Электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ СКОРОСТИ, содержацшй электродвигатель, якорь которого подключен к силовому преобразователю с системой регулирования тока, в цепь управления которого включены последовательно соеданенные задатчик скорости, первый узел сравнения и регулятор скорости , а обмотка возбуждения подключена к управляемому возбудителю с системой регуICf-CON-BKAJ П «A, Tfrr :r-;- H SiiiiJiiOi-EKA лирования потока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узел сравнения и регулятор ЭДС, а также датчик напряжения на якоре, датчик тока якоря и блок деления, вход делителя которого соединен с датчиком потока, а выход - с вычитающим входом первого узла сравнения, о т л и ч а jk ) щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия. и надежности работы, в него введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, два сумматора, первый из которых с ограничением выходного сигнала, а также последовательно соединенные интегратор, и двухвходовый инвертирующий усилитель, выход которого подключен к входу делимого блокаделения (Л и к первому входу интегратора,, второй вход которого соединен с датчиком напряжения якоря, а третий вход и второй вход двухвходовою инвертирующего усилителя с датчиком тока якоря, при этом вторые входы обоих сумматоров связаны с датчиком напряжения на якоре, выход второго ел сумматора подключен к вычитающему вхосо ду второго узла сравнения, а вход инвертирующего усилителя соединен с выходом 00 двухвходового инвертирующего усилителя. со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(sl) Н 02 Р 5 06

К АВТОРСКОЕ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3686554/24-07 (22) .05.01.84 (46) 30.05,85. Бюл. И 20 (72) М. Л. Прудков . (71) Государственный проектный институт

"Электротяжхимпроект" (53) 62 —.83:621.314.5 (088,8) (56) 1. Базилевский В. Г. и другие. Унифицированная серия комплектных тиристорных злектроприводов. постоянного тока мощностью 2 —.12 МВт, — "Электротехническая промышленность. Электропривод*, 1983, вып. 1(111), с. 16 — 21, рис. 1.

2. Авторское свидетельство СССР

N 944035, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР . Р 961085, кл. Н 02 Р 5/06, 1981. (54) (57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

ТОКА С ДВУХЗОННЪМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

СКОРОСТИ, содержащий электродвигатель, якорь которого подключен к силовому нреобразователю с системой регулирования тока, в цель управления которого включены последовательно соединенные задатчик скорости, первый узел сравнения и регулятор скорости, а обмотка возбуждения подключена к управляемому возбудителю с системой peryÄÄSUÄ 1159139 А пирования потока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узел сравнения и регулятор. ЭДС, а также датчик напряжения на якоре, датчик тока якоря и блок деления, вход делителя которого соединен с датчиком потока, а выход — с вычитающим вхо-. дом первого узла сравнения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, и надежности работы, в .него введены последовательно соединенные инвертируюший усилитель, два сумматора, первый из которых с ограничением выходного сигнала, а также последовательно соединенные интегратор, и двухвходовый инвертируюший усилитель, выход которого подключен к входу делимого блока деления и к первому входу интегратора,. второй вход которого соетпшен с датчиком напряжения якоря, а .третий вход и второй вход двухвходового инвертируюшего усилителя с датчиком тока якоря, при этом вторые входы обоих сумматоров связаны с датчиком напряжения на якоре, выход второго сумматора подключен к вычнтаюшему входу второго узла сравнения, а вход инвертирующего усИлителя соединен с выходом двухвходового инвертирутощего усилителя.

11591

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к системам подчиненного регупирования электропривода, и может быть . применено в быстродействующих эпектроприводах с двухзонным регулированием

5 скорости без применения тахогенераторов и при необходимости защиты коллектора электродвигателя от перейапряжений.

Известен электроиривод постоянного тока с двухэонным регулированием скорости, со. держащий последовательно соединенные якорь электродвигателя, силовой преобразователь е системой регулирования тока, регулятор скорости, первый узел сравнения с тахогенератором в .обратной связи, зацатчик скорости, а также последовательно соединенные обмотку возбуждения, управляемый возбудитель с системой регулирования потока возбуждения, регулятор ЭДС,. второй узел сравнения с датчиком ЭДС в обратной связи, задатчик ЭДС (11.

