РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2103797 (13) C1

(51) 6 H02P5/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95105770/09 
(22) Дата подачи заявки: 1995.04.13 
(45) Опубликовано: 1998.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Динамика вентильного электропривода постоянного тока /Под ред.А.Д.Поздеева. - М.: Энергия, 1975, с.158-159, 168- 178, 201-216. 2. Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ 1 Электротехника: Отраслевой каталог 08 41.11-92, с.8-10. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения" 
(72) Автор(ы): Иванов А.Г.; Ушаков И.И. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения" 

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 

Использование: в электроприводах постоянного и переменного тока. Сущность изобретения: в реверсивный тиристорный электропривод, содержащий тиристорный преобразователь, датчик тока, устройство импульсно-фазового управления, переключатель характеристик, устройство линеаризации характеристик тиристорного преобразователя, ПИ-регулятор скорости, датчик скорости, логическое переключающее устройство, введено устройство параллельного токоорганичения, состоящее из ПИ-регулятора тока, ограничителя напряжения, инвертора, задатчика тока, задатчика уровня ограничения, блокирующих диодов и ключа сброса. Ограничитель напряжения соединен с ПИ-регулятором тока, вход ограничителя подключен к задатчику уровня ограничения, ключ сброса подключен к ПИ-регулятору тока, вход ключа сброса соединен с третьим выходом логического переключающего устройства. Это позволяет улучшить статические и динамические характеристики токоограничения и повысить надежность. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному электроприводу, и может найти применение в электроприводах постоянного и переменного тока.

Известен тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий реверсивный тиристорный преобразователь (ТП), систему импульсно-фазового управления (СИФУ), двигатель с тахогенератором, устройство линеаризации характеристик (УЛХ) ТП в режиме прерывистого тока (рпт), регуляторы тока и скорости двигателя, задатчик скорости и датчик тока.

Устройство линеаризации характеристик в рпт осуществляет линеаризацию характеристик ТП и обеспечивает постоянство коэффициента передачи преобразователя при любой длительности тока, обеспечивая тем самым высокие динамические качества и устойчивость системы электропривода. УЛХ обычно содержит два нелинейных звена и имеет два входа, на 1-й вход подается сигнал, пропорциональный току двигателя, на 2-й вход - сигнал, пропорциональный ЭДС двигателя. Однако такой электропривод обладает недостатком, заключающимся в применении последовательно включенного с регулятором скорости регулятора тока. В этом случае имеем двукратноинтегрирующую САУ и при изменении параметров объекта регулирования (двигателя), например маховой массы или индуктивности или сопротивления якорной цепи в зависимости от тока и температуры, в результате происходит декомпенсация в передаточной функции САУ с ухудшением динамических свойств структуры регулирования (может быть и с потерей устойчивости). Особенно это характерно для рпт, где в УХЛ также происходит компенсация коэффициента передачи ТП и отклонения от компенсации в указанных выше обоих случаях могут привести к неустойчивости САУ. Как известно из указанной выше литературы, наиболее критической в этом случае является двухконтурная система подчиненного регулирования с ПИ-регуляторами тока и скорости. Менее критичной является одноконтурная система.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению и взятым за прототип является электропривод серии ЭПУ1-2, выполненный по одноконтурной структуре (без ПИ-регулятора тока) с дополнительной жесткой связью по току на вход СИФУ и линеаризацей характеристик ТП в рпт, выпускаемый АО ЧЭАЗ (г. Чебоксары) с 1984 г. Данная структура (фиг. 2) содержит тристорный преобразователь (ТП) 1, датчик 2 тока, двигатель 3, систему импульсно-фазового управления (СИФУ) 4, переключатель 5 характеристик, устройство линеаризации характеристик (УЛХ) 6 преобразователя, ПИ-регулятор 7 скорости с регулятором 8, датчиком 9 скорости, логическим устройством 10 для раздельного управления преобразователем, задатчиком 11 скорости и задатчиком 13 тока.

Здесь УЛХ 6 в общем случае включает функциональный преобразователь ЭДС (ФПЕ) (работающий по закону ) и нелинейное звено, апроксимирующее токовую нелинейность ТП, как это описано в вышеуказанной литературе.

Логическое переключающее устройство 10 имеет два выхода, соответственно управляющие переключением переключателя характеристик 5 и СИФУ 4, на входы 1 и 2 логического устройства 10 поступают сигналы с выхода УЛХ 6 и датчика проводимости тиристоров, расположенного в силовой части преобразователя 1.

