Двухдвигательный электропривод постоянного тока и способ управления им

 

Использование: может быть использовано в тяговом электроприводе постоянного тока. Сущность: благодаря управлению двухдвигательным приводом постоянного тока на базе программного широтно-импульсного модулятора, позволяющего, кроме формирования импульсов управления тиристорами в заданной последовательности, осуществлять предпусковой контроль состояния тиристоров и готовность к работе коммутирующих узлов, контроль состояния тиристоров и коммутирующих напряжений в каждый период коммутации, реализовать различные законы управления преобразователем с любой конфигурацией схемы тиристорного преобразователя. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s Н 02 Р 7/68

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (3 1) 4879095/07 (2) 31.10.90 (P6) 15.03.93, Бюл, М 10 (1) Луганский филиал Государственного роектно-конструкторского и научно-исслеовательского института "Гипроуглеавтомазация" (2) А.Т.Величко, В.И.Незовибатько и B.Ã.Вак льчик (6) Авторское свидетельство СССР

1552336, кл. Н 02 P 7/68, 1990.

1 ф4) ДВУХДВ И ГАТЕЛ Ь Н Ы Й ЭЛ Е КТРОП РИН ОД ПОСТОЯННОГО ТОКА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ

Изобретение относится к электротехник и может быть использовано в тяговом э ектроприводе постоянного тока.

Цель изобретения — повышение надежн сти привода.

На фиг. 1 представлена схема двухдвига ельного привода; на фиг, 2 — упрощенная ф нкциональная схема алгоритма работы.

Устройство, реализующее предложенн и способ управления двухдвигательным и иводом, содержит двухканальный тирист рный преобразователь 1, каждый из кан лов которого включает в себя: и следовательно соединенные через комм тационные устройства 2 и 3 с тяговыми эл ктродвигателями 4 и 5, главные тиристорь б и 7 с коммутирующими узлами, состоящ ми из вспомогательных тиристоров 8 и 9 и ндуктивно-емкостных контуров 10 и 11, по включенных через RD-цепочки 12 и 13 к шинам источника питания противополож.. Ж 1802394 А1 (57) Использование: может быть использовано в тяговом электроприводе постоянного тока. Сущность: благодаря управлению двухдвигательным приводом постоянного тока на базе программного широтно-импульсного модулятора, позволяющего, кроме формирования импульсов управления тиристорами в зада н ной последовател ьн ости, осуществлять предпусковой контроль состояния тиристоров и готовность к работе коммутирующих узлов, контроль состояния тиристоров и коммутирующих напряжений в каждый период коммутации, реализовать различные законы управления преобразователем с любой конфигурацией схемы тиристорного преобразователя. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. ной полярности, формирователи 14, 15 и 16, а . 17 импульсов управления соответственно первым и вторым главными и первым и вторым вспомогательными тиристорами, уст- а ройство задания 18, широтно-импульсный р модулятор 19, включающий в себя генератор тактовых импульсов 20, процессор 21, регистр адреса 22 и память программ 23, датчики 24 и 25 контроля напряжения коммутирующих конденсаторов и два логиче- О ских элемента 2И вЂ” НЕ 26 и 27. фь.

Дополнительно устройство снабжено логическим устройством 28, устройством выбора режима работы привода 29, двумя логическими элементами ЗИ-НЕ 30 и 31, программируемым параллельным интерфейсом 32, устройством вывода информации (дисплеем) 33 двумя усилителями 34 и

35 и датчиками 36, 37, 38 и 39 контроля . состояния соответственно первых и вторых главных и вспомогательных тиристоров, 1802394 причем выходы старшей тетрады порта Р2 процессора 21 соединены соответственно с первыми входами логических элементов 30, 31, 32 и 33, выходы которых соединены с входами 5-8 логического устройства 28 и через формирователи 14, 16, 15 и 17 — соответственно с управляющими электродами главных и вспомогательных тиристоров 6 и

8 первого и 7 и 9 второго каналов, выходы датчиков 36, 37, 38 и 39 контроля состояния соответственно первых и вторых главных и вспомогательных тиристоров соединены с