Недостатком известного электропривода является то, что в нем применяется тахогенератор, вызывающий вследствие оборотных пульсаций, особенно у нкзкооборотиых пре дельной мощности электродвигателей, повышенные пульсации тока якоря и дополнительный нагрев электродвигателя. Кроме того, отсутствие защиты коллектора от перенапря- . жений снижает наде>хность работы электропривода;

Известен также электропривод постоянного тока с двухзонным регулированием скорости, содержащий систему управления нанряжеиием якоря электродвигателя, а также систему управления его возбуждения с ре- 35 гулятором ЭДС, узлом сравнения с датчиком ЭДС в обратной связи, состоящим из датчика напряжения якоря, датчика тока якоря, последовательно соединенных инвер. тора, связанного входом с датчиком напря- Ю жения, и двух сумматоров, первый из которых связан входом с датчиком тока, а второй — с инвертором, а также эадатчи. ком ЭДС (21.

Зтот электропривод обеспечивает защиту 45 коллектора электродвигателя от, перенапряжений путем переключения на регулирование напряжения якоря вместо регулирования ЭДС. при достижении номинального значения напряжения на зажимах якоря, 50

Однако вследствие инерционного ввода сигнала напрях ния якоря от датчика напряжения для измерения ЭДС в известном элект-. роприводе не исключаются перенапряжения на коллекторе в динамике, при усилении 55 поля электродвигателя в процессе его замедления, что снижает надежность работы элект ропривода.

3b 2

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод постоянного тока с ивухэонным регулированием скорости, содержащий электродвигатель, якорь которого подключен к силовому преобразователю с системой регулирования тока, в.цепь управления которого включены лоследовательнб соединенные эадатчик скорости, первый узел сравнения и регулятор скорости, а обмотка возбуждения подключена к управляемому возбудителю с системой ре. гулирования потока, в цепь управления которого включенй последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узел сравнения и регулятор ЭЛС, а также датчик напряжения на як6ре, датчик тока якоря и блок деления, вход делителя которого .соединен с цатчиком потока, а выход — с вычитающим входом первого уэпа сравнения Щ..

Однако такой электропривод не обеспечивает быстр действующего регулирования скорости вследствие инерционного . измерения ЭДС электродвигателя, а также не обеспечивает защиты коллектора электродвигателя от перенапряжений, что снижает надежность работы электропривода.

Цель изобретения — повьппение быстродействия и надежности работы электропривода.

Цель достигается тем, что. в электропривод постоянного тока с двухзонным регупированием скорости, содержащий электродвигатель, якорь которого подключен к силовому преобразователю с системой регулирования тока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик скорости, первый узел сравнения и регулятор скорости, а обмотка возбуждения подключена к управляемому возбудителю с системой регулирования по ока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик ЭДС, второй узел сравнения и регулятор ЭДС, а также датчик напряжения на якоре, датчик тока якоря и блок деления, вход делителя которого соединен с датчиком потока, а выход — с вычитающим входом первого узла сравнения, введены последовательно соединенные инвертирующий усилитель, два сумматора, первый иэ которых с ограниче.нием выходного сигнала, а также последовательно соединенные интегратор и двухвходовый инвертирующий усилитель, выход которого подключен. к входу делимого блока делении и к первому входу интегратора, второй вход которого соединен с датчиком напряжения на якоре; а третий вход и второй вход двухвходового иивертирующего усилителя — с датчиком тока якоря, при

1!59139 я= а ic..Ч

e U - i R (pt< i t) (2) 40 где О,i — напряжение и ток якоря l

R, ҄— сопротивление и электромагнитная постоянная якоря 1.

Сигнал, пропорциональный ЭДС < снимается с инвертированием с выхода усилителя

45 19, обраэунппего вместе с интегратором 18 контур, функционирующий в соответствии с уравнением где U, К, 3 этом вторые входы обоих сумматоров связаны с датчиком напряжения иэ якоре, выход второго сумматора подключен к .вычитанпцему входу второго узла сравнения, а вход инвертирующего усилителя соединен с выхо;ом двухвходового инвертирующего усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема электроприиода.

Электропривод содержит злектродви- ФО гатель, якорь 1 которого подключен к силовому преобразователю 2 с системой регулирования тока, в цепь управления которого включены носледовательно соединенные задатчик 3 скорости, узел 4 сравнения и регулятор 5 скорости, а обмотка

6 возбуждения подключена к управляемому возбудителю 7 с системои регулирования потока, в цепь управления которого включены последовательно соединенные задатчик 8 ЭДС, узел 9 сравнения и регулятор

10 ЭДС, а также датчик I I напряжения на якоре, датчик !2 тока и блок 13 деления, вход делителя которого соединен с датчиком 14 потока, а выход, — с вычитающим входом узла 4 сравнения. В электропривод введены последовательно соединенные . инвертирующий усилитель 15, сумматоры 26 и 17, первый из которых с ограничением выходного сигнала, а также последовательно соединенные интегратор

18 и двухвходовыи инвертирующий усили-..тель 19, выход которого подключен к входу делимого блока 13 деления и к первому входу интегратора 18, второй вход которо. го соединен с датчиком. 11 напряжения якоря, а третий вход н второй вход двухвходового инвертируюшего усилителя

19 — с датчиком !2 тока якоря, при этом вторые входы обоих сумматоров связаны с датчиком напряжения якоря, выход сумматора 17 подключен к вычитающему входу узла 9 сравнения, а вход инвертирующего усилителя 15 соединен с выходом двухвходового инвертирунпцего .усилителя 19.

Силовой преобразователь 2 включает в себя систему 20 регулирования тока с узлом 21 сравнения.

Регулятор 5 скорости может содермать корректирующие элементы для

50 оптимизации пеоеходных. процессов при изменении элек громеханической постоянной времени электропривода соответственно изменению потока возбуждения, а также. лля ограничения р!.ной тока якоря.

В состав управляемого возбудителя 7 входит система 22 регулирования потока с узлом 23 .сравнения.

Регулятор 10 ЭЛС может содержать корректируюгцие элементы для оптимизации переходных процессов при изменении параметров объекта регулирования ЭДС.

Электропривоп работаег следующим образом.

Сигнал задания (д„на скорость якоря 1 от запатчика 3 скорости сравнивается в узле 4 сравнения с сигналом <а обратной свя. зи по скорости с выхода блока 13 деления, и их разность преобразуется регулятором 5 скорости в сигнал задания на ток якоря.

Сигнал задания на ток преобразуется системой 20 регулирования тока якоря, входящей в силовой преобразователь 2, а выпрямленное напряжение, которое до достижения номинального значения соответствует заданию на скорость, подается к якорю 1 в качестве питающего. При изменении питающего напряжения изменяется скорость якоря !.

Сигнал 6) обратной связи по скорости образуется иа выходе блока 13, деления в соответствии с выражением где t — величина ЭЛС якоря 1; ,2 — поток возбуждения, образуемый обмоткой 6 возбуждения и измеряемый датчиком 14 потока возбужПения;

С -- постоянная, Величина ЭЛС якоря 1 равна

"а- 2 „(2,1 — (» 1 22 -2 0))

°

<9 и выходной сигнал и коэффициент усиления усилителя 19; передаточные коэффициенты, датчиков 12 тока и ll напряжения якоря; постоянная интегрирования интегратора 18..Из уравнения (3) можно получить

f (4)

К

U — — » (pe +1) т

) „, Если параметры Кг, К„и Т1 выбрать такими, чтобы т т

К ) то уравнение (4) будет иметь вид. и-» R(pv,11)

19 и 1 лч или, учитьнгая уравнение (1), ll59j39 ния на входе системы 22 регулирования и, соответственно, уменьшается поток возбуждения»г -. Рег лирова»»ие скорости Я якоря 1 вступает во вторую зону — зону ре5 гулирования потока возбуждения Ч» . При этом регулятором 10 ЭДС поддерживается постоянной ЗДС якоря 1: e = сЧ»»> = а„.

Если при этом возрастает нагрузка на электродвигатель и увеличивается ток 1 якоря 1, 10 то соответственно увеличивается напряжение

Ч на зажимах якоря l. При увеличении тока до номинального значения 1„изПРяжение. 0 достигает также номинального значения 1) . При дальнейшем увеличении тока

»» и поддержании ЭДС постоянной, равной е„» напряжение 0 увеличивалось бы сверх номинальной величины (Lt) U<), что недопустимо для коллектора якоря 1. Поскольку сумматор 16 имеет ограничение выходного сигнала, гО равно (б)

Uî aH UH т.е. выходной сигнал»»,1 усилителя 19 пропорционален ЭДС е и имеет запаздыва ние относительно величины о., соответствующее постоянной времени Т„ /К„. При большом,коэффицие»»те усиле»»ия К„усилителя 19. запаздывание Т /К„ практического значения не имеет, т,е. сигнал ЭДС подво30 дится к блоку 13 деления, к его входу

"Делимое", от усилителя 19 практически безьшерционно, благодаря чему повышается быстродействие регулирования скорости 4).

Пока ЭДС е при увеличении скорости Я не достигла номинального значения а„, задаваемого эадатчика 8 ЗДС, регулятор 10

ЭДС насыщен и его уровень насыщения соответствует заданию номинального значения Ц потока возбуждения. Это задание

И отрабатывается системой . 22 регулирования потока возбуждеш»я; который при этом поддерживается постоянным и равным заданию (т,е. номинальному значению) . г = »»», Сигнал а, пропорциональный ЗДС, подво- 4> дится к узлу 9 сравнения через инвертирующий усилитель 15 и сумматоры 16 и

17; Поскольку сиг»»ал напряжения U подводится к входам сумматоров 16 и 17, а сумматоры 16 и 17 инвертируют выходной сигнал, то к входу узла 9 сравнения сигнал U не проходит.

При увеличении скорости»» и ЭДС е. и приближении последних к номинальному значению уменьшается сигнал рассогласова- Зз ния на выходе. узла 9 сравнения, и регулятор 10 ЭДС выходит из ограничения..Уменьшается сигнал задания потока возбуждеа сигнал»я. Е и И арифметически суммируются на входе сумматора 16, то при О) »-»»» последний .входит в зону яасышения и не

4 пропускает входные сигналы и и 1» . На входе узла 9 сравнения при этом имеет место сумма сигналов, которая регулятором

10 ЗДС долж»»а быть сведена к нулю, т.е. (7.)

+ U""->, н ч

Величина U„соответствует выражению (6), и при подстановке его в уравнение (7), получаем

»-»= Он > т.е, регулятор 10 ЗДС переключается яа поддержание постоянства напряжения на зажимах якоря 1, равного номинальному значению, благодаря чему осуществляется зашита коллектора якоря, l от перенапрлженйй.

Поскольку к узлу 9 сравнения. подводятся беэь»керционно сигналы ЭДС или напряжения, то в динамике, при усилении пото.ка возбужце»»ия Ч в процессе снижения скорости (замедлении) якоря 1, не имеет месь та перерегулирование ЭДС и напряжения на зажимах якоря„а также искл»очаются пеI реиапряжения иа коллекторе.

Таким образом, в электроприводе постоянного тока с двухзонным регулированием скорости достигается повышение быстродействия регулирования скорости и обеспечивается защита коллектора электродвигателя от перенапряжений, т;е. повышается надеж» »ость работы.

1)59139

Составитель В. Кузнецова

Техред М.Пароцай Корректор А.Зимокосов

Редактор Л. Веселовская

Заказ 3606/55 Тираж 646 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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