Автоматизированный тиристорный электропривод постоянного тока и способ управления им

 

1. Автоматизированный тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, датчики координат электропривода, связанные с формирователем сигналов управления, выход которого через распределитель сигналов управления тиристорами соединен с входом тиристорного преобразователя , дешифратор, связанный с формирователем сигналов управления, синхронизатор с напряжением сети, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности управления электроприводом при одновременном повышении его надежности и производительности , в него дополнительно введены генератор, два счетчика, сумматор, два дешифратора, преобразователь коднапряжение , задатчик тока, триггер, формирователь знака противоЭДС, элемент равнозначности, селектор, формирователь сигналов управления выполнен решаю1цим дефференциальное уравне-т ние di --Sih (cJt + Uo)-t dt -относительный ток нагрузки; L -электромагнитная постоянная Т i времени цепи нагрузки; круговая частота питающей Lj (Л сети; t текущее время; Uo E угол открывания тиристора, измеренный от начала синусоиды напряжения; относительная противоЭДС, а датчики координат электропривода выполнены в виде датчика тока и блока определения противоЭДС, причем ход датчика тока соединен с первым 4 входом формирователя сигналов управсд ления, а выход блока определения противоЭДС через формирователь знака противоЭДС - с входом элемента равнозначности, связанного с информационным входом триггера и первым входом первого дешифратора, причем потенциальный выход синхронизатора с напряжением сети соединен с входом селектора, а импульсный выход - с входами установки в нулевое состояние обоих счетчиков, второй вход установки в нулевое состояние первого счетчика связан с импульс

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)4 Н 02 P 5T06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3484191/24-07 (22) 27.08.82 (46) 07.08.85, Бюл. Ф 29 (72) Н.Н.Апександров, А.В.Бирюков, Л.А.Прокофьева, Н.Э.Фадеева и В.М.Хуторецкий (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно †конструкторск институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 540338, кл. H 02 Р 13/16, 1976.

Система управления тиристорными и ионными электроприводами. М.: Информэлектро, 1971..

Авторское свидетельство СССР

Ф 945945, кл. Н 02 P 5/06, 1981. (54) АВТОИАТИЗИРОВАННЪИ ТИРИСТОРНЪ|Й

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА И

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ HM. (57) 1. Автоматизированный тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, датчики координат электропривода, связанные с формирователем сигналов управления, выход которого через распределитель сигналов управления тиристорами соединен с входом тиристорного преобразователя, дешифратор, связанный с формирователем сигналов управления, синхронизатор с напряжением сети, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления электроприводом при одновременном

„„SU„„1171945 А повышении его надежности и производительности, в него дополнительно введены генератор, два счетчика, сумматор, два дешифратора, преобразователь коднапряжение, задатчик тока, триггер, формирователь знака противоЭДС, элемент равнозначности, селектор, формирователь сигналов управления выполнен решающим дефференциальное уравне-. ние

1 + Т вЂ” — S i w (и) t. + 0 о ) — т

dt где — относительный ток нагрузки; т, — электромагнитная постоянная времени цепи нагрузки;

3 — круговая частота питающей сети; текущее время;

11 — угол открывания тиристора, измеренный от начала синусоиды напряжения; — относительная противоЭДС, а датчики координат электропривода выполнены в виде датчика тока и блока определения противоЭДС, причем выход датчика тока соединен с первым входом формирователя сигналов управления, а выход блока определения противоЭДС через формирователь знака противоЭДС вЂ” с входом элемента равнозначности, связанного с информационным входом триггера и первым входом первого дешифратора, причем потенциальный выход синхронизатора с напряжением сети соединен с входом селектора, а импульсный выход — с входами установки в нулевое состояние обоих счетчиков, второй вход установки в нулевое состоя-, ние первого счетчика связан с импульс1171945 ным выходом задатчика тока, а выход с вторым входом первого дешифратора и входом второго дешифратора, соединенного по выходу с входом синхронизации триггера, связанного по выходу с третьим входом первого дешифратора, логический и числовой выходы которого соединены соответственно с входами селектора и сумматора, связанного вторым входом с выходом второго счетчика, а выходом через третий дешифратор и преобразователь коднапряжение — с вторым входом формирователя сигналов управления, третий вход которого соединен со счетным входом второго счетчика и с выходом генератора, четвертый вход — с вторым входом элемента разнозначности и потенцИальным выходом задатчика тока, а выход — со счетным входом первого счетчика, вторым входом второго дешифратора и входом распределителя сигналов управления тиристорами, связанного .по второму входу с выходом селектора, а по выходу — с тиристорным преобразователем.

