Тиристорный электропривод постоянного тока

Тиристорный электропривод постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сюциалистических

Республик

< 1771836 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 181278 (21} 2697674/24-07 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.

HP 5/06

Н 02 Р 13/16 (23) Приоритет

Государственный комитет

° СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.1 080 Бюллетень №

Дата опубликования описания 151080 (53) УДК 62-83:

:621.314.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.Б. Полищук и Ю.A. Харитоненко (71) Заявитель

Особое конструкторское бюро станкостроения (54) ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Электропривод относится к электротехнике и может быть использован, Ф например, в приводе подачи станка,а также в системах автоматического регулирования, применяемых в самых разных областях промышленности..

Современные электронриводы должны обладать высокими динамическими показателями, высокой надежностью и поме-10 хозащищенностью и при этом иметь простую по технической реализации и надежную в эксплуатации схему управления.

Известен реверсивный тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий тиристорный преобразователь, с раздельным управлением группами, две системы фазового управления (СФУ), суммирующий усилитель, логическое 2О устройство (Лу) и тахогенератор. Каждая СФУ состоит из последовательно включенных генератора пилообразного напряжения, формирователя импульсов, элемента "запрета" и усилителя им- 25 пульсов, состоящего из двух каскадов, причем в качестве первого каскада использована логическая схема

ИЛИ-И, а второй каскад — это усили,тель мощности (1). 30

В этом электроприводе "запрет" (блокировка на включение) каждой из групп тиристоров осуществляется непосредственно в СФУ. При этом сигнал

"запрета" подается в одну из СФУ тогда, когда есть импульсы управления в другой СФУ, а сигнал защиты от опрокидывания преобразователя в инверторном режиме подается в СФУ в виде импульсов фиксированной фазы в течение некоторого интервала времени.

Длительность этого интервала задается ЛУ °

Однако такой электропривод обладает рядом недостатков. При изменении параметров якорной цепи электродвигателя (например, при изменении параметров сглаживающего дросселя), когда неизменная длительность интервала времени окажется недостаточной для спадания тока, в электроприводе возможен режим короткого замыкания и аварийного срабатывания защиты. Если же выполнить ЛУ таким образом, чтобы величина этого интервала зависела от величины. тока якоря, то это несколько усложнит схему Лу и элек.гропривода в целом. Кроме того, для Формирования импульсов в таком электропри771836

Таким образом, недостатками этого устройства являются сложность схем65 воде требуется специальная схема ге-. нератора пилообразного Напряжения, что также приводит к усложнению схе. мы электропривода. И, наконец, ЛУ электропривода работает таким обра.зом, что импульсы фиксированной фазы подаются в усилители мощности СФУ

5 не только в течение того интервала времени, когда тиристорный преобразователь работает в инверторном режиме, но также и в выпоямительном режиме, что требует увеличения мощности вы- 10 ходных каскадов СФУ.

Таким образом, схемная реализация этого электропривода относительно сложна.

Наиболее близким по своей техни- 15 ческой сущности к изобретению является реверсивный тиристорный электропривод постоянного тока, выполненный на основе тиристорного преобразовате ля с раздельным управлением группами, „ щ который содержит регулятор скорости, регулятор тока с прямым и инверсным выходами, две системы фазового управления, включающие в себя фазосдвигающие устройства и формирователи импульсов управления тиристорами преобразователя, а также логическое устройство с двумя усилителями тока и датчики тока (состояния THpHcTopoB) и скорости (2).

К недостаткам этого электропривода можно отнести следующее. Защита от опрокидывания преобразователя в инверторном режиме осуществляется в нем с помощью специального аналогового сигнала, вырабатываемого в ЛУ в функции тока (либо состояния тиристоров) преобразователя и подаваемого на вход .СФУ. Тепловой либо временной дрейф этого сигнала может привести к недопустимому смещению фазы им- ®О пульсов в инверторном режиме,что,в свою очередь, приведет к опрокидыванию преобразователя и срабатыванию аварийной защиты. Надежность электропривода при этом снижается. Снижается и его помехозащищенность. В самом деле, аналоговый сигнал, вырабатываемый в ЛУ, поступает на вход СФУ, где сравнивается с пилообразным опорным напряжением. Момент их равенства определяет фазу "дежурных" импульсов. Если аналоговый сигнал содержит импульсную помеху, фаза "дежурных" .импульсов изменится, что может привести к опрокидыванию преобразователя. То есть отсутствие специальных формирователей "дежурных" импульсов в схеме электропривода (формируются в СФУ так же, как импульсы управления) приводит к снижению ее надеж— ности

Необходимо отметить, что техническая реализация схемы управления этим электроприводом достаточно сложна. ной реализации, недостаточные помехозащищенность и надежность.

