Нереверсивный вентильный электропривод постоянного тока

 

НЕРЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЬШ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, qoдержаешй: электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю, в цель управления которого включены блок задания частоты вращения, первый узел сравнения, регулятор частоты вращения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульснофазового управления, а также первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гисТерезисной характеристикой , подключенного к вьжоду первого узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя , подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамического падения и перерегулирования частоты вращения и повышения надежности электропривода, в него введен второй управляемой ключ, управлякяций вход которого со-, единен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, при этом первый управпяетЛ ключ включен между первым узлом сравнения i и входом регулятора частоты вращения, второй управляемый ключ - между выходом регулятора частоты вращения и вторым узлом сравнения, причем вывод второго управляемого ключа, подключенный к второму узлу сравнения, соединен также с входом релейного элемента. О Эд со

(!9) (11!

SU, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3щ) Н 02 Р 5 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3359980/24-07 (22) 04.12.81 (46) 30.01.84. Бюл. 9 4 (72) В.Д.Земляков, А.Г.Ровенский, Н.A. Задорожний и С.A.лисенко (71) Харьковский ордена Ленина политехнический. институт им.В.И.Ленина (53) 62-83г621.314.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 203036, кл. H 02 Р 5/06, 1966

2. АвтОрское свидетельство СССР

9 399988, кл. Н 02 Р.5/16, 1970 (54)(57) НЕРЕВЕРСИВН6% ВЕНТИЛЬНЕЛЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивно" му вентильному преобразователю, в цель управления которого включены блок задания частоты вращения, первый узел сравнения, регулятор частоты вращения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульсно4азового управления, а также первый управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, подключенного к выходу первого узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя, подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения, о т л и ч а ю » шийся тем, что, с целью умень- шения динамического падения и перерегулирования частоты вращения и повыаения надежности электропривода, в него введен второй управляемнй ключ, управлякнщий вход которого со единен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, при этом первый управляезый ключ включен между первым узлом сравнения и входом регулятора частоты вращения второй управляемый ключ — между выходом регулятора частоты вращения и вторым узлом сравнения, причем вывод второго управляемого ключа, подключенный к второму узлу сравнения, соединен также с входом релейного элемента.

1070679

Изобретение относится к электротехнике, а именно к нереверсивным вентильным электроприводам постоянного тока, работающим в режиме ударных нагрузок и применяется в металлургической, бумажной и других отраслях промышленности.

Известно устройство управления нереверсивным регулируемым электроприводом постоянного тока, содержащее контур сравнения сигнала обратной связи по частоте вращения двигателя с задающим сигналом, два усилителя на выходе указанного контура, подсоединенного к системе управлейия вентилями, один из которых снабжен устройством коррекции, а также логическую схему ИЛИ и блокирующий диод f13.

В данном электропривОде при увеличении частоты вращения. электродвигателя в режиме сброса нагрузки 20 вентильнь|й преобразователь переводят в инверторный режим. При этом электромагнитная энергия рекуперируется в сеть, и электромагнитный момент электродвигателя форсированно умень- 25 шается к нулю, что частично снижает перерегулирование по частоте вращения, так как оно возникает и под действием высвобождениой энергии упругодеформированных элементов В электромеханической системы электропривода. Последующее восстановлеиие заданной частоты вращения в нереверсивном регулируемом электроприводе постоянного тока сопровождается возникновением пиков тока и бестоковых зон.

При эксплуатации электропривода возможно ударное приложение нагрузки во время бестоковой зоны, когда электропривод неуправляем и зазоры в 4О сочленениях разомкнуты из-за колебаний упругих элементов электромеханической системы электропривода.

Вследствие чего увеличивается динамическое падение и перерегулирова- 45 ние частоты вращения электродвигателя, что отрицательно сказывается на технологическом процессе. Кроме того, замыкание зазоров при ударном приложении нагрузки сопровождается 5О возникновением недопустимых динамических усилий в электромеханической системе электропривода, что влечет за собой снижение надежности электромеханической системы электропривода в целом.

Известно устройство управления нереверсивным вентильиым электропри- . водом постоянного тока, содержащее двухконтурную систему подчиненного регулирования с регуляторами тока и;частоты вращения, систему импульсно-фазового управления, а также цепочку, состоящую из последовательно включенных стабилитрона и диода, ч подключенную параллельно цепи обрат- 65

Ъ ной связи регулятора частоты вращения (2 .

В указанном устройстве в режиме сброса нагрузки напряжение регулятора частоты вращения ограничивается на заданном уровне цепочкой, состоящей из включенных последовательно стабилитрона и диода.

Таким образом, удается сократить время изменения напряжения на выходе регуляторов частоты вращения и тока при ударном приложении нагрузки во время бестоковой паузы от максимально возможного значения до значения, при котором ЭДС преобразователя превысит ЭДС двигателя.. Но этого времени достаточно для того, чтобы частота вращения электродвигателя снизилась относительно заданного значения к моменту появления тока и ее восстановление произошло с перерегулированием, а значит снова возникла бестоковая зона.