Резисторы 8 и 13 осуществляют ограничение напряжения на выходе ПИ-регулятором скорости 7 и определяют максимальный ток двигателя. На вход СИФУ 4, кроме сигнала с выхода переключателя 5, поступает также сигнал жесткой обратной связи по току с датчика 2, которые улучшают динамические свойства САУ. На входах УЛХ 6 оба сигнала в установившемся режиме имеют одинаковые знаки и сигнал тахогенератора, поступая на устройство УЛХ 6, осуществляет положительную связь по ЭДС (скорости) двигателя. При такой структуре регулятор 7 осуществляет поддержание заданной скорости, а резистор 13 осуществляет ограничение максимальной величины тока.

К недостаткам прототипа относятся:

недостаточное качество токоограничения в пусковых режимах, так как в явном виде отсутствует устройство токоограничения с обратной связью по току; в результате уставка токоограничения зависит от дестабилизирующих факторов (колебания напряжения сети и изменения сопротивления якорной цепи двигателя из-за изменения температуры);

недостаточная надежность работы электропривода, обусловленная увеличением времени переходных процессов, так как форма токовой диаграммы в пусковых режимах не является прямоугольной.

Технический результат заявляемого решения - улучшение статических и динамических характеристик токоограничения и повышение надежности электропривода.

Технический результат достигается тем, что в реверсивный тиристорный электропривод, содержащий тиристорный преобразователь, подключенный по входу через датчик тока к сети, а по выходу к якорю двигателя постоянного тока, управляющие цепи тиристоров преобразователя соединены с устройством импульсно-фазового управления, которое подключено к переключателю характеристик, соединенному с устройством линеаризации характеристик тиристорного преобразователя, первый вход которого соединен с ПИ-регулятором скорости с ограничительным резистором в его выходной цепи, а второй вход - с датчиком скорости, входы регулятора скорости соответственно соединены с задатчиком и датчиком скорости, выход устройства линеаризации характеристик преобразователя соединен с первым входом логического переключающего устройства, а его второй вход - с датчиком тока, при этом два выхода логического переключающего устройства подключены соответственно к переключателю характеристик и к системе импульсно-фазового управления; введено устройство параллельного токоограничения, состоящее из ПИ-регулятора тока, ограничителя напряжения, инвертора, задатчика тока, задатчика уровня ограничения, блокирующих диодов и ключа сброса, при этом входы ПИ-регулятора тока соединены с задатчиком и датчиком тока, а выходы - с инвертором, блокирующие диоды подключены к выходам ПИ-регулятора тока и инвертора, а также соединены в общую точку, которая подключена к выходу ПИ-регулятора скорости, ограничитель напряжения соединен с ПИ-регулятором тока, вход ограничителя подключен к задатчику уровня ограничения, ключ сброса подключен к ПИ-регулятору тока, вход ключа сброса соединен с третьим выходом логического переключающего устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что улучшение характеристик токоограничения и повышение надежности электропривода достигается за счет введения дополнительного устройства параллельного токоограничения, состоящего из ПИ-регулятора тока, ограничителя напряжения, инвертора, задатчика тока, задатчика уровня ограничения, блокирующих диодов и ключа сброса, определенным образом соединенных между собой и подключенных через блокирующие диоды к общей точке устройства линеаризации характеристик ТП и ПИ-регулятора скорости.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого электропривода, где приняты следующие обозначения: 1 - тиристорный преобразователь (ТП), 2 - датчик тока (ДТ), 3 - двигатель (М), 4 - устройство импульсно-фазового управления (СИФУ), 5 - переключатель характеристик (ПХ), 6 - устройство линеаризации характеристик (УЛХ) преобразователя с двумя входами, 7 - ПИ-регулятор скорости (RC) двигателя, 8 - резистор (сопротивление на выходе RC), 9 - датчик скорости двигателя (может применяться кроме электромеханического типа также статический аналог), 10 - логическое переключающее устройство (ДПУ), осуществляющее реализацию способа раздельного управления группами тристоров ТП, 11 - задатчик скорости, 12 - устройство параллельного токоограничения, 13 - задатчик тока якоря двигателя, 14 - задатчик уровня ограничения, 15 - ПИ-регулятор тока, 16 - ограничитель напряжения, 17 - инвертор, 18, 19 - блокирующие диоды, 20 - ключ сброса конденсатора в ПИ-регуляторе тока.