Цель изобретения — упрощение схе.мы электропривода, повышение его надежности и помехоэащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в тиристорный электропривод постоянного тока введены дополнительные формирователи "дежурных" импуЩсов, число которых равно числу основных формирователей импульсов.Каждый из этих Формирователей содержит последовательно соединенные дифференцирующую цепь, инвертор и двухвходовую схему совпадения. Каждая система фазового управления содержит фазосдвигающие устройства и формирователи импульсов управления тиристорами. Фазосдвигающее устройство выполнено в виде интегратора с однонаправленной положительной обратной связью. Выход каждого из интеграто-„ ров соединен через дифференциальную цепь и инвертор дополнительного формирователя импульсов с одним из входов схемы совпадения. Выход схемы совпадения связан с формирователем импульсов управления системы фазового управления. Второй вход той же схемы совпадения соединен с выходом одного из усилителей тока блока логики.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема электропривода, на фиг. 2 — импульсная диаграмма работы электропривода.

Электропривод содержит исполнительный двигатель 1, на якорь которого подается напряжение от преобразователя, состоящего из двух групп тиристоров 2 и 3. С валом двигателя

1 механически связан датчик 4 частоты вращения (тахогенератор), а в якорную цепь электродвигателя 1 включен датчик 5 тока. Якорная цепь тахо- генератора соединена с одним из входов регулятора б частоты вращения.

Выход регулятора частоты вращения соединен с одним из входов регулятора 7 тока. Другой вход регулятора тока соединен с датчиком 5 тока. Регулятор 7 имеет два выхода: прямой и инверсный (после инвертора 8). Прямой выход регулятора тока соединен с СФУ 9, а инверсный — с СФУ 10. Каждая из СФУ состоит из фазосдвигающего блока. 11, 12, выполненного в виде интегратора с однонаправленной положительной обратной связью, и формирователя 13, 14 импульсов управления.

Каждый из формирователей 13, 14 импульсов управления состоит из дифференцирующей цепи 15, 16, двух схем

И-НЕ 17, 18, 19, 20 и усилителя 21, 22 мощности..Выход фазосдвигающего блока 11 соединен с дополнительным формирователем 23 дежурных импульсов (ФДИ), а выход фазосдвигающего блока 12 — с ФДИ 24. Каждый из ФДН

771836 содержит дифференцирующую цепь 25,26, . схему И-ИЛИ 27,28 и схему И-НЕ 29, 30. Выход ФДИ 24 соединен со входом схемы И-НЕ 20 формирователя 14 импульсов управления, а выход ФДИ 23 со входом схемы И-HE 19 Формирователя 13 импульсов управления. Выход датчика 5 тока соединен со входами логического блока (ЛБ) 31 посредством соединения с инвертирующим входом ,усилителя 32 тока и инвертирующим входом усилителя 33. На усилители

34 и 35 ЛБ подаются сигналы управления с выходов регулятора 7 и инвертора 8 соответственно. Команды запрета неработающей группы формируются на основе информации о наличии 35 тока якоря двигателя и полярности сигнала управления с помощью логических схем 36-41. Эти команды подаются с выхода ЛБ на входы схем И-НЕ

17 и 18 формирователей импульсов 2О

СФУ 10 и 9. Команды разрешения прохождения дежурных импульсов подаются с выходов усилителей 32 и 33 тока

JIF на входы схем И вЂ” НЕ 30 и 29 ФДИ.