Однако указанное устройство не позволяет устранить возникновение пиков тока и бестоковых зон в режиме сброса нагрузки, а также повысить качество переходного процесса при ударном приложении нагрузки, что приводит к отклонению показателей качества переходных процессов при регулировании частоты вращения от предписанных технологий и к снижению надежности электромеханической системы электропривода в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого включены блок задания частоты вращения, первый узел сравнения, регулятор частоты вращения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульсно-фазового управле". . ния, а также управляеьнй ключ, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, подключенного к выходу первого узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя, подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения (3).

В известном электроприводе управляемый ключ включен между входом и . выходом регулятора частоты вращения.

Указанный управляеьий ключ при перерегулированйи частоты вращения в режиме сброса нагрузки или перезадания частоты вращения не препятствует изменению полярности напряжения на выходе регулятора частоты вращения,. что приводит в нереверсивном электроприводе к возникновению бестоковых зон и пиков тока. При эксплуатации электропривода возможно ударное приложение нагрузки сразу после

1070679

10 тропривод. содержит также управляе15 ььсй ключ 13, Управляющий вход кото рого соединен также с выходом релейного элемента 10.

Управляемый ключ 9 включен между узлом 4 сравнения и входом регулятора 5 частоты вращения, а управляе2О мый ключ 13 — между выходом регулятора 5 частоты вращения и узлом 6 а сравнения, причем выход управляемого ключа 13, подключенный к узлу 6 сравнения, соединен также с входом упо25 мянутого релейного элемента через сумматор 14.

Электропривод работает следующим образом.

В установившемся режиме при налй3О чии момента статической нагрузки напряжение на входах регулятора 7 тока и регулятора 5 частоты вращения близко k нулю, а напряжение на выхо35 срабатывания релейного элемента 10.

Следовательно, на вход релейного эле4О мента 10 с выхода сумматора 14 поступает положительное напряженйе и на его выходе формируется сигнал "1", который поступает на управляющие входы ключей 9 и 13 и удерживает их

45 в замкнутом состоянии. Таким образом, в установившемся режиме при наличии момента статической нагрузки, ключи .

9 и 13 не влияют на работу регулятора

5 частоты вращения и всего устрой5О ства в целом.

В момент сброса нагрузки вследствие перерегулирования частоты вращения электродвигателя 1 напряжение на выходе узла 4 сравнения становится

55 отрицательным, а напряжение на выходе регулятора 5 частоты вращения начинает уменьшаться. В момент времени, когда это напряжение снизится .до уровня, соответствующего режиму холостогр хода, т.е. достигнет вео

60 личины v - 3 хх KT. где UpH Напряжение иа выходе регулятора час- . тоты вращения, соответствующее моменту холостого хода; ЗКх - ток холостого хода электропривода; К вЂ” коэфИ фициент обратной связи по току, на сброса нагрузки во время бестоковой эоны, когда регуляторы тока и частоты вращения находятся в насыщении.

За время, необходимое для измене.ния напряжения на выходе регулятора тока и частоты вращения от максимально зозможной величины до величины, при которой ЭДС преобразователя превысит ЭДС двигателя, частота вращения электродвигателя снижается под действием момента нагрузки, так как ток двигателя отсутствует. Поэтому динамическое падение и перерегулирование частоты вращения двигателя значительно возрастают, в результате чего показатели качества регулирования частоты вращения ухудшаются и не удовлетворяют требованиям технологического процесса. Кроме того, замыкание зазоров в сочленении прн ударном приложении нагрузки сопровождается возникновением недопустимо больших динамических усилий в электромеханической системе электропривод что приводит к снижению надежности электромеханической системы электропривода в целом.

Цель изобретения - уменьшение динамического падения и перерегули рования частоты вращения и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в нереверсивный вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к нереверсивному вентильному преобразователю, в цепь управления которого включены блок задания частоты вращения, первый узел сравнения, регулятор частоты вращения, второй узел сравнения, регулятор тока и система импульсно фазового управления, а также управляемый ключ, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента с гистерезисной характеристикой, подключенного к выходу первого узла сравнения, и датчики частоты вращения и тока якоря электродвигателя, подключенные к входам соответственно первого и второго узлов сравнения, введен второй управляемый ключ управляющий вход которого соединен с выходом упомянутого релейного элемента с гистерезисной характеристикой, при этом первый управляемйй ,ключ включен между первым узлом сравнения и входом регулятора частоты вращения, второй управляемый ключ между выходом регулятора частоты вращения и вторым узлом сравнения, причем вывод второго управляемого ключа, подключенный к второму узлу сравнения, соединен также с вторым входом релейного элемента.

