Вентильный электропривод постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистическнх

Республик

<л9?4535 (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 25. 02. 81 (2! ) 3254505/24-07 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет—

Опубликовано 1Ы1.82. Бюллетень Мо 42 (51)М.Кл з

Н 02 Р 5/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 313. .223.2-83:

:621.316.728 (088.8}

Дата опубликования описания 15.11 ° 82

f — — —. - - . „11 Ц Эц. Д. К. Крюков, В. A. Нецветаев и С. Д. Черненко - . 1п,.

1 I- лт " И ri ;.

° ни . 1

:Днепропетровский ордена Трудового Красного Энаменил. "" - 6" горный институт им. Артеиа 1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО

TOKA

Изобретение относится к электро=технике, в частности к вентильному электроприводу постоянного тока, и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где применяются системы автоматизированного электропривода постоянного тока.

Известен вентильный электропривод с двухзонннм регулированием скорости, содержащий двигатель постоянного тока, реверсивный тиристорный преобразователь якорной цепи, нереверсивный тиристорный преобразователь цепи возбуждения, регуляторы тока, скорости, ЭДС, тока возбуждения, соответствующие им датчики 513, Данное устройство обладает высоким быстродействием, однако при регулировании скорости вниз от основ:ной путем изменения Фазы управляющих импульсов якорного тиристорного пре. образователя увеличивается уровень потребляемой из сети реактивной мощности, кроме того, в моменты коммутации вентилей происходит искажение формы сетевого напряжения, что при- водит к увеличении потерь электроэнергии в потребителях, подключенных к сети параллельно,,данному электроприводу. При регулировании скорости вверх от основной путем уменьшения тока возбуждения двигателя при постоянном статическом моменте на его валу происходит увелиЧение якорного тока,, что,приводит к возрастанию полной иощности электропривода и соответствующему уменьшению его.коэффициента мощности.

Известен электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, m-фазный силовой трансформатор, имеющий одну первичную обмотку.и m-BTQричных обиоток, управляемые вентили, шунтируищие вентили, реверсор, логический блок, преобразователь напряжение - код, блок синхронизации, блок совпадения полярностей, логическое переключающее устройство, блок задания, датчики тока и напряжения 2), В данном устройстве для улучшения энергетических показателей применен принцип ступенчатого регулирования якорного напряжения двигателя с по,мощьи цифровой системы управления, 25 в результате чего значительно уменьшается уровень реактивной мощности, потребляемой устройством из сети.

Однако данное устройство требует существенного усложнения выпрямитель30 ного трансформатора и значительного

974535 увеличения числа силовых вентилей тиристорного преобразователя, в результате чего увеличивается стоимость, снижается надежность и возрастает вес и габариты установки.

Наиболее близким к изобретению является вентильный электропринод постоянного тока, содержащий электро двигатель постоянного тока, подключенный к последовательно соединенным двум мостовым тиристорным 10 преобразователям якорной цепи, силовые входы которых соединены с выходом выпрямительного трансформатора, а управляющие входы через соответствующие блоки импульсно-фазового управления связаны с выходом регулятора, тока якоря, первый вход которого подключен к выходу регулятора скорости, первыи входом соединенного с задатчиком скоро ти, тиристорный преобразователь цепи возбуждения, управляющий вход которого подключен через регулятор тока возбуждения к задатчику тока возбуждения, датчики скорости электродвигателя, тока якоря, тока возбуждения, соединенные со вторыми входами регулятора скорости, регулятора тока якоря, регулятора тока возбуждения соответст.венно (33.

Ток двигателя и мощность, потребляемая им, поддерживаются постоянна" ми при изменении н определенном ди- апазоне статического момента на валу, поэтому в таком режиме обеспечивается постоянство полной мощности и . 35 уменьшение колебаний реактивной мощности, а, следовательно, и колебаний напряжения в сети.

Недостатком известного устройства является увеличение уровня потребля-. 4Q емой реактивной мощности при регулировании скорости вниз от основной, в результате-чего при чистых пусках и торможениях в сети имеют место колебания реактивной мощности. Применение поочередного управления вентильными мостами тиристорного преобразователя уменьшает диапазон изменения реактивной мощности, однако это достигается путем некоторого ухудшения гармонического состава фаэных токов в результате появления в них .5-й и 7-й гармоник. Это приводит к возрастанию потерь электроэнергии и сети вследствие снижения качества напряжения.