1-4 входами логического устройства 28 и входами младшей тетрады порта В программируемого параллельного интерфейса 32, первые выходы датчиков 24 и 25 контроля напряжения коммутирующих конденсаторов соединены с третьими входами логических устройств 30 и 31, а вторые выходы датчиков, первый и второй выходы устройства выбора режима работы привода 29 соединены соответственно с входами старшей тетрады порта В программируемого параллельного интерфейса 29, входы порта А которого соединены с информационным выходами логического устройства 28, выход запроса на прерывание логического устройства 28 соединен с входом iNT приема запроса прерывания процессора 21, первый тестируемый вход которого соединен с управляющей ЭВМ, а входы порта P1 — с устройством задания.

Младшая тетрада порта Р2 и разряды порта PO ОЭВМ, через регистр адреса 22 образуют магистраль адреса МА, а разряды порта PO образуют магистраль данных МД.

С этими магистралями соединены непосредственно микросхемы памяти программы 23, программируемого параллельного интерфейса 32 и дисплей 33. Выходы нулевого и первого разряда порта С программируемого параллельного интерфейса 32 через усилители 34 и 35 соединены соответственно с вторыми входами логических элементов 30 и 32 и входом управления коммутационного устройства 2 первого канала преобразователя и вторыми входами логических элементов 31 и 33 и входом управления коммутационного устройства 3 второго канала, а выход второго разряда — с устройством снижения уставки токоограничения системы управления приводом.

Широтно-импульсный модулятор 19 предназначен для формирования импульсов управления главными и вспомогательными тиристорами двухканального тиристорного преобразователя их сдвига во времени относительно друг друга в зависимости от величины командного сигнала, а также сдвиг импульсов управления тиристорами в каналах на половину периода коммутации программным образом, Кроме того, процессор 21 модулятора в зависимости от режима работы привода и величины командного сигнала осуществляет анализ состояния датчиков 14 — 17, 24, 25 выходных сигналов логического устройства 28, формирует команды управления и осуществляет вывод текущей информации о состоянии тиристорного преобразователя на дисплей 33.

Логическое устройство 28 предназначено для контроля правильности функционирования тиристорного преобразователя по реакции датчиков контроля состояния ти15 ристоров 14 — 17 на импульсы управления с учетом возможных вариантов отказа тиристоров (короткое замыкание, обрыв цепи, потеря управляемости, произвольное открывание), 20 При наличии какого-либо отказа логическое устройство 28 на выходе формирует

"слово состояния", характеризующее состояние тиристорного преобразователя и сигнал запроса на прерывания, "Слово состояния" через порт А программируемого параллельного интерфейса

32 по требованию логического устройства

28 или по команде может быть прочитано и проанализировано процессором 21, кото30 рый делает заключение об исправности преобразователя или определяет вид отказа, в соответствии с которым блокируется работа привода или одного из каналов и выводится информация на дисплей 33. Ситналы блокировки через усилители 34 и 35 блокируют прохождения импульсов управления тиристорами через логические элементы 30, 32 и

33, 31 и отключают коммутационные устройства 2 или 3 канала, в котором обнаружен

40 отказ, На входах порта В программируемого параллельного интерфейса 32 формируется слово состояния контроля тиристоров, на. пряжения на коммутирующих конденсато45 рах и режима работы привода путем подключения выходных сигналов датчиков контроля состояния тиристоров 14 — 17, вторых выходов датчиков 24 и 25 напряжения на коммутирующих конденсаторах и устрой50 ства выбора режима работы привода 29.

После чтения и анализа слова состояния а определенные моменты времени в соответствии с величиной командного сигнала (при нулевом и максимальном значении)

55 процессор 21 разрешает работу привода в двухдвигательном или однодвигательном режиме, делает заключение о состоянии тиристоров и наличия необходимого уровня напряжения на коммутирующих конденсаторах. При наличии отклонения от нормы

1802394 пр цессор накладывает запрет на работу Если значение командного сигнала не об их каналов преобразователя или одного равно нулю и работа привода не блокируетиз их и выводит информацию об отказе на ся управляющей ЗВМ, а также запрос на дисплей 33, прерывание на входе NlT процессора 21 При подаче напряжения на схему осу- 5 отсутствует, формируются две последовэще твляется ипициализация (программиро- тельности импульсов управления главными ва ие) программируемого (параллельного и вспомогательными тиристорами, сдвиг ин ерфейса32идисплея33),атакжетести- между которыми определяется величиной ро ание микропроцессорнойсистемы. Если командного сигнала. Контроль состояния им ется отказ в системе, информация об 10 главных и вспомогательных тиристоров в отк зе выводится на дисплей 33 устройства. каждый период коммутации осуществляетЕс и отказ отсутствует, процессор 21 про- ся логическим устройством 28. изв дит чтение и анализ величины команд- Прохождение импульсов управления ног сигнала, поступающего .в цифровом главными тиристорами будет разрешено по ви на порт Р1 устройства задания 18, 15 третьему входу логических элементов 30 и .При нулевом командном сигнале путем 31 в том случае, если значения напряжений ана иза словасостоянйя порта В програм- на коммутирующих конденсаторах ИК1 и ми уемого параллельного интерфейса 32 ИК2 в каждый период коммутации (перед ана изируется режим работы привода: . моментом открывания главных тиристоров) — в двухдвигэтельном режиме работы 20 будет достаточным по условию коммутации, осу ествляют контроль напряжения на Если напряжения не будут подготовлены

КоМ утирующих конденсаторах, формиру- для гашения главных тиристоров (неисправют онтрольную пачку последовательностей ность коммутирующего узла, снижение имп льсов управления вспомогательными уровня напряжения силовой сети), импультир сторами и контролируют состояние 25 сы управления их будут заблокированы, тем гла ных и вспомогательных тиристоров, го- самым исключена возможность срыва комтов ость коммутирующих узлов к работе, мутации.

Есл в одном из каналов обнаружен отказ Если в процессе работы возникает катир сторов или отсутствует напряжение нэ кой-нибудь отказ, логическое устройство 28 ком утирующем конденсаторе или уровень 30. вырабатывает сигнал запроса прерывания, его едостаточен по условию коммутации, поступающий на вход IMT процессора 21, по нэк адывается запрет нэ работу этого кана- которому он в соответствии с алгоритмом ла с запоминанием рабочего канала, а на переходит к анализу слова состояния порта дис лей 33 выводится информация об отка- А программируемого параллельного интерзе. сли преобразователь исправен и готов 35 фейса 32, определяет причину отказа преобк ра оте, разрешается включение коммута- разователя, производит отключение цио ных устройств, а цикл контроля величи- привода или одного из каналов с запоминаны з данной скорости повторяется; нием рабочего и выводит информацию об

- в однодвигательном режиме работы отказе надисплей33. осу ествляется контроль напряжения на 40 При максимальном командном сигнале ком утирующем конденсаторе, формирует- анализируется режим работы привода по ся к нтрольная пачка импульсов управле- слову состояния порта В, программируемония вспомогательным тиристором и го параллельного интерфейса 26 с учетом конт олируется состояние главного и вспо- отключений каналов, производимых промога ельного тиристора канала, находяще- 45 цессором в процессе работы преобразовагося,в работе (при необходимости режим теля при Оке О. При двухдвигательном рабо ы привода можег быть выбран при по- режиме контролируется напряжение на мощ устройства 29:11 — двухдвигательный коммутирующих конденсаторах U<1 и Ug2 и

10 или 01 — однодвигательный режим рабо- формируются импульсы управления главты и ивода, соответственно первый или 50 ными тиристорами, в однодвигательном— втор и каналы преобразователя). Если об- контролируется напряжение на коммутирунару ен отказ и ключ квитирования надис- ющем конденсаторе и формируются имплее 3 (на схеме не приведен) не включен, пульсы управления главным тиристором, выво ится информация на дисплей, а про- находящегося.e работе канала преобразоцесс р будет продолжать работу по микро- 55 вателя. Если напряжение снижается до крицикл -защелке с контролем состояния тического по условию коммутации уровня, ключ квитирования, блокируя работу выводится информация об отказе, прекраи рео разователя. Процессор может быть щается формирование импульсов управлевыве ен измикроцикла-защелки путем кви- ния главными тиристорами и формир ется ти ров ния информации об отказе.. последовательность импульсов управления

1802394

25

35

45

55 вспомогательными тиристорами с последующим контролем величины командного сигнала и напряжения на коммутирующих конденсаторах.

Подачей нулевого сигнала на тестируемый вход Т1 однокристальной ЭВМ 21 блокируется работа преобразователя, что необходимо для бестокового переключения. коммутационных устройств, а также при. снижении до граничного значения или исчезновения напряжения силовой сети, При этом формирование импульсов управления главными тиристорами прекращается, формируется последовательность импульсов управления вспомогательными тиристорами и выводится информация о причине отключения преобразователя на дисплей 33.

Таким образом, благодаря реализации предложенного способа управления двухдвигательным приводом постоянного тока на базе программного широтно-импульсного модулятора, позволяющего кроме формирования импульсов управления тиристорами в заданной последовательности осуществлять путем введения программируемого параллельного интерфейса, дисплея двух логических элементов ЗИ вЂ” НЕ, логического устройства, устройства выбора режима работы привода, датчиков контроля состояния тиристоров предпусковой контроль состояния тиристоров и готовность к работе коммутирующих узлов, контроль состояния тиристоров и коммутирующих напряжений в каждый период коммутации.

Программная реализация широтно-импульсного модулятора позволяет реализовать различные законы управления преобразователем с любой конфигурацией схемы тиристорного ключа (преобразователя).

Кроме того, при работе в однодвигательном режиме или при выходе из строя одного из каналов обеспечивается отключение отказавшего канала, при этом осуществляется избирательный контроль состояния тиристоров и напряжения на коммутирующем конденсаторе, а также формирование импульсов управления тиристорами только работающего канала преобразователя;

Формула изобретения

1. Двухдвигательный электропривод постоянного тока, содержащий электродвига.тели, двухканальный тиристорный преобразователь, каждый иэ каналов которого включает в себя главный тиристор, в, цепь которого через коммутационное устройство включен электродвигатель постоянного тока, узел коммутации, состоящий иэ вспомогательного тиристора, индуктивноемкостного контура и RD-цепи подэаряда коммутирующего конденсатора, формирователи импульсов управления тиристорами, устройство задания, широтно-импульсный модулятор, состоящий из процессора, генеpampa тактовых импульсов, блока памяти программ:, регистра адреса, а также два датчика напряжения на коммутирующих конденсаторах и два логических элемента

2И-НЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он дополнительно снабжен программируемым парал-. лельным интерфейсом, дисплеем, логическим устройством, двумя логическими элементами ЗИ-НЕ, датчиками контроля состояния главных и вспомогательных тиристоров, устройством выбора режима работы привода; двумя усилителями, причем выходы старшей тетрады порта Р2 процессора, соединены соответственно с первыми входами первых и вторых логических элементов

ЗИ-HE и 2И-НЕ, выходы которых соединены с входами логического устройства и формирователей импульсов управления соответственно первыми главным и вспомогательным и вторыми главным и вспомогательным тиристорами, выходы датчиков контроля состояния первого и второго главных и первого и второго вспомогательных тиристоров соединены с входами логического устройства vi входами младшей тетрадй порта В программируемого параллельного интерфейса, .первые выходы датчиков напряжения коммутирующих конденсаторов соединены с третьими входами первого и второго логических элементов ЗИ-Н Е, а вторые выходы и первый и второй выходы устройства выбора режима работы привода соединены соответственно с входами старшей тетради порта В программируемого параллельного интерфейса, информационные выходы логического устройства соединены с входами порта А программируемого параллельного интерфейса; а выход запроса на прерывание — с входом приема запроса прерывания процессора, первый тестируемый вход которого предназначен для соединения с управляющей ЭВМ, входы порта P1 — с устройством задания, младшая тетрада порта Р2 и разряды порта PO через регистр адреса образуют магистраль адреса, разряды порта PO образуют магистраль данных, с которыми соединены непосредственно дисплей, блок памяти программ и программируемый параллельный интерфейс, выходы нулевого и первого разрядов порта С которого соединены через усилители соответственно с вторыми входами первых логических элементов ЗИ вЂ” НЕ и 2И-НЕ

1802394

Фие. (и входом управления коммутационного устройства первого канала и вторых логических элементов ЗИ вЂ” НЕ и 2И вЂ” НЕ и входом управления коммутационного устройства второго кан ла, а выход второго разряда предназначен для соединения — с входом устройства снижения уставки токоограничителя системы правления приводом, при этом алгоритм функционирования процессора и логического устройства показан на фиг. 2 опи ания. . Способ управления двухдвигательным электроприводом постоянного тока с двухканальным тиристорным преобразователе и с широтно-импульсным регулированием напряжения, заключающийся в том, что ри нулевом командном сигнале контролируют напряжение на коммутирующих конденсаторах, при подаче командного сигнала формируют две последовательности импульсов управления главными и вспомогательными тиристорами, при максимальном командном сигнале формируют импульсы управления главными тиристорами и, контролируют напряжение на коммутирующих конденсаторах, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности привода, при нулевом командном сигнале формируют контрольную пачку последовательностей импульсов управления вспомогательными тиристорами и контролируют состояние главного и вспомогательного

5 тиристоров первого и второго каналов преобразователя и при достаточном по условию коммутации уровне напряжения на коммутирующих конденсаторах и исправном состоянии тиристоров разрешают

10 включение, при подаче командного сигнала контролируют состояние главных и вспомогательных тиристоров и напряжение на коммутирующих конденсаторах в каждый период коммутации и при отсутствии

15 или недостаточном уровне напряжения на коммутирующих конденсаторах блокируют импульсы управления главными тиристорами, в случае обнаружения отказа тиристоров отключают канал, в котором обнаружен

20 отказ, причем в однодвигательном режиме работы или в случае обнаружения отказа в одном из каналов преобразователя снижают уставку . токоограничения и контролируют в зависимости от уровня командного

25 сигнала состояние главного и вспомогательного тиристоров, напряжение на коммутирующем конденсаторе только рабочего канала.

1802394

Аа аюо с"сГроо информации ад отказе

Инициализация про граммируе. ми» мил рас»с фооеока испра6гости системы

Е «ï oï

Аа

Формиро ание о2, «очтр. Ц«е

mvpurmopob Як, 0m«ot

Йет

Ф р о1, лантр, Цп, мйои "mepo E», Р

В/, 32,«онмл Us сост. аиои тр..

Дат йиапц3 с.-. ",э»имаго по,. та Рт йтл.аз

Да

Запрем айти орийя

Фили 2 канала

И«с кд а оитир аю4/o

i/em

Ви о8 информаиии од отказе

8b(од инфориачии

ob отказе

item

Форпиро Вание импупьоо3

В, 82

Д оа инрориации о аапрета

&rove ohio a состоя ииа порта В

Д/у»В v, Фал ярнооЭ

Яю кана кана а

«t Ъйй -ttuo

« иаоикетиео состояния

nopma Д

Уорпи,а иипипьсо/

ЖBB

Форпнро ание имаульсоо

r<, Г2

gem а Ф. или 2к.

Ф Ф7нлнВР, «ил«mo«ootp

В оа ипаормаиии оа" от«аде

8ас оУ 3снй8 инрормаиии иирорлации од олмазе . оВ omrate дьсоаУ .

ы формации оБ откаге

ФиЕ. Г

Редактор

3 аз 850 Тираж эказ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН CCC

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

lltm

- Нам

Да а кс Ол

I а Да оиюииоо а. иие

У/ел

Зи од информ ачии од отказе

Составитель В. Незовибатько

Техред M.Моргентал Корректор М. немчик