Способ управления реверсивным тиристорным электроприводом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических Республик (tl) 603079 л д

2 (51) M. Кл.

Н 02 P 5/16 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлеист 20.05.75(21) 2141580707 с присоединением заявки Ж(23) Приоритет—

Государственный номнтет

Совета Министров СССР оо деном нзооретений и открытий (43) ОпУбликовано 15.04.78.бюллетень ¹ 14 РЗ) УД)< 62 1..313..2(088.8) (45) Дата опубликования описания 23.03.78

E,, B, Мельников (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЪ|М ТИРИСТОРНЫМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Изобретение относится к области управления тиристорными электроприводами.

Известны различные способы управления реверсивными тиристорными электроприводами с раздельной работой групп тиристоров .к

"вперед" и "назад" реверсивного преобразователя, учитывающие специфические свойства преобразователя в режиме прерывистых токов.

Известен способ адаптивного регулирования, заключающийся в корректировке пара- 10 метров в функции режима работы и, служащий для оптимизации переходных процессов в режиме прерывистого тока.

Недостатком такого способа являются практические трудности в получении высокого ка-15 чества процессов в моменты скачкообразного переключения структур, связанные с наличием всплесков управляющего напряжения на регулирующих операционных усилителях, содержащихся в цепях обратных связей емкости. 20

Способ связан со значительным усложнекием системы регулирования в связи с необходимостью выявления прерывистого тока.

При таком способе, кроме того, не искключается зона нечувствительности в харак- 25 теристике управления реверсивного преобразователя, а также "ползучесть скорости приводного двигателя при нулевом задании скорости.

Известен способ управления, при котором положение нулевой скорости осуществляется запиранием обеих групп тиристоров, когда задание скорости имеет нулевое значение.

Данный способ имеет недостатки, связанные с необходимостью предусматривать дополнительные средства управления, а также с невозможностью автоматического контроля исправности канала регулирования перед включением нагрузки в связи с запертым состоянием преобразователя перед включением.

Известен способ, который основан на раздельном управлении групп тиристоров реверсивного преобразователя н заключается в линеаризации нелинейности характеристики реверсивного преобразователя в режиме пре рывистого тока с помощью нелинейного звена, включенного в цепь управляющего сигнала. Недостаткол известногр способа является невозможность обеспечения при наличии дрейфа нуля операционных усилителей и по603079

3 мех устойчивой нулевой скорости приводного двигателя в связи с высоким коэффициентом чси ления нелинейного элемента при малых сит нвлах.

Другой недостаток способа связан с требованием изменения структуры системы регулирования, вызванным необходимостью заведения сигнала, пропорционального скорости, непосредственно на вход .системы фазового управления, что равноценно наличию положительной обратной связи по скоростн и, следовательно, увеличивает отклонение скорости при ударном приложении нагрузки и ухудшает процесс при установпении скорости согласно заданному значению.

Известен также способ заключающийся в раздельном управпении группами тиристоров преобразователя и предусматривающий задание диапазона изменение угла управления преобразователя в виде шагов регупирования, равных по величине интервалу дискретности преобразователя, с фазосмешением управляющих импульсов в каждом интервале в соответствии с напряжением уп- к равпения, формирование логического сигнвпа на границе между первым и вторым шагом, переключение управпяюших импульсов с одного выхода системы фазового управ- ления на другой и, тем самым, осушествпе ЗО ние перехода с шага на шаг.

Недостатком этого способа является невозможность обеспечить устойчивую нулевую скорость двигателя и значительное время протекания переходных процессов. 35

С целью обеспечения устойчивой нулевой скорости вращения приводного двигателя и уменьшения времени протекания переходных процессов по предлагаемому способу начало третьего шага задают при угле, соответст- 4р вуюшем полной остановке двигателя, и логический сигнал. дпя перехода на третий шаг при отсутствии ЭДС двигателя формируют во втором шаге при угле, соответствующем линейному согласованию характерис-,ц тик групп преобразователя, в при наличии

ЭДС двигателя логический сигнал формируют на границе второго и третьего шага регулирования.

На фиг. 1 приведена функциональная схе-р ма системы фазового управления преобразователем СФУ, на фиг. 2 - регупировочная характеристика системы фазового управления, нв фиг. 3 — вид эквивалентной реверсивной регулировочной характеристики этого 5к узпв и регулировочнвя характеристика реверсивногсМ преобразователя, реализуемая с помощью данной системы управления.