2. Электропривод по п. i, о тл и ч а ю шийся тем, что блок определения противоЭДС соединен с пятым входом формирователя сигналов управления.

3. Способ управления автоматизированным тиристорным электроприводом постоянного тока, заключающийся в том, что контролируют напряжение сети, в соответствии с ним вырабатывают синхронизирующие импульсы, затем формируют напряжения управления тиристорами преобразователя и подают на электродвигатель соответствующее напряжение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности управления электроприводом при одновременном повьш ении

его надежности и производительности, дополнительно определяют знаки противоЭДС и задания тока электродвигателя,фиксируют момент изменения знака задания тока, выделяют шесть по следовательных интервалов между моментами естественной коммутации,определяютлинейные напряжения, имеющие начальные углы в 180, 120 и 60 эл.град. на данном интервале, с начала очередного интервала или с момента изменения знака задания тока непрерывно определяют текущий угол очередного подаваемого на электродвигатель линейного напряжения, в качестве которого используют сначала линейное напряжение с начальным углом в 180 эл.град. при несовпадении знака противоЭДС и задания тока или с начальным углом в 120 эл.град. при совпадении знаков противоЭДС и задания тока, а после начала подачи на электродвигатель одного из этих напряжений в качестве очередного подаваемого напряжения последовательно используют линейные напряжения с начальными углами, меньшими начального угла поданного перед этим линейного напряжения на

60 эл.град., вплоть до подачи на нагрузку линейного напряжения с начальным углом 60 эл.град., используя каждое полученное значение текущего угла, в зависимости от задания тока в соответствии с выражением где i — относительный ток нагрузки; — электромагнитная постоянная времени цепи нагрузки; — круговая частота питающей сети;

t — текущее время, 0 — угол открывания тиристора, измененный от начала синусоиды напряжения; — относительная противоЭДС > определяют требуемый момент подачи на электродвигатель соответствующего очередного линейного напряжения, при наступлении каждого момента формируют напряжение управления тиристорами преобразователя и подают на электродвигатель соЬтветствующее линейное напряжение.

1171945

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления координатами автоматизированного электропривода постоянного тока. 5

Целью изобретения является повышение точности управления электроприводом при одновременном повышении его надежности и производительности.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — распределение фазных напряжений А, В и С по тиристорам преобразователя (d— временная диаграмма напряжений, д — !

5 векторная диаграмма напряжений, нумерация тиристоров встречнопараллельной мостовой схемы, 1 — таблица соответствия рабочих линейных напряжений и включаемых пар тиристоров).

Устройство, реализующее способ, содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю 2, синхронизатор 3 с напряжением сети, формирователь 4 сигнала управления, датчик 5 тока и блок 6. определения противоЭДС, генератор 7, счетчик 8, сумматор 9, дешифратор 10 преобра- 30 зователь 11 код-напряжение, задатчик 12 тока, счетчик 13, дешифратор

14, триггер 15, дешифратор 16, формирователь 17 знака противоЭДС,,элемент 18 равнозначности, селектор З5