В предлагаемом устройстве реверсивный тиристорный преобразователь 1 по входу подсоединен через датчик 2 тока к сети, а по выходу - к якорю двигателя 3, управляющие цепи тиристоров преобразователя соединены с СИФУ 4, вход которой подключен к переключателю 5 характеристик, который соединен своим входом с выходом УЛХ 6 преобразователя, первый вход которого подключен к ПИ-регулятору 7 скорости двигателя, через резистор 8, а второй вход - к датчику 9 скорости, к датчику 2 тока и УЛХ 6 преобразователя подключены два входа логического переключающего устройства 10, выходы которого соединены с переключателем 5 характеристик, СИФУ 4 и ключом сброса 20, при этом входы ПИ-регулятора 7 скорости подключены к задатчику 11 скорости и датчику 9, а между общей точкой ПИ-регулятора 7 скорости и УЛЗ 6 преобразователя включен выход дополнительного устройства 12 параллельного токоограничения, состоящего из задатчика 13 тока, задатчика 14 уровня ограничения, ПИ-регулятора 15 тока, ограничителя 16 напряжения, инвертора 17, блокирующих диодов 18, 19 и ключа 20 сброса, при этом входы регулятора 15 соединены с задатчиком 13 и датчиком 2 тока, а между его выходом и суммирующей точкой включен ограничитель 16, блокирующие диоды 18 и 19 подключены к выходам узлов 15 и 17, а ключ сброса 20 - к конденсатору в ПИ-регуляторе 15 тока.

Реверсивный электропривод работает следующим образом.

В соответствии с уровнем задающего сигнала, снимаемого с задатчика 11 скорости, и сигналом датчика 9 скорости на выходе преобразователя 1 устанавливается напряжение, прикладываемое к якорю двигателя 3. В переходных режимах (пуск, реверс, торможение) вступает в действие узел 12 параллельного токоограничения. При этом уставка токоограничения определяется задатчиком 13 и обратной связью по току с датчика 2 тока. Ограничитель 16 осуществляет ограничение напряжения на выходе 15, исключающее автоколебания и броски тока. Диоды 18, 19 блокируют (развязывают) между собой ПИ-регуляторы скорости и тока. Это исключает взаимное влияние их друг на друга по РС-цепям коррекции. Ключ 20 сброса используется для разряда в бестоковую паузу (определяющуюся задержкой ЛПУ 10) конденсатора ПИ-регулятора тока при переключении комплектов тиристоров "Вперед" и "Назад" преобразователя 1. Это исключает бросок тока, который может быть за счет остаточного напряжения на конденсаторе корректирующей РС-цепи. Ключ приводит указанное напряжение в "ноль" и момент переключения преобразователя происходит всегда при нулевых начальных условиях указанного конденсатора. В результате обеспечивается четкое стабильное токоограничение, что обеспечивает надежную работу электропривода без бросков тока и без искрения на коллекторе якоря двигателя. В отличие от структуры подчиненного регулирования электропривода, относящегося к САУ с последовательной коррекцией (последовательное включение регуляторов), структура с параллельным токоограничением обеспечивает лучшую динамику САУ.

Испытания предлагаемого устройства, проведенные во ВНИИР, дали положительные результаты.

Использование предлагаемого устройства планируется с 1995 г. в новых сериях электроприводов ЭПУ4.1 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Реверсивный тиристорный электропривод, содержащий тиристорный преобразователь и датчик тока, включенные в цепь питания двигателя постоянного тока, управляющие цепи тиристоров преобразователя соединены с выходом устройства импульсно-фазового управления, которое первым входом подключено к выходу переключателя характеристик, соединенному с выходом устройства линеаризации характеристик тиристорного преобразователя, первый вход которого соединен с выходом ПИ-регулятора скорости с ограничительным резистором в его выходной цепи, а второй вход с датчиком скорости, входы регулятора скорости соответственно соединены с задатчиком и датчиком скорости, выход устройства линеаризации характеристик преобразователя соединен с первым входом логического переключающего устройства раздельного управления группами тиристоров преобразователя, а его второй вход с датчиком тока, при этом два его выхода подключены соответственно к управляющему входу переключателя характеристик и к второму входу системы импульсно-фазового управления, третий вход которой соединен с выходом датчика тока, отличающийся тем, что введено устройство параллельного токоограничения, состоящее из ПИ-регулятора тока, ограничителя напряжения, инвертора, задатчика тока, задатчика уровня ограничения, блокирующих диодов и ключа сброса, при этом входы ПИ-регулятора тока соединены с задатчиком и датчиком тока, а выход с инвертором, блокирующие диоды одними выводами подключены к выходам ПИ-регулятора тока и инвертора, а другими соединены в общую точку, которая подключена к выходу ПИ-регулятора скорости, ограничитель напряжения соединен с ПИ-регулятором тока таким образом, чтобы обеспечить ограничение напряжения на выходе ПИ-регулятора тока, управляющий вход ограничителя подключен к задатчику уровня ограничения, ключ сброса подключен к ПИ-регулятору тока таким образом, чтобы обеспечить разряд его конденсатора в бестоковую паузу ПИ-регулятора тока, а управляющий вход ключа сброса соединен с третьим дополнительным выходом логического переключающего устройства раздельного управления группами тиристоров преобразователя.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru