качестве нуль-органов 3,4 могут быть исполь25 зованы операционные усилители, а в качестве переключающих устройств 5,6— инвертирующие усилители с двумя ключа- ми 30

Двухзонный реверсивйый тиристорный электропривод обладает лучшими динами-. ческими х6рактеристиками и лучшим ис- пользованием двигателя по. моменту. Он может быть легко реализован на базе ти-

lIoBMx тиристорных преобразователей с добавленийм небольшого, количества допол- нительньис элементов. . 40

Формуле изобре"те ния . I

Реверсивный тиристорный электропри- . вод с двухзонным регулированием, содержащий элеКтродвигатель постоянного 1 ока, 4 якорь-которот;о подключен к нереверсивному тиристорному преобразователю с регулятором частоты вращения"и регулятором тока якоря в его цепи управления, а . обмотка возбуждения - к реверсивному

43 8 тиристорному преобразователю с рогуля— тором ЭДС и регулятором тока возбуждения в цепи управления, датчики частоты вращения тока якоря, ЭДС и тока возбуждения электродвигателя, подключенные ко входам соответствующих регуляторов, и блок логики, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и улучшения использования электродвигателя по моменту, в него введены датчик состояния тиристоров, потенциометр, два нуль-органа и два переключающих, устройства, первое из которых включено между регу-! ляторами частоты вращения и тока якоря, второе:- между датчиком и регулятором

ЭДС, при этом второй вход регулятора

ЭДС соединен через реверсивный нульорган и потенциометр с выходом регулятора частоты вращения, управляющий вход первого переключающего устройства соединен с выходом блока логики, входы которого подключены к выходам регулятора ЭДС и датчика состояния тиристоров реверсивного преобразователя, а управляющий вход второго переключающего устройства - со вторым нуль-органом, вход которого подключен к датчику частоты вращения.

Источники информации, йрднятые во внимание при экспертизе !

1.. Каталог Тиристорные электроприводы на базе станций управления серии

БУВ 3000, ШУВ 3000 -"Информэлектро,"

08.30. 11-75, стр. 25.

2. Каталог Комплектные устройства управления электроприводами. Шкафы уп; руления серии КПТИ" — Информэлектро,, 08.18.06-74, стр. 7-11.

Э. Каталог AEG БЬо пм сМег Antet.bs-!

1есфф% .5етс и Иог,2М7, И 2 А l2 (0970Ц970.

4. КаталогAEQ ЯсЪ1ЯЬс!и "Зег НИВАХ акоп Мгою!1сЬе ап1п1е1еп щй Т9ч! !в1о-t en Иг Ам1 iebsgn f g glen и61 р го е-! еп к1оияег св Бога чоь 9сЫЯе,n ", hhonfved D owski., Материалы отделения ВНИИЭМ, инв.

М 18410 (прототип).

Заказ: 6237/49 Тираж 857

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР . ло делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель В, Кузнецова

Редактор ™ пурин вили Те д С, Мигай; Ко кто Н. Го ват