19, распределитель 20 сигналов управления тиристорами, причем выход датчика 5 тока соединен с первым входом формирователя 4 сигналов управления, а выход блока 6 определения проти- 40 воЭДС через формирователь 17 знака противоЭДС вЂ” с входом элемента 18 равнозначности, связанного по выходу ° с информационным входом триггера 15и входом дешифратора 16, причем 45 потенциальный выход синхронизатора 3 с напряжением сети соединен с входом селектора 19, а импульсный выход— с входами установки в нулевое состояние счетчиков 8 и 13, второй вход 50 установки в нулевое состояние счетчика 13 связан с импульсным выходом задатчика 12 тока, а выход — с вторым входом дешифратора 16 и входом дешифратора 14, соединенного по входу 55 с входом синхронизации триггера 15, связанного по выходу с третьим входом дешифратора 16, логический и числовой выходы которого соединены соответственно с входами селектора 19 и сумматора 9, связанного вторым входом с выходом счетчика 8, а выходом через дешифратор 10 и преобразователь 1! код-напряжение — с вторым входом формирователя 4 сигналов управления, третий вход которого соединен со счетным входом счетчика 8 и с выходом генератора 7, четвертый вход — с вторым входом элемента 18 равнозначности и потенциальным выходом задатчика 12 тока, а выход — со счетным входом счетчика 13, вторым входом дешифратора 14 и входом распределителя 20 сигналов управления тиристорами, связанного по второму входу с выходом селектора 19, а по выходу — с входом тиристорного преобразователя 2. Кроме того, блок определения противоЭДС соединен с пятым входом формирователя 4 сигналов управления.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала вьщеляю, например, по условию попарной положительности значений каждых двух линейных напряжений сети, сдвинутых относительно друг друга на угол 120 эл.град., шесть последовательных во времени интервалов дискретности между моментами естественной коммутации.

При этом в каждом вьщеленном текущем интервале дискретности, например интервале AB (фиг. 2d), равном интервалу между моментами естественной коммутации Т, в общем случае в произвольный момент времени могут быть подключены к нагрузке любые из шести линейных напряжений АВ, AC ВС, ВА, СА или СВ. Однако, практически, при выборе рабочего линейного напряжения исключают из рассмотрения те напряжения, подключение которых к нагрузке заведомо нецелесообразно, т.е. напряжения, имеющие начальные углы в 0,240 и 300 эл.град. или в рассматриваемом интервале АВ-АС, ВС и BA.

Далее определяют линейные напряжения, имеющие начальные углы в 180, 120 и 60 эл.град. на данном интервале.

Из оставшихся трех линейных напряжений в качестве рабочего сначала целесообразно выбрать то, у которого начальный угол больше, так как при этом достигаемый ток меньше, а в

1171945 случае необходимости от этого тока можно перейти к.большему при подклю-. чении следующего по уменьшению начального угла линейного напряжения, практически без потери быстродействия, об-5 ратный же переход невозможен.

С начала очередного интервала или с момента изменения знака задания тока непрерывно определяют текущий угол очередного подаваемого на электродви- 10 гатель линейного напряжения, в качестве которого используют сначала линейное напряжение с начальным углом в

180 эл.град. — при несовпадении знаков противоЭДС и задания тока или с f5 начальным углом в 120 эл.град. — при совпадении знаков противоЭДС и задания тока, так как в последнем случае линейное напряжение с начальным углом в 180 эл,град. не может быть подклю- 20 чено к электродвигателю, поскольку напряжение на соответствующих тиристорах, определяемое как алгебраическая сумма линейного напряжения и противоЭДС, всегда отрицательно. 25

После начала подачи на электродвигатель одного из этих напряжений в качестве очередного подаваемого напряжения последовательно используют линейные напряжения с начальными 30 углами, меньшими начального угла поданного пер ед этим линейного напряжения на 60 эл.град., вплоть до подачи на электродвигатель линейного напряжения с начальным углом в 60 эл.град.з5

Текущие углы линей ных н апряже ний могут быть определены, например, суммированием значения с оотв етств ующе го начального угла с внутриинтервальным углом, отсчитываемым от начала теку- 40 щего интервала.

Затем, используя каждое полученное значение текущего угла, в зависимости от задания тока определяют 45 требуемый момент подачи на электродвигатель соответствующего очередного линейного напряжения, например, используя его текущий угол в качестве начального условия для решения 50 дифференциального уровня, определяющего поведение тока электродвигателя на интервале проводимости выбранного линейного напряжения, и сравнивая результаты решения с за- 55 данием тока электродвигателя.