Электропривод работает следующим образом. Направление вращения вала двигателя 1 и, следовательно, выбор раУ3отающей группы тиристоров 2 или

3, а также СФУ 9 либо 10 осуществляется в соответствии с полярностью сигнала управления U> на выходе регулятора 7 тока (U„ — на выходе инвертора 8), Так, например при отрицательном U> работает СФУ 9, при положительном О (отрицательном 0 )

СФУ 10. В отрицательный полупериод напряжения синхронизации Q „„ фазосдвигающий блок 11(12) работает в ре.жиме интегратора до тех пор, пока выходное напряжение ОФ»(Uyg) остается отрицательным. После перехода через 4Q нуль вступает в действие однонаправленная положительная обратная связь, и напряжение Оф» (0Фр) скачком достигает своего положительного максиму" ма. С началом положительного полупериода синхронизации напряжение U через диод подается на вход фаэосдвигающего устройства. При этом выходное напряжение 0Ф (ОФ ) скачком достигает своего отрицательного максимума. Положительный фронт напряжения

Оф (О ) служит для формирования импульсов управления, а отрицательный †.для формирования дежурных импульсов. Время интегрирования, а следовательно, и фазовый сдвиг импульса управления определяется величиной сигнала О> . Начальная фаза импульса управления устанавливается с помощью цепи отрицательного смещения U . d0

На выходе дифференцирующей цепи

15 (16) есть и положительные узкие импульсы с » (с!.gg) . Однако логическая схема И-HE 17 (18) пропускает лишь положительные импульсы, причем, 65 в том случае, когда на эту схему с

ЛБ приходит сигнал разрешения (отсутствия "запрета") О в . Ha выходе дифференцирующей цепи 25 (26) также присутствуют и положительные и отрицательные узкие импульсы. Через резистор выход дифференцирующей цепи

25 (26) подключен к источнику питания Ull, поэтому схема И-ИЛИ 27 (28) реагирует лишь на отрицательные импульсы. С ее выхода узкие дежурные импульсы поступают на вход схемы

И-HE 29 (30), команда разрешения U. +

+ (U, ) поступает с усилителя 33(32) тока на другой вход той же схемы.С выхода ФДИ 23(24) дежурные импульсы поступают на вход схемы И-НЕ 19(20) и далее на усилитель 21(22) мощности.

На фиг. 2 показано трехфазное синхронизирующее напряжение О „„, UA, ОВ, Uq — синхронизирующие напряжения

СФУ 9 (при трехфазном нулевом тиристорном преобразователе в состав каждого СФУ входят три фаэосдвигающих блока и три формирователя импульсов), а О, Ug, Ое — синхронизирующие напряжения СФУ 10.ОФ» — выходное напряжение того фазосдвигающего устройства, которое синхронизируется напряжением UA, а Оф - того блока, которое синхронизируется фазой О-. ПредIloJ.îæèM, что в первый момент времени 0 имеет отрицательную полярность, соответственно ij> — положительную.

Тогда в отрицательный полупериод синхронизирующего напряжения Оф с наклоном, определяемым величиной доходит до 0 и затем под действием положительной обратной связи скачком достигает своего положительного максимума. На СФУ 10 при этом подается небольшое (ограниченное по величине диодом) положительное 0>, поэтому

Цф доходит до 0 лишь в самом конце отрицательного полупернода U g .

На выходе дифференцирующей цепи

15 образуются узкие импульсы. Аналогичные импульсы образуются на выходе дифференцирующей цепи 25. Схема H-HE

17 пропускает импульсы управления, сформированные из положительных импульсов d.g», так как в это время на схему 17 с ЛУ подается сигнал разрешения: 0В = 1. На схему И-НЕ 29 ФДИ 23 с усилителя 33 подается эапретс(. » = — 0 в те моменты времени, когда на другой вход схемы 29 поступают дежурные импульсы, сформированные из отрицательных нмпульсовс(.q» . Поэтому на входе ФДИ 23 дежурные импульсы отсутствуют н на выходе трех формирователей 13 импульсов присутствуют только импульсы управления ("утолщенные" импульсы с д,ck,с,с, фиг. 2). На выходе ФДИ 24 в этот момент также нет дежурных импульсов, так ка.: на схему

И-HE QT усилителя 32 подается запрет 0„- = 0 в те моменты времени, когда на другой вход схемы И-HE 30 пос771836

20

40

60 тупают дежурные импульсы, сформированные из отрицательных импульсов

OLgg. До сих пор рассматривался выпрямительный режим работы группы тиристоров 2. Группа тиристоров 3 при этом была заперта. Теперь предположим, что пришла команда на снижение скорости двигателя до некоторого уровня. Сигнал управления при этом меняет знак. Поскольку в момент из- . менения знака ток якоря 1 был равен

О, ЛБ в тот же момент переходит в состояние. противоположное предшествовавшему, то есть теперь Ugz= О, 1. На схему И-НЕ 19 Сфу 9 подается "запрет", поэтому импульсыс(.gq не могут пройти на выход этой схемы.

