Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в буровых станках. Целью изобретения является улучшение качества регулирования. Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель (СД) 1 с электромагнитным возбуждением , статорная обмотка которого через последовательно соединенные зависимый инвертор (ЗИ) 8 тока, датчик 14 тока ста-. тора, дроссель 13 и управляемый выпрямитель 12 подключена к сети. Обмотка возбуждения СД 1 через датчик 2 тока подключена к тиристорному возбудителю 3. Управляюш.ий вход тиристорного возбудителя 3 связан через блок 7 формирования импульсов, блок 6 фазового управления, регулятор 5 тока возбуждения с выходом блока 4 нелинейности. Второй вход регулятора 5 соединен с выходом датчика 2, а вход блока 4 нелинейности - с выходом датчика 14. Управляющий вход выпрямителя 12 через блок 19 формирования импульсов, блок 18 фазового управления, сумматор 29, регулятор 17 тока, регулятор 16 скорости связан с задатчиком 15 интенсивности . Регулятор 16 снабжен двумя дополнительными входами. Электропривод содержит масштабирующий усилитель 28, вход к-рого через блок 27 умножения, вычислительный блок 26, блок 11 выделения коммутирующий ЭДС связан с фазными выводами статорной обмотки СД 1. Электропривод а (Л J6 риг. 7 гэ I SI1.Н - Г СсЮ 1чЭ со ТТТ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 P 6 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3780425/24-07 (22) 13.08.84 (46) 15.12.86. Бюл. № 46 (71) Специальное конструкторское бюро самоходного горного оборудования (72) О. А. Дегтяренко (53) 62-83:621.313.392 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 649105, кл. Н 02 К 29/00, 1979.

Электр отехн ика п ромы шлеи ности. Реферативный научно-технический сборник. Сер.

«Электропривод», № 4, (48), М.: 1976. (54) ВЕНТИЛЬНЫЛ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в буровых станках. Целью изобретения является улучшение качества регулирования. Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель (СД) 1 с электромагнитным возбуждением, статорная обмотка которого через последовательно соединенные зависимый инвертор (ЗИ) 8 тока, датчик 14 тока ста.„„SU„„1277341 тора, дроссель 13 и управляемый выпрямитель 12 подключена к сети. Обмотка возбуждения СД 1 через датчик 2 тока подключена к тиристорному возбудителю 3.

Управляющий вход тиристорного возбудителя 3 связан через блок 7 формирования импульсов, блок 6 фазового управления, регулятор 5 тока возбуждения с выходом блока 4 нелинейности. Второй вход регулятора 5 соединен с выходом датчика 2, а вход блока 4 нелинейности — с выходом датчика 14. Управляющий вход выпрямителя 12 через блок 19 формирования импульсов, блок 18 фазового управления, сумматор 29, регулятор 17 тока, регулятор 16 скорости связан с задатчиком 15 интенсивности. Регулятор 16 снабжен двумя дополнительными входами. Электропривод содержит масштабирующий усилитель 28, вход к-рого через блок 27 умножения, вычислительный блок 26, блок 11 выделения коммутирующий ЭДС связан с фазными выводами статорной обмотки СД 1. Электропривод

1277341 з

31 деления соединен с вторым входом блока

34 умножения.

Регулятор 16 скорости (фиг. 2) содержит последовательно соединенные измеритель 30 ошибки, блок 31 деления, масштабный усилитель 32 и сумматор 33. Выход измерителя 30 ошибки подключен к второму входу сумматора 33 через последовательно соединенные блок 34 умножения и блок 35 интегрирования. Вход «Делитель» блока 31 деления соединен с вторым входом блока 34 10 умножения.

Вычислительный блок 26 (фиг. 3) содержит пять масштабных усилителей 36 — 40, два суммирующих усилителя 41 и 42, два блока

43 и 44 деления, блок 45 выделения модуля, блок 46 интегрирования и блок 47 деления.

Передаточную функцию регулятора скорости в двухкратноинтегрирующей системе можно представить в виде

Ю » (Р)=КР +

THP где Кр — т (2) а ° а Т„- С К, ° соф

-г В, а, .а Т„C К,.соф (3) т где В„а„а. — коэффициенты демпфирования;

К„К. — коэффициенты передачи цепей обратных связей по ско- 30 рости и току;

Т вЂ” - некомпенсируемая малая постоянная времени;

7 — момент инерции привода;

С. — эквивалентная конструктивная постоянная синхронного 35 дви гателя.

Выражением (I), (2) и (3) соответствует реализация регулятора скорости в виде параллельного соединения пропорциональной и интегральной частей с переменными значениями коэффициента передачи

К, и постоянной интегрирования Т, зависящими от величины cosP.

Вентильный электропривод работает следующим образом.

Сигнал задания скорости U поступает 45 на вход задатчика интенсивности и далее на вход измерителя ошибки регулятора 16 скорости, на другой вход которого поступает сигнал обратной связи с третьего выхода вычислительного блока 26. Выходной сигнал измерителя 30 ошибки поступает в 50 пропорциональную часть регулятора 16 блок 31 деления и масштабный усилитель

32, а также в интегральную часть блок 34 умножения и блок 35 интегрирования. На объединенные входы «Делитель» блока 31 деления и блока 34 умножения поступает нормированный выходной сигнал cosP с выхода первого блока 22 деления. Выходные сигналы пропорциональной и интегральной частей регулятора 16 поступают на вход сумматора 33, выходной сигнал которого является выходом регулятора 16 скорости, и поступает на один Н3 входов регулятора

17 тока. HB (i loH Bxoi lloTo1lolo HOCT) llàет сигнал обрат1 ой связи с выхода датчика 14 тока. Выходной сигнал регулятора

17 тока поступает на один из входов сумматора 29, на другой вход которого поступает сигнал компенсации противо-ЭДС инвертора

U.= Е,lq!К", гдЕ Е, 11 =- — Si n — Е СОф, 2т . у.(5) где m — число фаз обмотки статора синхронного двигателя;

Е" — модуль сверхпереходной ЭДС;

К" — коэффициент усиления управляемого выпрямителя.

Сигнал компенсации противо-ЭДС инвертора по (4) и (5) реализуется вычислительным блоком 26, r;;e вычисляется модуль величины блоком 27 умножения и мас1нтабным усилителем 28.

Выходной сигнал сумматора 29, равный U 1 " + U-, поступает на вход управляемого выпрямителя 12 через последовательно соединенные блок 18 фазового управления и блок

19 формирования импульсов.

В момент пуска и при скоростях вращения синхронного двигателя <о=0 — 0,11о управление инвертором 8 осуществляется блоком 10 управления пуском (входные связи на чертеже не указаны) через блок 9 формирования импульсов.

Управление инвертором 8 при скоростях вращения синхронного двигателя и)0,1ю осуществляется заданием положения вектора тока статора через его активную и реактивную составляющие посредством блока 20 задания составляющих тока статора (входные связи на чертеже не указаны). Выходной сигнал блока 20 поступает на входы блока

21 выделения модуля, в котором реализуется соотношение

4 = 1 .*"l -НФ где is, isp — сигнал задания активной и реактивной составляющих тока статора, а также на входы «Делимое» блоков 22 и 23 деления, à на объединенные входы

«Делитель» данных блоков поступает сигнал с выхода блока 21 выделения модуля. На выходе блоков 22 и 23 деления получают нормированные гармонические сигналы

sing= . „"; со )=

S S

В 0.10K(1 1 Hbl.ll. . lен11я к(1 1 1 Tlfph 1онгей

ЭДС вырабатываются сигна lbl, пропорциональные сверхпереходной ЭДС синхронной

1277341 машины, поступающие на вход вычислительного блока 26 (фиг. 3), в котором реализуются соотношения

Е» г Е,.,и l (E„Ó"+E/ ) .

li 1 h i!

Е 13= — (Е:. — E i- );

Е" =-3, („)-+(Е!3), у i гг ) )/ 2 вычисляются сигналы нормированных гармонических функций 10 Е Е."

sinB —; cosB— Н а также угловая частота вращения ротора

)1c os!i) ot я!и а„4

ГДЕ B=c)zt.

Сигналы нормированных гармонических функций sinB и сою, определяющие положение вектора Е", поступают на вход блока

24 гармонических функций, на другие входы подаются гармонические сигналы со@ и sing с выходов блоков 22 и 23 деления, определяющие положение вектора i относительно вектора E". В блоке 24 гармонических функций реализуются соотношения

:.os(e+p)=cosB cosfI) — sinB sing;

25 ял(е-II- p)=siinv. cosp+cosB ° sin f1.

Выходные сигналы блока 24 гармонических функций поступают на вход блока 25 распределения импульсов и через блок 9 формирования импульсов поступают »а управлякицие входы тиристоров инвертора 8.

Ток возбуждения синхронного двигателя

1 регулируется в замкнутой системе регулирования (блоки 2--7). На один из входов регулятора 5 тока возбуждения через блок

4 нелинейности с выхода датчика 14 посту35 пает сигнал, пропорциональныи входному току инвертора. На другой вход регулятора 5 поступает сигнал обратной связи с выхода датчика 2 тока возбуждения. Выходной сигнал регулятора 5 тока возбуждения, полученный в результате сравнения заданного и 40 истинного значений тока возбуждения, поступает на вход тиристорного возбудителя 3 через последовательно соединенные блок 6 фазового управления и блок 7 формирования импульсов.

Таким образом, снабжение вентильного 45 электропривода самонастраивакгщимся регулятором скорости, блоком выделения модуля, двумя блоками деления, блоком гармонических функций, блоком распределения импульсов, вычислительным блоком, масштабным усилителем, сумматором, блоком умно50 жения и блоком задания составляющих тока статора позволяет улучшить качество регулирования электроприводом путем компенсации действия противо-ЭДС и повысить надежность. 55

Формула иг)обретеки)!

1. Вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель с электромагнитным возбуждением, обмотка возбуждения которого подключена через датчик тока возбуждения к тиристорному возбудителю, vflравляющий вход которого соединен с выходом блока нелинейности через последовательlIo соединенные регуля; ор тока возбуждения, первый блок фазового управления и первый блок формирования импульсов, а второй вход регулятора тока возбуждения соединен с выходом датчика тока возбуждеHèÿ, вход блока нелинейности подключен к выходу датчика тока статора, зависимый инвертор гока, управляющий вход которого подключен к выходу второго блока формирования импульсов, вход которого подключен к выходу блока управления пуском, а выходы зависимого инвертора тока подключены к об)моткам статора синхронного двигате.пя и к входам блока выделения коммутирующей ЭДС. вход зависимого инвертора тока соединен с выходом управляемого выпрямителя через последовательно соединенные сглаживающий дроссель и датчик тока статора, управляющий вход управляемого выпрямителя соединен с выходом

1ггорого блока фазовог0 уllðàBc!BHHH через третий блок формирования импульсов, один вход регinlÿòoð 3 тока соедине!! с выходом задатчика интенсивности !ерез регулятор скорости, fl другoH г;ход регулятора тока соединен с выходом датчика тока статора, «т.гггчаюи1ггися тем. что, с цельк) улучшения

Ка!BCTBB регX.IHpOB

ЭДС, выходы блока гармонических функций соединены со входами второго блока формирования импульсов через бпок распределения импульсов, а третий выход вычислительного блока подключен к BTGpoму входу регулятора скорости. третий вход которого подключен к выходу первого блока де;!ения, первый вход сумматора связан с четвертым выходом вычислительного бло1277341

<.<>сT;tâttт лн .Ч. <. п

Т.1рсд 1!. Б<"»с< К„«р< t, «р М. 11 tt

Тираж 6:1 ! I

ВНИИПИ Государственного комитета ССс.Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раун<ская наб., д < 5

Филиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор . I (1««xtt

Заказ 6675<5-! ка через последовательно соединенные масштабный усилитель и блок умножения, второй вход которого соединен с выходом первого блока деления, а второй вход сумматора соединен с выходом регулятора тока, причем выход сумматора соединен с входом второго блока фазового управления.

2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что регулятор скорости выполнен в виде последовательно соединенных измерителя ошибки, блока деления, масштабного усилителя и сумматора и сйабжен блоком умножения и блоком интегрирования, причем выход измерителя ошибки подключен к второму входу сумматора через последовательно соединенные блок умножения и блок интегрирования, а вход «Делитель» блока деления объединен с вторым входом блока умножения.