Реверсивный вентильный электропривод постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (II) 758450 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22).Заявлено 15.05.78 (21) 2617780/24-07 (5! )М. Кл. с присоединением заявки,%

Н 02 P 5/16

Гасударственный комитет (23 } Приоритет по делам изааретеннй н открытий

Опубликовано 23.08.80. Бк>ллетень № 31

3,ага опубликования описания 23.08.80 (53 ) УД К 621.313. .2-58 (088.8) (72) Автор изобретения

Г. Г. Магазинник

Горьковский политехнический институт им. А. А. Жданова (71) Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫ11 ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока, а именно к реверсивным вен тильным электроприводам с раздельным управлением преобразователем.

Известен реверсивный вентильный электропривод, содержащий последовательно соединен5 ные электродвигатель постоянного тока с датчи ком скорости, реверсивный преобразователь с силовым трансформатором, блок импульснофазового управления с логическим переключа о телем и узел сравнения сигналов заданной и фактической скорости электродвигателя (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является реверсивный вентильный электропривод, содержащий последователь15 но соединенные электродвигатель постоянного тока с датчиком скорости, реверсивный преобразователь с силовым трансформатором, блок импульсно-фазового управления с логическим переключателем направления вращения двигателя и блок сравнения сигналов заданной и фактической скорости двигателя (2).

В известных устройствах реверсивного вентильного привола с раздельным управлением

2 либо с переключателем (реверсором) в цепи якоря отсутствие тока якоря фиксируется двумя способами: датчиком тока двигателя, устанавливаемым в цени переменного тока преобра. эователя (трансформаторы тока) или в цепи выпрямленного тока; датчиком состояния вентилей, фиксирующим наличие или отсутствие напряжения на вентилях преобразователя.

Недостатком первого из перечисленных способов является трудность контроля нулевого значения тока, особенно в реверсивных электроприводах малой мощности, вследствие коммутационных помех, амплитуда которых при малых токах двигателя соизмерима с рабочим сигналом.

Недостатком второго способа является необходимость контроля состояния каждого вентиля тиристорного преобразователя, что усложняет датчик при большом количестве вентилей. Кроме того, при переходе напряжения на вентилях через нуль, что имеет место и при запертых вентилях, такой датчик выдает ложный сигнал запрета.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

758450

Это достигается тем, что в устройство введены маломощный трансформатор, неуправляемый выпрямитель, пороговый элемент, триггер, два элемента задержки, элемент И и сумматор импульсов блока импульсно-фазового управле5 ния, причем выводы первичной обмотки маломощного трансформатора включены в питающую сеть, концы его вторичной обмотки соединены с соответствующими концами вторичной обмотки силового трансформатора, а начала вторич- lO ной обмотки соединены с выводами переменного тока неуправляемого выпрямителя, выводы постоянного тока которого соединены через пороговый элемент с одним из входов триггера, ко второму входу которого через два по- 15 следовательно соединенных элемента задержки подключен сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, выходы триггера и первого элемента задержки подключены к входам элемента И, выход которого покдлючен к логическому переключателю.

На фиг. 1 приведена схема реверсивного вентильного электропривода; на фиг. 2 — диаграммы напряжений, Реверсивный вентильный электропривод содержит электродвигатель постоянного тока 1, подключенный к реверсивному тиристорному преобразователю 2, который питается от сети переменного тока через силовой трансформатор 3. К этой же сети переменного тока подключен маломощный вспомогательный трансформатор 4, концы вторичной обмотки которого соединены с одноименными концами вторичной обмотки трансформатора 3, а начала вторичной обмотки — с зажимами переменного тока выпрямителя 5. Выход постоянного тока выпрямителя 5 через стабилитрон 6 соединен с одним из входов триггера 7. Другой вход триггера через два последовательно соединенных элемента задержки 8 и 9 соединен с выходами сум- 4п матора 10, содержащего оптроны по числу каналов блока импульсно-фазового управления. 11 (на схеме изображен только один канал). Выход блока импульсно-фазового управления 11 подключен к входу логического переключате- 4 ля 12, два других входа которого соединены соответственно с выходом логического элемента И 13 и выходом блока сравнения 14, к входам которого подключены тахогенератор 15 и задающее напряжение.