Пелью изобретения является улучше- ние энергетических показателей и качества напряжения питающей сети, Поставленная цель достигается тем, что н вентильный электропривод 6О введены фильтрокомпенсирующий блок, измеритель реактивной мощности, блок сложения, блок вычитания, интегратор с положительным ограничением и интегратор с отрицательным ограни- 65,чением, а регулятор тока возбуждения снабжен дополнительным нходом, соединенным через интегратор с положительным ограничением со входом интегратора с отрицательным ограничением ,и выходом измерителя реактивной мощности, подключенного ко входу выпрямительного,трансформатора, параллельно которому включен фильтрокомпенсирующий блок, выход интегратора с отрицательным ограничением соединен с первыми входами блока вычитания и блока сложения, вторые входы которых подключены к выходу регулятора тока якоря, а выходы ко входил первого и второго блоков импульснофазового управления, соответственно.

На фиг. 1 изображена блок-схема вентильного электропринода; на фиг. 2диаграммы, иллюстрирующие принцип

его работы.

Вентильный электропривод постоянного тока содержит электродвигатель

1 (фиг. 1) постоянного тока, подключенный к последовательно соединенным двум мостовым тиристорным преобразователям 2 и 3 якорной цепи, силовые входы которого соединены с выходом выпрямительного трансформатора 4, а управляющие входы — с выходами первого и второго блоков

5 и б импульсно-фазового управления соответственно. Первый вход регулятора 7 тока якоря связан с, задатчиком 8 скорости через регулятор 9 скорости. 3: тиристорному преобразователю 10 цепи возбуждения подключена обмотка 11 возбуждения. Управляющий вход тиристорного преобразователя

10 соединен с регулятором 12 тока возбуждения, первый вход которого подключен к задатчику 13 тока возбуждения, Датчики 14, 15 и 1б ско-. рости электродвигателя, тока якоря, тока возбуждения соединены со вторыми входами регуляторов 9,7 и 12 . соответственно. Дополнительный вход регулятора 12 соединен через интегратор 17 с положительным ограничением со входом интегратора 18 с отрицательным ограничением и выходом измерителя 19 реактивной мощности, подключенного ко входу выпрямительного трансформатора 4, параллельно которому включен фильтрокомпенсирующий блок 20. Выход интегратора 18

c отрицательным ограничением соединен с первыми входами блока 21 вычитания и блока 22 сложения, нторые входы которых подключены к выходу регулятора 7, а выходы - ко входам первого и нторого блоков 5 и б импульсно-фазового управления соответственно, Работа электропривода происходит следующим образом, Выходной сигнал регулятора 9 скорости является заданием на ток яко 974535 ря двигателя 1; выходной сигнал регулятора 7 тока, поскольку он посту" пает через блок 21 вычитания и блок

22 суммирования непосредственно на соответствующие блоки 5 и 6 импульсно-фазовогo oTcутст вии сигнала на выходе интегратора 18 с отрицательным ограничением, является заданием угла регулирования д-, соответствующего режиму симметричного управления (кривая 23 на фиг. 2). 10

В этом режиме двухмостовой тиристор. ный преобразователь якорной цепи потребляет максимальную реактивную мощность, Предположим, что вначале электропривод работал на холостом f5 ходу при некотором угле с с Поскольку в этом режиме ток якоря и ток в выпрямительном трансформаторе 4 минимальны, измеритель 19 реактивной мощности на своем выходе имеет положительный сигнал, соответствующий реактивной мощности Яф, генерируемой фильтрокомпенсируюцим блоком. 20 (на фиг, 2 кривая 24 соответствует величине йф, взятой с обратным знаком). На выходе интегратора 17 с положительным ограничением появляется максимальный отрицательный сигнал, который уменьшает ток возбуждения двигателя 1 до минимально возможного значения. В результате ток якоря и реактивная мощность, потребляемая тиристорными преобразователями 2 и 3 увеличиваются, компенсируется часть реактивной мощности, генерируемой фильтрокомпенсирующим блоком 20 и уменьшается результирующий уровень реактивной мощности в сети. Предположим теперь, что произошел наброс нагрузки, в результате чего скорость вращения двигателя 1 несколько сни- 40 жается, нарушается баланс сигналов на входе регулятора 9 скорости, за. дание на ток и ток увеличиваются.

