Многодвигательный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока, работающими в общей технологической цепи при питании от индивидуальных тиристорных преобразователей . Повьппение надежности обеспечивается тем, что данное устройство позволяет выявить и сризить расчётное значение гармоник тока в питающей сети . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4 Н 02Р 7 68

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 36864 1 5/24-07 (22) 02.01. 84 (46) 30.08.87. Бюл. У 32 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Д.И.Родькин (53) 621.316.718,S(088.8) (56) Иванов Г.М. и др. Автоматизиро- . ванный многодвигательный электропри - вод постоянного тока. M.: Энергия, 1978, с. 6-13.

Авторское свидетельство СССР .N - 879722, кл. Н 02 P 13/16, 1981. (54) ИНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЗЛЕ КТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока, работающими в общей технологической цепи при питании от индивидуальных тиристорных преобразователей. Повьппение надежности обеспе- чивается тем, что данное устройство позволяет выявить и сиизить расчетное значение гармоник тока в питающей сети. 1 ил.

Udm cos4<

13343

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями, работающими в общей технологической

5 цени при питании от индивидуальных тиристорных преобразователей.

Цель изобретения — повышение надежности.

На чертеже представлена схема

10 электропривода..

Многодвигательный электропривод содержит электродвигатели 1.и 2, подключенные через тиристорные преобразователи 3 и 4, трансформаторы 5 и 6 к сети переменного тока, регуляторы 7 и 8 возбуждения с задатчиками 9 и 10, подключенные к обмоткам 11 и 12 возбуждения электродвигателей 1 и 2.

Электропривод содержит также систе >< мы регулирования скорости, каждая из которых включает последовательно соединенные задатчик 13 интенсивности, регулятор 14 скорости, регулятор 15 тока и систему 16 импульсно-фазового 25 управления, выход которой подключен к входу соответствующего тиристорного преобразователя 3 (4), датчики 17 и !8 тока и датчики 19 и 20 скорости, подключенные к входам соответствующих регуляторов 14 и 15.

Выходы датчиков 21 и 22 напряжения, 17 и 18 тока, потока 23 и 24 соединены с входами вычислительных блоков 25 и 26. Выходы вычислительных

35 блоков 25 и 26 подключены соответственно к первому и второму нелинейным элементам 27 и 28 типа Sign cos z входам первого сумматора 29. Выхоцы нелинейных элементов 27 и 28 подкпючены к первым входам логических трехвходовых элементов И 30 и 31.

Вьгход первого сумматора 29 соединен с первым входом второго сумматора 32, с входом первого блока 33 опре-д5 деления знака и через последовательно соединенные блок 34 квантования по . уровню, второй сумматор 32 и второй блок 35 определения знака подключен к вторым входам логических трехвходо- 5g вых элементов И 30 и 31.

Третьи входы элементов И 30 и 31 объединены и подключены к выходу первого блока 33. Выходы элементов И 30 и 31 подключены соответственно к пер- 55 вым входам третьего и четвертого сумматоров 36 и 37, вторые входы которых соединены с блоком 38 смещения. Выходы третьего и четвертого сумматоров 36

49 2 и 37 соединены соответственно с первыми входами блоков 39 и 40 умножения, вторые входы которых подключены к выходу пятого сумматора 41.

Выходы блоков 39 и 40 умножения подключены к входам регуляторов 42 и 43 гармоник. Выход фильтра 44 через первый ключевой элемент 45 подключен к входам второго и третьего ключевых элементов 46 и 47. Выходы второго и третьего ключевых элементов 46 и 47 через заполняющие устройства 48 и 49 подключены к входам шестого сумматора 50.

Выход сумматора 50 через интегратор 51 подключен к первому входу пятого сумматора 41, второй вход которого через масштабный блок 52 подключен к выходу первого ключевого элемента 45. Управляющие входы второго и третьего ключевых элементов 46 и 47 подключены к генератору 53 управляющих напряжений.

Управляющий вход первого ключевого элемента 45 подключен к выходу логи-. ческого элемента И 54, входы которого через пороговые элементы 55 и 56 соединены с датчиками 17 и 18 тока якоря электродвигателей 1 и 2. Вход фильтра 44 соединен с датчиком 57 тока сети.

Многодвигательный электропривод работает следующим образом.

Запуск электродвигателей 1 и 2 осуществляется изменением напряжения на якоре. Регулирование тока и момента осуществляется с помощью регулятора 15 тока, скорости — с помощью регулятора 14 скорости. Вычислительные бло-. ки 25 и 26 служат для определения значений углов управления, которые имеют системы привода при номинальном потоке. Скорость электродвигателя 1 при его работе определяется зависимостью

Цсби со в< :. Id) Rgy Id(Rgz ке1 1о

При номинальном потоке

1 1

Щ, cos< -Ia,. R„-I„R z кф

Независимо от значения потока скорость двигателя должна быть неизменной т Р

Б4 сов et) Тд< К31 ХА Кч

rye R< — сопротивление коммутации преобразователя;

3 13343

R, — сопротивление якоря двигателя и сглаживающего дросселя силовой цепи;

Ud — максимальное значение вы5 прямленного напряжения преобразователя при3- =0; — углы управления преобразователя при потоках, отличном от номинального и при номинальном, соответственно; кф — коэффициент момента двигателя при номинальном потоке; 15 относительный поток двигателя.

Из условия постоянства моментов можно также определить

Т»,.H =Q, 20

Предыдущее равенство преобразуется к виду

04 4 Б.э2

0,1 совА =- — — — ----- + Хд .R -1

1 1 1 .й

25 где R< =R„+R» .

Значение угла при ! П»

=arccos (— + I», Аналогично определяется и значе1 ние А

С помощью первого сумматора 29 определяется разность углов управления электроприводов (первого и второго) при номинальном потоке. Нелинейные блоки 27 и 28 определяют знаки

cosk< и cosd>, т.е ° режим работы преобразователей — выпрямительный или инверторный.

С помощью блока 33 определяется знак разности углов управления !

=(, (.

Блок 34 квантования по уровню, второй сумматор 32 и блок 35 реализуют математическую операцию

035 Sign sin(n dk) а

Уровень квантования блока 34 зависит от параметра и. Единичный скачок в выходной кривой квантования в связи 50 с этим равенн (=Яп, а и может принимать значения п=5,7,11,13..., т.е. соответствует порядку гармоник тока преобразователей. Так .как коэффициент усиления блока 41 квантования по уров-55 ню равен единице, то на выходе второ"

ro сумматора 32 получается пилообразная кривая зависимости выходного напряжения от угла o(...

49

Амплитуда выходного сигнала блоков 27, 28, 33, 35 соответствует уровню сигнала логической единицы дискретных устройств управления.

Если токи якорей систем привода превьппают зону нечувствительности,установленную пороговыми элементами 55 и 56, то на выходе логического элемента И 54 будет единичный сигнал; если хотя бы один из пороговых элементов 55 и 56 имеет выходное напряжение, равное нулю, то выходное напряжение логического элемента И 54 будет равно, нулю.

Логические трехвходовые элементы И 30 и 31 реализуют операцию логи-ческого умножения

Р д 3 — П(Sign(sin(n 4C ) ) Sign(СОЫ)

Sign (С Ц, Третий и четвертый сумматоры 36 и 37 имеют два входа: один — с выхода логических элементов 30 и 31, а второй — отрицательный — от блока 38 смещения, выход которого по амплитуде равен половине амплитуды выходного сигнала с элементов И.30 и 31., Таким образом, если на выходе логического элемента И 30 имеется положительная единица, то на выходе третьего сумматора 36 — положительное напряжение, равное половине выходного напряжения с логического, элемента 30; если на выходе элемента 30 — нулевой потенциал, то на выходе третьего сумматора 36 — отрицательное напряжение. Выходы третьего и четвертого сумматоров 36 и 37 соединены с первыми входами блоков 39 и 40 умножения. Таким образом, осуществляется определение знака управляющего сигнала, поступающего на регуляторы гармоник 42 и 43 систем электроприводов с целью учета взаимного расположения векторов гармоник тока первого и второго преобразователей при изменении их углов управления, Трансформатор тока, представляющий собой датчик 57 тока сети совместно с фильтром 44 соответствующей гармоники формируют сигнал, пропорциональный уровню и-й гармоники, например, 5-й. Сигнал с выхода фильтра 44 преобразуется в сигнал постоянного тока и через ключевой элемент 45 поступает на ключевые элементы 46 и 47, .а далее — на запоминающие устройства 48 и 49, сохраняющие информацию о значе13343 нии гармоники тока в соответствующий период времени, Пороговые элементы 55 и 56 и элемент И 54 реализуют следующие логические функции

Uf4=."Я0ф если I4f О I4(pф lclj) I47p9

U =0,0, если I4„- I<<>,д, Т4, gI„,<, или

Т4, >Т,,, Ы, ать,„, 10 или

I4< I4 A з 1- 4 0 I<4gI т где I,,I — токи электродвигате 1 лей i и 2, определяю.щие уровень порога элементов 55 и 56.

Генератор 53, как и ключевой элемент 45, включается выходным сигналом элемента .Н 54.. С его включением выходное напряжение становится положительным, что вызывает размыкание ключевого элемента 46. Период колебаний выходного напряжения генератора 53 берется меньше постоянной вре— мени обмотки возбуждения соответствующего двигателя. Ключевые элемен ты 46 и 47 — размыкающие: они замк— ,нуты при отсутствии выходного напряжения генератора 53 и размыкаются поочередно, например, при положительном выходном напряжении размыкается ключевой элемент 46, а при отрицательном — элемент 47. На пятый сумматор 50 сигналы с запоминающих устройств 48 и 49 поступают с противоположными знаками.

Блоки 46 — 53 и 41 выполняют функции оптимизатора с дискретным поиском минимума выходной величины блока 45

i„< =I., +т„,, 40 равной векторной сумме гармоник тока преобразователеи.

При разомкнутом ключевом элементе 45 ключевые элементы 46 и 47 замкнуты и на вход интегратора 51 сигнал не поступает. Равны нулю также выходные сигналы, поступающие с регуляторов 42 и 43 на соответствующие входы регуляторов 7 и 8. Электродвигатели 1 и 2 работают при этом с номинальными Бб потоками. Суммарная гармоника тока се ти Т„, формируется как векторная сумма составляющих. Ее значение не превышает допустимых норм.

Если электродвигатели 1 и 2 имеют нагрузку, близкую к номинальной (0,30,4 и выше от номинальной), то ключевой элемент замыкается ввиду того, что на его вход поступает ециничный

49

6 сигнал с логического элемента И 54.

Одновременно включается генератор 53.

На протяжении промежутка времени g t, равного периоду колебаний генерато-. ра 53, на вход интегратора 51 поступает с сумматора 50 сумма сигналов

U o 0 05 (о) 1- t) k (I go

-Г (t)) где Ц„ <„, U>z (t) — выходные напряжения ключевого элемента 45, пропорциональные суммарным значениям и-й гармоники в момент времени а также в момент

Одновременно сигнал с ключевого элемента 45 через масштабный блок 52 и сумматор 41 поступает с соответствующим знаком на вход регулятора 42 и 43. Последние осуществляют измене ние потоков электродвигателей 1 и 2.

При минимуме гармоники п-го порядка сигнал с выхода блока 41 становится равным нулю. Потоки электродвигателей при этом не изменяются. Если нагрузка одного из электродвигателей изме— няется, то оптимизатор снова начинает приближать системы электроприводов к минимуму I„ воздействуя на потоки электродвигателей, При снижении тока одного из электродвигателей до значений меньше уровней срабатывания пороговых элементов 55 и 56 ключевой элемент 45 разрывает цепь контроля уровня гармоники тока сети. Вслед за этим прекращается работа генератора 53, обнуляется интегратор 51. Токи возбуждения электродвигателей устанавливаются на уровне номинальных и системы электроприводов работают независимо одна от другой. формула и з обретения

Многодвигательный электропривод, содержащий электродвигатели постоянного тока, подключенные через тиристорные преобразователи и трансформаторы к сети переменного тока, регуляторы возбуждения с задатчиками, подключенные к обмоткам возбуждения электродвигателей, системы регулирования скорости электродвигателей, каждая из которых включает последовательно соединенные задатчик интенсивности, регулятор скорости, регулятор тока и систему импульсно-фазового

13343 управления, выход которой подключен к входу соответствующего тиристорного преобразователя, датчики тока якоря и скорости электродвигателей подЭ

5 ключенные к входам соответствующих регуляторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены вычислительные блоки определения углов 1п управления преобразователей при номинальном потоке, датчики напряжения и потока электродвигателей, первый и второй нелинейные блоки типа Sign соа g,два блока определения знака, 1б блок квантования по уровняю, шесть сумматоров, два пороговых элемента, два логических трехвходовых элемента И, логический элемент И, блок смещения, первый и второй блоки умноже- 2р ния, датчик тока сети, фильтр, входом соединенный с датчиком тока сети, генератор управляющих напряжений, три ключевых элемента, первое и второе запоминающие устройства, масштаб- 25 ный блок, интегратор и регуляторы гармоник по числу электродвигателей, причем выходы датчиков напряжения тока якоря и потока электродвигателей соединены с входами соответствующих вычислительных блоков, выходы каждого из которых подключены к соответствующему нелинейному элементу типа Sign

cos4 и одному из входов первого сумматора, выходы первого и второго элементов типа Sign cos l подключены соот-, ветственно к первым входам логических трехвходовых элементов И, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, с входом перво49 го блока определения знака и через последовательно соединенные блок квантования по уровню, второй сумматор и второй блок определения знака подключен к вторым входам логических трехвходовых элементов И, третьи входы которых объединены и подключены к выходу первого блока определения знака, выходы логических трехвходовых элементов И подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого сумматоров, вторые входы которых соединены с блоком смещения, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены соответственно с первыми входами блоков умножения, вторые входы которых подключены к выходу пятого сумматора, выход каждого из блоков умножения подключен к входу соответствующего регулятора гармоник, выход фильтра через первый ключевой элемент подключен к входам второго и третьего ключевых элементов, выходы второго и третьего ключевых элементов через запоминающие устройства подключены к входам шестого сумматора, выход кото-. рого через интегратор подключен к первому входу пятого сумматора, второй вход которого через масштабный блок подключен к выходу первого ключевого элемента, управляющче входы второго и третьего ключевых элементов подключены к генератору управляющих напряжений, управляющий вход первого ключевого элемента подключен к выходу логического элемента И, входы которого через пороговые элементы соединены с датчиками тока якоря электродвигателей.

i334349

Составитель М.Кряхтунова

Редактор И.Касарда Техред И.Попович Корректор А.Тяско

Заказ 3978/56 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4