CS246122B1

CS246122B1 - Electrical drives' revolutions and torsional moment independent control connection

Info

Publication number: CS246122B1
Application number: CS834532A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Kubista
Original assignee: Miroslav Kubista
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1986-10-16
Also published as: CS453283A1

Abstract

Zapojeni je vhodná pro pohony lodní propulse nebo palubních mechanismů, ale je použitelná i v jiných oborech, kde je požadována hluboká otácková regulace a je možno k napájení kotev použít proudového zdroje. Zapojení je uspořádáno tak, že budící vinutí pohonu je spojeno s výstupem zesilovače buzení přes snímač buzení, kdežto vstupy zesilovače buzení jsou spojeny jednak s výstupem snímače otáček, jednak s výstupem prvku pro nastavení žádaná hodnoty otáček, jednak s výstupem snímače buzení a jednak s výstupem prvku pro nastavení žádaná hodnoty momentu, přičemž ke kotvě pohonu je paralelná připojen zkratový spínač, který je na vstupu připojen na vystup řídicího obvodu, na jehož vstupy jsou jednotlivě připojeny výstupy snímače, otáček, snímače buzení, snímače nulová žádané hodnoty otáček a snímače nulové žádané hodnoty momentu.The connection is suitable for propulsion actuators or onboard mechanisms, but is applicable in other fields where it is required deep speed control and possible use a power source to power the anchors. The wiring is arranged so as to drive the winding drive is connected to the output of the field amplifier via the excitation sensor, while the amplifier inputs excitation is connected to output encoders with the output of the element to set the speed setpoint, as well with excitation sensor output and output torque reference setting element wherein the armature armature is parallel a short-circuit switch connected to the input is connected connected to the control circuit output, on whose inputs are individually connected to outputs sensors, revolutions, excitation sensors, sensors zero speed and sensor setpoint torque zero setpoint.

Description

Zapojeni je vhodná pro pohony lodní propulse nebo palubních mechanismů, ale je použitelná i v jiných oborech, kde je požadována hluboká otácková regulace a je možno k napájení kotev použít proudového zdroje. Zapojení je uspořádáno tak, že budící vinutí pohonu je spojeno s výstupem zesilovače buzení přes snímač buzení, kdežto vstupy zesilovače buzení jsou spojeny jednak s výstupem snímače otáček, jednak s výstupem prvku pro nastavení žádaná hodnoty otáček, jednak s výstupem snímače buzení a jednak s výstupem prvku pro nastavení žádaná hodnoty momentu, přičemž ke kotvě pohonu je paralelná připojen zkratový spínač, který je na vstupu připojen na vystup řídicího obvodu, na jehož vstupy jsou jednotlivě připojeny výstupy snímače, otáček, snímače buzení, snímače nulová žádané hodnoty otáček a snímače nulové žádané hodnoty momentu.The wiring is suitable for propulsion propulsion or airborne mechanisms, but it is also applicable in other fields where deep speed control is required and the power supply can be used to power the anchors. The wiring is arranged so that the drive winding of the drive is connected to the excitation amplifier output via the excitation sensor, while the excitation amplifier inputs are connected both to the output of the speed sensor and to the output of the speed setpoint adjuster. A torque switch is connected in parallel to the drive armature, which is connected to the output of the control circuit, the inputs of which are connected to the outputs of encoder, speed, excitation sensors, zero speed reference sensors and zero reference sensors. torque values.

Vynález se týká zapojení pro nezávislé ovládání otáSek a kroutícího momentu elektického pohonu realizovaného pomocí cize buzeného motoru napájeného z proudového zdroje.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a circuit for independent control of the speed and torque of an electric drive realized by means of a non-excited motor powered by a power source.