Кроме того, увеличивается и ток возбуждения двигателя. Как только ток 45 якоря двигателя 1 и выпрямительного трансформатора 4 достигают значения, при котором реактивная мощность меняет знак, задание на ток возбуждения соответствует его номинальному значению, а на выходе интегратора

18 с отрицательным ограничением появляется сигнал, который увеличивает угол управления первого мостового тиристорного преобразователя 2 якорной цепи и пропорционально уменьшает угол управления второго мостового тиристорного преобразователя 3 якорной цепи. B результате величина реактивной мощности, потребляемой выпрямительным трансформатором 4, уменьшается (в пределе до режима, соответствующего поочередному управлению, кривая 25 на фиг. 2), в установившемся режиме ее величина становится равной реактивной мощности,ге- 65 нерируемой фильтрокомпенсируки им блоком 20 и сигнал на выходе измерителя 19 реактивной мощности становится,равным нулю. На фиг. 2 заштрихованная площадь 26 соответствует зоне регулирования реактивной мощности раздвижкой углов управления, а площадь 27 — зоне, соответствующей управлению полем двигателя. При уменьшении нагрузки эона, соответствующая площади 27, увеличивается, а зона, соответствующая площади 26, уменьша- ется. Эная график нагрузки механизма, можно оптииальннм образом подобрать величину Яф, например из условия минимальных габаритов и стоимости фильтрокомпенсирующих устройств (расчеты показывают, что Яф (0,4-0,6) Рд, где Рд — номинальная мощность двигателя) .

Предлагаемый вентильный электропривод позволяет в широком диапазоне регулирование скорости и нагрузки на валу двигателя сохранять нулевое значение потребляемой реактивной мощности. Таким образом, наличие новых элементов и связей приводит к уменьшению колебаний реактивной мощности и напряжения в энергосети, кроме того, улучшается гармонический состав вследствие фильтрации отдельных гармоник тока фильтрокомпенсирующим устройством, в результате улучшаются энергетические показатели электропривода и качество напряжения питающей сети.

Формула изобретения

Вентильный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель постоянного тока, подключенный к последовательно соединенным двум мостовым тиристорным преобразователям якорной цепи, силовые входы которых соединены с выходом выпрямительного трансформатора, а управляющие входы через соответствующие блоки импульсно-фазового управления связаны с выходом регулятора тока якоря, первый вход которого подключен к выходу регулятора скорости, первым входом соединенного с задатчиком скорости, тиристорный преобразователь цепи возбуждения, управляющий вход которого подключен через регулятор тока возбуждения к задатчику тока возбуждения,датчики скорости электродвигателя, тока якоря, тока возбуждения, соединенные с вторыми входами регулятора скорости, регулятора тока якоря, регулятора тока возбуждения соответственно, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей и качества напряжения питающей сети, в него вве974535 дены фильтрокомпенсирувщий блок, измеритель реактивной моыности, блок сложения, блок вычитания, интегратор с положительным ограничением и интегратор с отрицательным ограничением, а регулятор тока возбуждения снабжен дополнительным входом, соединенным через интегратор с положительным ограничением с входом интегратора с оэ4рицательным ограниченнем и выходом измерителя реактивной модности, под- ключенного к входу выпрямительного трансформатора, параллельно которому включен фильтрокомпенсирующий блок, Выход интегратора с отрицательным ограничением соединен с первыми входами блока вычитания и блока сложеЙия, вторые входы которых подключены к выходу регулятора тока якоря, а выходы - к входам первого и второго блоков импульсно-фазового управления соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фишбейн В. Г. Расчет систем подчиненного регулирования вентильного электропривода постоянного то>О ка. И., "Энергия", 1972, с. 36, 83.

2. Авторское свидетельство СССР

9 754625, кл. Н 02 Р 5/06, 1978.

3. Динкель A. Д., Католиков В. Е. и др. Тиристорный электропривод руд)5!ничного подъема. М., "Энергия", 1977, с ° 130.

02

Составитель Л. Краснов

Редактор С. Тимохина Техред И.Kcerrypa Корректор Н.Король

Заказ 8731/75 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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