Система фазового управления СФУ 1 состоит из преобразователя уровня управ- 60

4 пяющего напряжения ПУУН 2, фазосдвигаюшего устройства ФСУ 3 и сдвигатепя импульсов СДИ 4.

ПУУН 2 подключен входами к напряжению смешения 3,, напряжению управления 1J устввкам срабатывания фиксаторов уровней

lf 2 ° Uo, а выходами подключен к входу фазосдвигаюшего устройства 3 и к управляющим шинам 5 и 6 сдвигатепя импульсов

4. Нв второй вход ФСУ 3 подается последовательность синхроимпупьсов с частотой, фаза которых определяет точку отсчета угла управления преобразователя, выходом ФСУ 3 подсоединен к входу СДИ 4.

Выходы СДИ 4 являются выходными шинами

СФУ 1, с которых снимаются управпяюшие и мпупьсы преобразователя.

Регупировочная характеристика СФУ 1 состоит из трех интервалов (фиг. 2). Кажрый интервал составляет величину 2й/1п (60— для трехфазного мостового преобразователя), равную интервалу дискретностипреобразоввтеля и интервалу между синхроимпупьСвмн. поступающими на вход ФСУ 3. о

Полному диапазону регулирования 180 =

3 ZS/e соответствует напряжение управления уровнем 3 U где Цо - напряжение, обеспечивающее фвзосмещение импульсов в диапазоне 2ф/1т1 в ФСУ 3. ФСУ З,выполненное на диапазон фазосмешения ЯЯ/ является общим дпя всех каналов ФСУ 1 и управляется .сигналом, снимаемым ПУУН 2. о

Диапазон управления 3-Щ/щ= 180 достигается благодаря сдвигатепю импульсов 4.

11ервомушагу регулирования соответствует значение угла, лежащее в диапазоне 04о Ж/ п второму — в диапазоне Ищ х 2 2g,m итретьему — в диапазоне 2 2Я/1п

+ОН}-В„О/ Одновременно, путем сравнения напряжения равного сумме U 4 UH с на1

1 пряжением Uо осуществляется формирование логической единицы, поступающей по шине 5 нв унрввпяюшую цепь СДИ 4, которым производитсяперекпючение импульсов, поступающих с ФСУ 3, по выходным шинам таким обрезом, что фаза импульсов на выходе СДИ 4 в данный момент остается равzo6 2 /W . При увеличении напряжения управления (Ц), IU> ЩФСУ 3 вновь осуществляет фвзосмешение импульсов в диапазоне

Я/И(под воздействием сигнала U=(Q>kg>}-Q в фаза импульсов нв выходе СДИ 4 будет равна оС=2Й/1114С (, где E, — коэффициент пропорциональности. В отсутствии

ЭДС двигателя (Е=О) порог срабатывания фиксатора уровня для формирования погичес603079

5 кэго сигнала на управляюгцей шине t устанавливается равным 1,5 П . Порог задается с помощью потенциометра 7 при насыщенном транзисторе 8 (фиг. 1), на вход которого подается сигнал, пропорциональный модулю ЭДС /Е/ . В этом случае напряжение управления равно нулю, фаза импульсов на выходе CIlH 4 в связи с наличием логической единчцы на шине b равнагх 2 241/m+

+(U - I.,5U )Я и соответствует точке А на характеристике {фиг. 2 ), Как видно из фиг. 2 характеристика СФУ 1 I3 отсутствии

ЭДС двигателя имеет ломанный участок о о

АВС в окрестности углов 90 -120

Таким образом, фаза HMIIQJIECOB HB I3blходе СДИ 4 задается в виде дискретной части, равной 22)ггпу и непрерывной части, равной оС С U причем дискретная часть реализуется благодаря СДИ 4, а непрерывная часть — благодаря ФСУ 3. Такой способ преобразования напряжения управления в величину угла управления обеспечивает одноканальность фазового сдвига импульсов, максимальное быстродействие ФСУ 3 и исключает потерю информации в динамическом режиме в ФСУ 3, что дает возможность применить один комплект системы фазового управления для выработки управляющих импульсов двух групп тиристоров преобразователя при их поочередном управле- ЗО нии с йаименьшей величиной бестоковой паузы при переключении групп тиристоров.

Начальный угол регулирования, задаваемый U и соответствующий точке . A на характеристике (фиг. 2), выбирается из ус- Зй о ловия o(> 120, при котором выпрямленное напряжение преобразователя равно нулю, а двигатель имеет устойчивую нулевую скорость.