Podle dosavadní praxe při realizaci plynule regulovaných elektrických pohonů, například manipulačních vrátků na technických plavidlech nebo u propulse plavidel, jsou jednotlivé pohony napájeny ze zdroje konstantního napětí. Regulace otáček pro celý pracovní rozsah se provádí dvoustupňové, podle systému Ward-Leonard, to je nejprve změnou napětí na kotvě při konstantním budícím proudu motoru a pak změnou budícího proudu při konstatntím napětí kotvy. Proti přetížení je nutno stroje chránit nadproudovými ochranami, které buá stroje při nadměrné®· zatížení odpojují, nebo zvláštními regulačními obvody omezují výkon motoru tak, aby nedošlo k jeho poškození, případně k poškození poháněného zařízení, například nadměrným kroutícím momentem, nebo tahem lan.According to the current practice of realizing continuously regulated electric drives, for example, handling winches on technical craft or propulsion vessels, the individual drives are supplied from a constant voltage source. The speed control for the entire working range is done in two stages, according to the Ward-Leonard system, that is, by first varying the voltage at the armature at a constant excitation current of the motor and then by changing the excitation current at a constant anchor voltage. The machines must be protected against overloading by overcurrent protection, which either disconnects the machine under excessive load, or limits the engine power with special control loops so as not to damage it or eventually damage the driven equipment, such as excessive torque or rope pull.

Regulace otáček je prováděna pomocí regulátoru napětí na kotvě pohonného motoru. Regulátor napětí se používá rotační, například dynamo, amplidyn, nebo nově s ohledem na vyšší energetickou účinnost, používá se řízený křemíkový usměrňovač - měnič. Tyto měniče musí být dimensovány na celý průchozí výkon, jeou složité, finančně nákladné, rozměrné, poruchové, vyžadují chlazení a v případě použití tyristorových měničů působí rušivě na napájecí energetickou soustavu, zejména na lodní síť s omezeným vikonem.The speed is controlled by a voltage regulator on the armature of the drive motor. The voltage regulator is used rotary, for example dynamo, amplidyn, or newly with regard to higher energy efficiency, a controlled silicon rectifier - converter is used. These converters must be dimensioned for the full throughput, complex, costly, bulky, fault-requiring, require cooling and, if thyristor converters are used, interfere with the power supply system, especially the shipping network with limited vicon.

Shora uvedené nevýhody dosud používaných způsobů odstraňuje zapojení pro nezávislé ovládání otáček a kroutícího momentu elektrického pohonu podle vynálezu, jehož podstatou je, že budící vinutí pohonu je spojeno s výstupem zesilovače buzení přes snímač budícího proudu, kdežto vetupy zesilovače buzení jsou spojeny jednak s výstupem snímače otáček, jednak s výstupem prvku pro nastavení žádané hodnoty otáček, jednak s výstupem snímače buzení a jednak a výstupem pro nastavení žádané hodnoty momentu, přičemž ke kotvě pohonu je paralelně připojen zkratovací spínač, který je na vstupu připojen na výstup řídícího obvodu, na jehož vstupy jsou připojeny výstupy snímače otáček, snímače buzení, snímače nulové žádané hodnoty otáček snímače nulové žádané hodnoty momentu.The above mentioned disadvantages of the methods used so far eliminate the circuit for independent control of the speed and torque of the electric drive according to the invention, which is based on the fact that the drive winding of the drive is connected to the output of the excitation amplifier through the excitation current. , on the one hand with the output of the speed setpoint adjuster, on the other hand with the output of the excitation sensor and on the other hand and with the output for setting the torque setpoint, the shorting switch is connected in parallel to the drive armature. the outputs of the speed sensor, the excitation sensor, the zero speed reference of the torque zero speed sensor are connected.

Výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v dosažení vyššího účinku a v možnosti provádět regulaci otáček a kroutícího momentu pouze pomocí regulátoru v obvodu buzení, kde je potřebný výkon v řádu procenta výkonu přenášeného obvodem kotyy. V důsledku toho odpadnou výkonové regulátory v obvodu kotvy a jejich funkci převezmou regulátory v obvodu buzení, které jsou však dimenzovány tak, aby jmenovitých hodnot, bylo dosaženo již při 1/4 až 1/2 napájecího napětí, takže se dociluje krátkodobého přebuzení. Celý otáčkový i momentový rozsah motoru lze pokrýt jediným regulačním systémem s nepatrnou spotřebou energie v budícím obvodu.The advantage of the circuit according to the invention is to achieve a higher effect and to be able to control the speed and torque only by means of a regulator in the excitation circuit, where the power required is in the order of a percentage of the power transmitted by the kotyy circuit. As a result, the power regulators in the armature circuit are eliminated and their function is taken over by the controllers in the field circuit, which are however dimensioned so that the nominal values are already reached at 1/4 to 1/2 of the supply voltage, so that short-time overloading is achieved. The entire motor speed and torque range can be covered by a single control system with low power consumption in the excitation circuit.