Импульсные управления перестают подаваться в группу тиристоров 2. В то же время со входа схемы И-HE 20 СФУ

10 снимается "запрет", с ЛУ подается команда разрешения ОВ = 1. Группа тиристоров 3 начинает работать в инверторном режиме. При этом разрешены не только импульсы управления ("утолщенные" импульсы d.A-, д †. (†).

G но и дежурные (4.A-,с{ 5, д —, показанные на тонких линиях на фиг. 2) . В самом деле, в это время U.;+= 1 и на схему И-HE 30 ФДИ 24 поступает команда разрешения. Инверторный угол зажигания тиристоров, соответствующий дежурному импульсу, для трехфазной нулевой схемы составляет обычно

30 эл..град. и .обеспечивает безопасное инвертирование. Поскольку U = О, дежурные импульсы на выходе ФДИ 23 отсутствуют.

В тот момент времени, когда скорость двигателя снизится до заданного уровня, полярность сигнала 0 изменится. Однако ток к этому моменту не спадает до нуля. Поэтому переключение СФУ и групп тиристоров невозможно. На вход СФУ 10 теперь поступает небольшой положительный сигнал.

Напряжение на выходе интегратора с однонаправленной положительной обратной. связью Uyg не заходит в область положительных значений. Поэтому среди импульсовс 2 теперь только отрицательные импульсы. Они поступают на инвертор 28 ФДИ 24. С выхода ФДИ

24 дежурные импульсы поступают в 50 формирователь 14 импульсов управлення. Таким образом, коммутация тирис.торов в этом режиме осуществляется с помощью дежурных импульсов. После спадания тока якоря до нуля Лу снимает "запрет" с СФУ и подает его с

СФУ 10: 0 = О, 0в = 1 ° Группа тирнсторов 2 теперь снова работает в выпрямительном режиме, а работа группы 3 запрещена.

Изобретение позволяет исключить из схемы управления электроприводом генераторы пилообразного напряжения и формировать как импульсы управления, так и дежурные импульсы из выходного сигнала фазосдвигающего устройства.

Выполнение фазосдвигающего устройства в виде интегратора с положительной однонаправленной обратной связью значительно снижает действие помеА", на входе электропривода, так как в этом устройстве сдвиг фазы осуществляется не за счет сравнения управляющего напряжения с опорным, а за счет интегрирования управляющего напряжения.

Формула изобретения

Тиристорный электропривод постоянНого тока, содержащий электродвигатель, реверсивный тиристорный преобразователь с раздельным управлением группами преобразователя и схему управления, состоящую из последова- тельно соединенных регулятора частоты вращения, регулятора тока с прямым и инверсным выходами, двух систем фазового управления, включакхцих в себя фазосдвигакщие блоки и формирователи импульсов управления тиристорами, из блока логики с двумя усилителями тока и датчиков тока и частоты вращения, подключенных ко входам соответствующих регуляторов, о т" л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения помехозащнщенности и надежности, в него введены дополнительные формирователи импульсов, число которых равно числу основных формирователей импульсов, каждый из которых содержит последовательно соединенные дифференцирующую цепь, инвертор и двухвходовую схему совпадения, а каждый фаэосдвигающий блок выполнен в виде интегратора с однонаправленной положительной обратной связью, причем выход каждого из интеграторов соединен через дифференцирующую цепь и инвертор дополнительного формирователя импульсов с одним из входов схемы совпадения, выход которой связан с формирователем импульсов управления системы фазового управления, а другой вход той же схемы совпадения соединен с выходом одного из усилителей тока блока логики.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 509966, кл. Н 02 Р 5/06, 1973.

2. Козин В.М.иМарченко Я.Е. Управляющие устройства тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. М., "Энергия", 1971, с. 38-48.

771836

A с

0а

П!

Составитель В. Кузнецова

Редактор Т. Лошкарева Техред Н.Маточка Корректор Ю. Макаренко

Заказ 6717/70 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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