При наступлении каждого такого момента формируют сигнал управления, подаваемый на тиристоры преобразователя.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Синхронизатор 3 с напряжением сети по одному выходу выдает синхронизирующие импульсы в момент естественной коммутации, а по другому выходу — потенциальный сигнал, идентифицирующий текущий интервал напряжения сети. В начале очередного интервала по импульсному сигналу синхронизатора 3 устанавливаются в нулевое состояние счетчик 8 внутриинтервального угла и счетчик 13 сигналов управления. Последний устанавливается в нулевое состояние по второму входу импульсным сигналом задатчика 12 тока в моменты изменения знака задания тока, формируемого задатчиком 12 тока. Выходной сигнал счетчика 13 поступает на вход дешифратора 14 начального угла, на другой вход которого подается с выхода элемента 18 равнозначности результат сравнения знаков противоЭДС и задания тока.

С помощью дешифратора 16 выбирается очередное подаваемое на электродвигатель линейное напряжение с начальным углом в 180, 120 или

60 эл.град.

При нулевом состоянии счетчика 13 выбирается линейное напряжение с начальным углом в 180 эл.град., если знаки противоЭДС и задания тока не совпадают, или с начальным углом в

120 эл.град., если знаки противоЭДС и задания тока совпадают. Причем в качестве блока определения противоЭДС

6 может использоваться либо датчик скорости, либо датчик противоЭДС.

Логический выход дешифратора 18 идентифицирует выбранное линейное напряжение, а потенциальный выход задает значение соответствующего начального угла.

Далее на выходе сумматора 9 непрерывно определяется текущий угол выбранного линейного напряжения путем суммирования внутриинтервального угла, отсчитываемого от начала очередного интервала в счетчике 8, с начальным углом.

С помощью дешифратора 10 текущего угла и преобразователя 11 код-напря жение выполняется цифроаналоговое

1 функциональное преобразование угла, 1171945 например в косинус этого угла. Выходной . сигнал преобразователя 11 код-напряжение поступает на вход формирователя 4 сигналов управления, на другие входы которого подаются сигналы с датчиком тока определения противоЭДС, задатчика 12 тока и генератора 7. Формирователь 4 сигнала управления определяет момент подклю- 10 чения к электродвигателю выбранного линейного напряжения и формирует импульс управления, который поступает на вход распределителя 19 сигналов управления тиристорами, счетный 15 вход счетчика 13 сигналов управления и вход дешифратора 14 числа сигналов управления. Выход дешифратора 14 связан с входом синхронизации триггера

15, информационный вход которого сое- 20 динен с выходом элемента 18 равнозначности. Триггер 15 запоминает результат сравнения знаков противоЭДС и задания тока, имевший место в момент формирования первого с начала интер- 25 вала или с момента изменения знака задания тока сигнала управления. Его выход связан с третьим входом дешифратора 16.

После запоминания в счетчике 13 Зо первого сигнала управления с учетом состояния триггера 15 в качестве очередного подаваемого напряжения последовательно выбираются линейные напряжения с начальными углами, меньшими начального угла выбранного перед этим линейного напряжения на 60 эл. град., вплоть до выбора линейного напряжения с начальным углом в 60 эл.град.

После запоминания третьего сигнала управления счетчик 13 не должен менять своего состояния вплоть до появления одного из сигналов установки в нулевое состояние. Логический выход дешифратора 16 связан с входом селектора 19 номеров рабочих тиристоров, второй вход которого соединен с потенциальным выходом синхронизатора 3. В селекторе

19 определяются линейные напряжения с начальными углами в 180, 120 и

60 эл.град. на данном интервале дискретности и выбираются рабочие тиристоры, соответствующие выбранному линейному напряжению.

Выходной сигнал селектора 19 поступает на вторгй вход распределителя 20 сигналов управления, с выхода которого сигналы управления подаются на соответствующие тиристоры преобразователя 2.

Применение предлагаемого способа управления тиристорным электроприводом постоянного тока и устройства на его основе позволяет повысить точность управления координатами электролривода при одновременном повышении его надежности и производительности.

1171945 ланс

Составитель M. Кряхтунова

Редактор А. 1 1андор Техред С.Мигунова Корректор М. Розман

Закан 4913/49 Тираж 646 Подписное

ННИИПИ 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