На чертеже представлена схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к нереверсив« ному вентильному преобразователю 2, в цепь управления которого включены блок 3 задания частоты вращения, узел 4 сравнения, регулятор 5 частоты вращения, узел 6 сравнения, регулятор,7 тока и систему 8 импульсно-фазового управления, а также управляемый ключ 9, управляющий вход которого соединен с выходом релейного элемента 10 с гистерезисной характеристикой. К входам узлов 4 и 6 сравнения подключены-датчики 11 и 12 соответственно частоты вращения и тока якоря электродвигателя. Элек дах этих регуляторов соответствует величине момента статической нагрузки, т.е. напряжение на выходе регулятора 5 положительно и превышает уровень, соответствующий порогу

1070679

Составитель В. Кузнецова

Редактор Н. Ковалева Техред И,Иетелева КорректорМ. Демчик

Заказ 11700/52 Тираж 667

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходе сумматора 14 появляется примерно такое же напряжение, так как на второй вход сумматора 14 поступает напряжение с выхода узла 4 сравнения, которое по абсолютной величине на порядок меньше Оо„. Напряжение 0 „ 5 являетея порогом срабатывания релейного элемента 10, поэтому он срабатывает, и на его выходе появляется сигнал "0". Этот сигнал подается на управляющие входы ключей 9 и 13, >Q вызывая их разжюкание. Регулятор 5 частоты вращения оказывается отключенным от системы регулирования и напряжение на его выходе остается равным Uo Ключ 9 разрывает цепь, соединяюцую выход регулятора 5 с сумматором 14, поэтому на выходе этого сумматора будет напряжение, поступающее через его первый вход с узла 4 сравнения напряжения задания на частоту врацения электродвигателя с напряжением обратной связи по частоте врацения. Пока электродвигатель 1 тормозится до заданной частоты вращения под действием момента холостого хода, напряжение на выходе узла

4 сравнения остается отрицательным.

Попадая на вход релейного элемента

10 это напряжение удерживает на его выходе сигнал "0", что соответствует разомкнутому состоянию ключей 9 и 13.30

После размыкания ключа 9 разрывается цепь подачи управляющего воздействия на замкнутый кбнтур тока. Следовательно, напряжение задания на ток равно нулю, а состояние регуля- 35 тора 7 тока изменяется только под воздействием напряжения, поступающего c датчика 12 тока. Замкнутый контур тока постоянно отрабатывает нулевое задание, т.е. поддерживает 4g действующее значение ЭДС вентильного преобразователя 2 равным ЭДС электродвигателя 1, так как только в этом .случае ток электродвигателя будет равен нулю. Поэтому регулятор 7 тока следит за изменением ЭДС электродви- 45 гателя 1 при торможении на выбеге, а напряжение на его выходе соответствует существующей в данный момент частоте вращения, т.е. регулятор

7 тока постоянно готов к набросу 50 нагрузки, бестоковая зона отсутствует.

При уменьшении частоты вращения электродвигателя до заданной величины напряжение на выходе узла 4 сравнения становится положительным и через сумматор 14 поступает на вход релейного элемента 10 и, так как оно превышает порог срабатывания этого элемента, на его выходе появляется сигнал "1", который подается на управляющие входы ключей

9 и 13 и вызывает их замыкание. Регулятор 5 частоты врацения оказывается подключенным к системе регулирования, а его выход соединяется с вторым входом сумматора 14. Напряжение на выходе сумматора 14 будет превышать порог срабатывания релейного элемента 10 и ыа его выходе поддерживается сигнал "1, при этом состояние управляемых ключей 9 и 13 не изменяется.

В электроприводах Црц — величина, о близкая к нулю, ввиду малости величин 7 < и К, а значит, напряжение задания на ток электродвигателя на входе замкнутого контура тока в момент замыкания управляемых ключей

9 и 13 незначительно отличается от

Величины напряжения задания на ток в предыдуций момент, предшествующий замыканию ключей 9 и 13. Поэтому замыкание ключей 9 и 13 не вызывает переходного процесса в контуре тока и во всей двухконтурной системе подчиненного регулирования, и частота врацения электродвигателя без пиков тока и перерегулирования стабилизируетсн на заданном уровне двухконтурной системой подчиненного регулирования.

При набросе нагрузки вследствие динамического падения частоты вращения электродвигателя напряжение обратной связи по частоте вращения, поступаюцее с датчика 11 частоты вращения, становится меньше напряжения задания на частоту вращения. На выходе узла 4 сравнения появляется положительное напряжение, которое вызывает увеличение положительного напряжения на выходе регулятора 5 частоты вращения. Через замкнутый ключ 9 и сумматор 14 это напряжение подается на вход релейного элемента

10, не вызывая изменения его состояния. Ключи 9 и 13 остаются замкнутыми и не оказывают влияния на работу системы регулирования.