Устройство работает следующим образом.

В состоянии готовности к пуску привода преобразователь 2 подключен к питающей сети через трансформатор 3. Сигнал задания скорости 0 равен нулю. Появление сигнала задания скорости на входе блока сравнения 14 вызывает появление напряжения на его выходе, Это напряжение поступает на вход блока 11, вызывая сдвиг отйирающих импульсов от

4 а=я/2 к а=0, т.е. в сторону увеличения выпрямленного напряжения. Одновременно напряжение с выхода блока сравнения 14 поступает на один из входов логического переключателя 12, Поскольку ток электродвигателя еще равен нулю, что соответствует разрешающим сигналам на входах переключателя 12, он переключает отпирающие импульсы блока 11 на один из комплектов реверсивного преобразователя 2 (выбор комплекса определяется полярностью 03)

В случае, если преобразователь нереверсивный, переключатель 12 переключает реверсор, а импульсы с блока 11 поступают непосредственно на управляющие электроды тиристорного преобразователя. Привод разгоняется до заданной скорости. При этом сигнал на выходе блока сравнения 14 определяется разностью между сигналом заданной скорости О и сигналом, з пропорциональным фактической скорости.

При уменьшении величины или изменении полярности 0 сигнал на выходе блока сравнения 14 изменяет свою полярность, что соответствует команде на торможение привода.

Импульсы в блоке 11 сдвигаются в сторону увеличения а, т.е. в сторону инвертирования.

Одновременно подается сигнал на переключение переключателя 12, однако для его переключения необходим еще разрешающий сигнал с логического элемента 13.

Вторичные обмотки трансформаторов 3 и 4 включены встречно, поэтому напряжение на входе выпрямителя 5 равно разности вторичных напряжений трансформаторов. Если коэффициенты трансформации одинаковы, то напряжение на входе выпрямителя 5 представляет собой импульсы, соответствующие коммутационным провалам и помехам на зажимах вторичной обмотки трансформатора 3. Причем коммутационные провалы напряжения, т.е. провалы, связанные с закорачиванием двух коммутируемых фаз преобразователя, всегда вызывают уменьшение вторичного напряжения трансформатора 3 до нуля, в то время как коммутационные помехи от защитных RC-цепей имеют значительно меньшую амплитуду. Следовательно, на выходе выпрямителя 5 напряжение 0< представляет собой серию импульсов различной амплитуды, Например, если угол а изменяется от

15 до 165 (обычно диапазон углов а меньше), то амплитуда импульсов изменяется в пределах

U sin15 < U <» U ° sin90, имп где Огп — амплитуда вторичного напряжения трансформатора 3. Например, для преобразователя с выпрямленным номинальным напряжением в 230 В и мостовой схемой выпрямления

62,4 < О, < 240 В стабилитрон 6 выбирается ,на напряжение стабилизации бо.ц шее. ч< м амлциту да напряжения коммута цион и ы х цс мех, цо и oM)

5 .7584 на один вход триггера 1 посгупают только импульсы, обусловленные коммутацией тока преобразователя. Сказанное иллюстрируется диаграммами напряжений, приведенными на фиг. 2, где напряжение на верхнем входе триггера обоз- начено U . Эти импульсы переводят триггер 7 в положение "запрет, т.е. отсутствие напряжения на его выходе. С задержкой времени, равной At> < 4tq и создаваемой элементами 8 и

9, на другой вход триггера подаются импульсы

0з с сумматора 10. Оптроны в сумматоре 10 служат гальванической развязкой блоков. Импульсы U, переводят триггер в положение "разрешение". Сигнал 02 с триггера 7 поступает на один из входов логического элемента 13, реализующего функцию совпадений. На второй вход элемента 13 поступают сигналы 0э с элемента задержки 9. Поскольку и 03 сдвинуты во времени сигнал 0 на выходе элемента 13 отсутствует и переключение импульсов в переключателе 12 невозможно. При уменьшении тока двигателя коммутационные провалы напряжения, а значит и импульсы U, постепенно сужаются. Когда ток становится. прерывистым, U> исчезает. На триггер 7 теперь поступают только; эч разрешающие импульсы 0 с элемента 8, поэтому на его выходе есть сигнал и первый же импульс 0э с элемента 9 включит логический элемент 13, поступит разрешающий сигнал U в переключатель 12, который переключит им- щ пульсы на соответствующий комплект преобразователя.

Достоинством устройства является то, что имплитуда коммутационных импульсов не зависит от тока электродвигателя и сохраняет большую величину (десятки вольт) во всем рабочем диапазоне изменения утлов а. Это облегчает отстройку схемы от помех. С изменением тока двигателя изменяется угол коммутации, т.е. ширина импульсов U, (фиг. 2), одна- 4р ко эта ширина всегда достаточна для срабаты- вания триггера (для триггеров, например, на интегральных микросхемах достаточен импульс шириной 4 мкс). Реальные длительности углов коммутации всегда больше.

IS

Преимуществом устройства является также . и то, что выдержка времени в динамических режимах работы преобразователя переменная и определяется интервалом времени между двумя соседними импульсами, поступающими с сумматора 10. При мгновенном переводе преобразователя иэ выпрямительного режима в ннверторный интервал между импульсами достигает в пределе 180 эл. при мгновенном переводе в выпрямительный режим выдержка

50 6 уменьшается в пределе до близкой к нулю величины. В режимах неболыпих иэмснсний U или небольших колебаний скорости выдержка времени s предлагаемой схеме близка по длительности к интервалу между импульсами, т.е. к 2я/m, как и в известных устройствах.

Таким образом, введение указанных дополнительных элементов и организация вышеупомянутых связей позволяют в качестве сигнала, регистрирующего наличие непрерывного тока электродвигателя, использовать коммутационные провалы напряжения, имеющие большую амплитуду во всем рабочем диапазоне регулирования электропривода, что обеспечивает повышение надежности его работы.

Формула изобретения

Реверсивный вентильный электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные электродвигатель с датчиком скорости, реверсивный преобразователь с силовым трансформатором, блок импульсно-фазового управления с логическим переключателем направления вращения двигателя и блок сравнения сигналов заданной и фактической скорости двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены маломощный трансформатор, неуправляемый выпрямитель, пороговый элемент, триггер, два элемента задержки, элемент И и сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, причем выводы первичной обмотки маломощного трансформатора включены в питаюшую сеть концы его вторичной обмотки соединены с соответствующими концами вторичной обмотки силового транСформатора, а начала вторичной обмотки соединены с выводами переменного тока неуправляемого выпрямителя, выводы постоянного тока которого соединены через пороговый элемент с одним из входов триггера, ко второму входу которого через два последовательно соединенных элемента задержки подключен сумматор импульсов блока импульсно-фазового управления, выходы триггера и первого элемента задержки подключены к входам элемента И, выход которого подключен к логическому переключателю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Каган В. Г., Кочубиевский Ф. Д. к Шуг- . рин В. М. Нелинейные системы с тиристорами.

М., Энергия, 1968, с. 24.

2. Данюшевская Е. Ю. Тиристорные ревер-. снвные приводы постоянного тока. М.; Энергия, 1970, с. 40-65.

758450

Составитель 10. Воробьев

Техред М Рейвес Корректор М. Коста

Редактор Т. Смирнова

Заказ 5650/48

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

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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