Současně odpadají silové ochranné obvody v obvodu kotev motorů, dosud nutné pro ochranu před přetížením. Použitý systém chrání pohon automaticky proti přetížení proudem i proběhnutí otáček za každého pracovního režimu. Každý pohon je schopen funkce ve čtyřkvadrantovém pracovním režimu včetně hospodárné rekuperace energie v brzdném režimu, pokud rekuperovanou energii spotřebuje jiný pohon obvodu.At the same time, the power protective circuits in the motor armature circuit, which are still necessary for overload protection, are eliminated. The system used automatically protects the drive against power overload and revolutions under any operating mode. Each drive is capable of operation in a four-quadrant operating mode, including economical recovery of energy in braking mode when another circuit drive consumes the recovered energy.

Příklad zapojení pro nezávislé ovládání otáček a kroutícího momentu elektrického pohonu je schematicky znázorněn na připojeném obrázku. V příkladu uvedené uspořádání tří pohonů není podmínkou a může být použito méně i více pohonů v jedné proudové smyčce.An example of wiring for independent control of the speed and torque of an electric drive is shown schematically in the attached figure. In the example, the arrangement of the three drives is not a requirement and fewer or more drives in a single current loop can be used.

-Zapojení je uspořádáno tak, že výstup prvku 15 pro nastavení žádané hodnoty otáček je spojen se vstupem zesilovače 13 buzení. Obdobně je spojen výstup prvku 16 pro nastaveni žádané hodnoty momentu se vstupem zesilovače 13 buzení. Na vstup zesilovače 13 buzení jsou kromě tohc připojeny i výstupy snímače 11 otáček a snímače 12 buzení. Na výstup zesilovače JX buzení je připojeno budící vinutí 10 pohonu v sérii se snímačem 12 buzení. Vstupy řídícího obvodu X£ jsou spojeny s výstupy snímače 11 otáček, snímače 12 buzení, dále sní246122 mače 17 nulové žádané hodnoty otáček a-snímače 18 nulové žádané hodnoty momentu. Výstup řídícího obvodu 14 je spojen se vstupem zkratového spínače 12* Výstup zkratovacího spínače 19 je paralelné připojen ke kotvě 1 pohonu. Kotva 2 druhého pohonu a kotva 1 třetího pohonu jsou zapojeny do serie s kotvou 1 pohonu. Ke kotvě 2 druhého pohonu a ke kotvě 1 třetího pohonu jsou paralelně připojeny výstupy zkratovacího obvodu 29 druhého pohonu a zkratovacího obvodu 39 třetího pohonu. Budící vinutí 20 druhého pohonu a budící vinutí 30 třetího pohonu, snímač 21 otáček druhého pohonu a snímač 32 buzení třetího pohonu a ostatní v obrázku neznázorněné prvky druhého a třetího pohonu jsou zapojeny analogicky se zapojením výše popsaného zapojení prvků prvého pohonu.The wiring is arranged such that the output of the speed setpoint element 15 is coupled to the input of the excitation amplifier 13. Similarly, the output of the torque reference element 16 is coupled to the input of the excitation amplifier 13. In addition to this, the outputs of the encoder 11 and the encoder 12 are connected to the input of the excitation amplifier 13. An excitation winding 10 of the drive in series with the excitation sensor 12 is connected to the output of the excitation amplifier JX. The inputs of the control circuit X6 are coupled to the outputs of the speed sensor 11, the excitation sensor 12, and the downstream torque reference zero encoder 18. The output of the control circuit 14 is connected to the input of the short-circuit switch 12 * The output of the short-circuit switch 19 is connected in parallel to the armature 1 of the drive. The second drive armature 2 and the third drive armature 1 are connected in series with the drive armature 1. Outputs of the second drive short circuit 29 and the third drive short circuit 39 are connected in parallel to armature 2 of the second drive and armature 1 of the third drive. The second drive excitation winding 20 and the third drive excitation winding 30, the second drive speed sensor 21, and the third drive excitation sensor 32, and the other second and third drive elements not shown in the figure, are connected analogously to the connection of the first drive elements described above.

Funkce zapojení spočívá v porovnávání skutečně dosažených hodnot otáček indikovaných snímačem 11 otáček, s hodnotou nastavenou prvkem 15 pro nastavení žádané hodnoty otáček a nezávisle v porovnávání skutečně dosaženého momentu indikovaného snímačem 12 buzení s prvkem 16 pro nastavení žádané hodnoty momentu v zesilovači 13 buzení. Zesilovač 13 buzení nastaví budící proud na hodnotu, při které je splněna nejdříve dosažená rovnost jedné z porovnávaných dvojic signálů. Zkratovací spínač T9 je automaticky zapínán řídícím obvodem 14. jsou-li otáčky a budící proud blízké nule a je-li současně nastavena žádaná hodnota ptáček prvkem 15 pro nastavení této hodnoty a nulový moment nastaven prvkem 16 pro nastavení žádáné hodnoty momentu. Signál o dosažení nulových žádaných hodnot otáček a kroutícího momentu dodávají řídícímu obvodu 14 snímač 17 nulové žádané hodnoty otáček a snímač 18 nulová žádané hodnoty momentu.The engagement function consists in comparing the actually achieved speed values indicated by the speed sensor 11 with the value set by the speed reference element 15 and independently comparing the actually achieved torque indicated by the excitation sensor 12 with the torque setting element 16 in the excitation amplifier 13. The excitation amplifier 13 sets the excitation current to a value at which the first achieved equality of one of the matched signal pairs is met. The short circuit switch T9 is automatically switched on by the control circuit 14 when the speed and the excitation current are close to zero and at the same time the bird setpoint is set by the value setting element 15 and the zero torque is set by the torque setting element 16. The zero speed and torque reference signal is supplied to the control circuit 14 by the zero speed reference sensor 17 and the zero speed reference sensor 18.

Zkratováním kotvy 1 prvního pohonu je pohon vyřazen a kotva 1 prvního je současně chráněna proti ohřevu protékajícím proudem. Funkce na obrázku znázorněného druhého a třetího pohonu, případně i dalších neznázorněných pohonů, je. shodná s pohonem, popsaným jako příklad.By shortening the armature 1 of the first drive, the drive is disengaged and the armature 1 of the first is simultaneously protected against heating by the flowing current. The function of the second and third actuators shown in the figure and possibly other actuators, not shown, is. identical to the drive described as an example.

Zapojení podle vynálezu je vhodné pro pohony lodní propulse nebo palubních mechanismů, je však použitelné i v jiných oborech, kde je požadována hluboká otáčková a momentová regulace a kde je možno k napájení kotev pohonů použít proudového zdroje.The circuit according to the invention is suitable for propulsion propulsion or onboard mechanisms, but is also applicable in other fields where deep speed and torque control is required and where a power source can be used to power the drive anchors.

Claims

Circuit for independent control of the speed and torque of an electric drive whose anchor is connected to a power source, characterized in that the drive excitation winding (10) is connected to the output of the excitation amplifier (13) via the excitation sensor (12), 13) the excitation is connected both to the output of the speed sensor (11), to the output of the speed reference element (15), to the output of the excitation sensor (12) and to the output of the torque reference element (16), a shorting switch (19) is connected in parallel to the drive armature (1), which is connected to the output of the control circuit (14) at the inputs of which the outputs of the speed sensor (11), sensors (12), excitation, sensors ( 17) zero speed reference and zero torque reference sensor (18).