При задании какого-либо значения скоро- 40 сти, напряжение управления на входе СФУ 1 отлично от нуля, оно вв3зывает изменение угла упг3авления скачком от ог, =120 до

oG =90, в соответствии с характеристикой (фиг. 2). о

Изменение угла управления от 120 до о

90 при незначительном П, обеспечивает быстрое прохождение зоны прерывистых тоо ков в интервале 120-90, высокую скоо рость нарастания тока разгона двигателя. 5Q

При- вращении двигателя сигнал, пропорциональный модулю ЭДС /Е/, подается в запираЮшем направлении на вход транзистора 8 (фиг. 1). При запирании транзистора происходит увеличение уставки срабатывания б фиксатора уровня с 1,5 Ц до 2 Ц, что приводит к линейной зависимости угла управления От величины сигнала управления и соот етствует характеристике (на фиг, 2 ) для /Е/ = О. Характеристика отражает ли- 60

6 нейную зависимость между углом управления инвертором а2 и выпрямителем оС прио 1 ° которой a 1a а =180 . При данной зависимости ЭДС выпг3ямителя н ЭДС инвертора близки по значениюЦ рЦ (фиг. 3). ЭквиАЬ Аu валентная регулировочная характеристика системы фазового управления, отражающая зависимость угла управления от величины и знака напряжения управления приведена на фиг. 3. Характеристики 2 соответствуют

1 наличию ЭДС приводного двигателя Е и имео ют сопряжение I3 сС =90 . Пунктирные линии

1 соответствуют изменению угла управления при нелинейном сопряжении характеристик.

Линейное согласованияе регулировочных характеристик групп тиристоров преобразователя обеспечивает формирование тормозного тока двигателя при переключении групп без запаздывания.

Б режиме холостого хопа двигателя, в связи с несоответствием среднего значения выпрямленного напряжения преобразователя и ЭДС двигателя, происходит увеличение скорости вращения выше заданной, что приводит к изменению знака ошибки по скорости в "итеме регулирования. Поскольку знак ошибки определяет включение определенной группы преобразователя, то изменение знака ошибки, благодаря логическому переключающему устройству, вызывает переключение групп тиристоров в направлечии поддержания скорости заданному значению. Включение инверторной группы в режиме холостого хода вызывает протекание тормозного тока и снижение скорости, что вновь приводит к включению выпрямительной группы.

Таким образом, в режиме холостого хода через двигатель устанавливается знакопеременный ток, близкий к начально-непрерывному току, и следовательно, зона прерывистых токов значительно уменьшается.

Уменьшение зопы прерывистых токов обеспечив ет высокое качество переходных процессов, эквивалентных процессам в режиме непрерывного гока.

При снижении скорости вращения двигателя до нуля, транзистор 8 (фиг. 1 } насыщается, уставка срабатывания фи. сатора уровня уменьшается., фаза импульсов на выходе системы фазового управления в данном случае соотг3етств3ет начальному углу управления сс 120 . (фиг. 1).

Таким образом, предложенный способ управления обеспечивает положение устойчивой нулевой скорости вращения привопногс двигателя, минимальну3о бестоковую паузу в токе при переключении групп тиристоров преобразователя, уменьшает pðåìÿ протекания переходных процессов и зону нечуьст603079

Г вительности в регулировочной характеристике преобразователя.

Формула изобретения

Способ управления реверсивным тиристорным электроприводом при раздельном управлении группами тиристоров преобразователя, состоящий в задании диапазона из- 1О менения угла управления преобразователя в виде шагов регулированйя, равных по величине интервалу дискретности преобразовагеля, с фазосмещением управляющих импуль- сов в каждом интервале в соответствии C 15 напряжением управления, формированием логического сигнала на границе между первым и вторым шагом, переключением управляющих импульсов с одного выхода системы фазового управления на другой, и тем самым, осуществлением перехода с шага на шаг,отличающийся тем,что, с целью получения устойчивой нулевой скорости двигателя и уменьшения времени протекания переходных процессов, начало третьего шага задают при угле, соответствующем полной остановке двигателя, и логический сигнал для перехода на третий шаг при от сутствии ЭДС двигателя формируют во втором шаге при угле, соответствующем линейному согласованию характеристик групп преобразователя, а при наличии ЭДС двигателя — на границе между вторым и третьим шагом регулирования.

603079

4 иг. 2

Яи. 3

Составитель В, Кузнецова

Редактор Л. Баглай Техред А, Алатырев Корректор А. Кравченко

Заказ 1870/52 Тираж 892 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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