RU2456741C1 - Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока - Google Patents
Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456741C1 RU2456741C1 RU2011109624/07A RU2011109624A RU2456741C1 RU 2456741 C1 RU2456741 C1 RU 2456741C1 RU 2011109624/07 A RU2011109624/07 A RU 2011109624/07A RU 2011109624 A RU2011109624 A RU 2011109624A RU 2456741 C1 RU2456741 C1 RU 2456741C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rectified
- thyristor converter
- electric motor
- current
- emf
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в тиристорных электроприводах постоянного тока с двухзонным регулированием скорости, работающих с ускорением под нагрузкой, в частности, в электроприводах клетей станов горячей и холодной прокатки. Техническим результатом является обеспечение минимально возможного запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя при сохранении высоких динамических свойств и показателей надежности электропривода, высокого коэффициента мощности в установившемся режиме работы под нагрузкой. В способе управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока заданное значение выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя снижают на заданную величину. Снижение заданного значения выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя осуществляют в момент t0 подачи сигнала на ускорение электропривода под нагрузкой, а после окончания времени переходного процесса тока электродвигателя, определяемого по зависимости t3=t0+a 2.Тт, где а - отношение постоянных времени контуров скорости и тока, TT - постоянная времени контура тока, заданное значение выпрямленной ЭДС повышают до номинального уровня. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в тиристорных электроприводах постоянного тока с двухзонным регулированием скорости, работающих с ускорением поднагрузкой, в частности, в электроприводах клетей станов горячей и холодной прокатки.
Известен способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока, при котором задают величину уставки скорости вращения на регулятор скорости, измеряют скорость вращения электродвигателя и по результатам измерения формируют величину уставки тока на регулятор тока якоря, измеряют ток якоря электродвигателя и по результатам измерения формируют управляющее напряжение для управления напряжением электродвигателя, формируют задающее напряжение, измеряют выходное напряжение регулятора тока якоря, сравнивают его с задающим напряжением, формируют управляющее воздействие на контур регулирования тока возбуждения электродвигателя, измеряют ток возбуждения электродвигателя, задающее напряжение формируют пропорциональным номинальной выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя и подают его на регулятор выпрямленной ЭДС, сравнение выходного напряжения регулятора тока якоря ведут с задающим напряжением регулятора выпрямленной ЭДС, а управляющее воздействие на контур регулирования тока возбуждения электродвигателя формируют по результатам сравнения выходного напряжения регулятора выпрямленной ЭДС и измеренного тока возбуждения электродвигателя (см. Патент РФ № 2095931, МПК6 Н02Р 5/06).
Недостатком известного способа является необходимость поддержания значительного запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, питающего якорную цепь электродвигателя, выбираемого исходя из условия обеспечения безаварийной работы и требуемого качества регулирования скорости при работе электродвигателя в динамических режимах. Согласно способу осуществляется двухзонное зависимое регулирование скорости в функции выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя. В соответствии с этим в установившемся режиме работы под нагрузкой в зоне ослабления потока возбуждения поддерживается заданное номинальное значение выпрямленной ЭДС. Однако в динамическом режиме разгона электропривода под нагрузкой возникает перерегулирование выпрямленной ЭДС. Это связано с тем, что быстродействие двухконтурной системы регулирования ЭДС по каналу обмотки возбуждения ниже быстродействия двухконтурной системы регулирования скорости по каналу якорной цепи. Следовательно, в указанном динамическом режиме нарастание выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя в якорной цепи происходит значительно быстрее, чем автоматическое регулирование выпрямленной ЭДС, осуществляемое по каналу обмотки возбуждения. Поддержание значительного запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя приводит к снижению коэффициента мощности и ухудшению энергетических характеристик электропривода.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока в системе двухзонного регулирования скорости в функции выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, по которому заданное значение выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, при достижении которого начинают ослабление потока возбуждения электродвигателя, устанавливают ниже номинального значения на величину (JЭ/(k1·TT·a)ICTmax), где LЭ - эквивалентная индуктивность цепи выпрямленного тока. ТТ - постоянная времени контура тока, а - отношение постоянных времени контуров скорости и тока, k1 - коэффициент, k1=1,4 и k1=1,05 - для одно- и двукратноинтегрирующей систем автоматического регулирования скорости, соответственно, ICTmax - максимальный ток статической нагрузки, а при ударном приложении нагрузки это значение повышают до номинального уровня по апериодическому закону второго порядка преобразователя (см. патент РФ №2154892, МПК7 Н02Р 5/06).
Недостатком известного способа является то, что он не позволяет исключить перерегулирование выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя в динамическом режиме разгона электропривода под нагрузкой. Такой режим характерен для электроприводов клетей станов горячей и холодной прокатки во время ускорения при наличии металла в валках клети. Перерегулирование выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя возникает в начальный момент ускорения электродвигателя вследствие дополнительного падения напряжения в индуктивном сопротивлении цепи выпрямленного тока. Величина перерегулирования составляет 15-18% номинальной выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя. Для безаварийной отработки данного режима необходим дополнительный запас выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, также составляющий 15-18% номинальной выпрямленной ЭДС. Это приводит к увеличению потребления реактивной мощности и, как следствие, ухудшению энергетических характеристик электропривода и дополнительным потерям электрической энергии.
Технический результат предлагаемого изобретения - уменьшение запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя за счет исключения ее перерегулирования в динамическом режиме разгона электропривода под нагрузкой.
Технический результат достигается тем, что в известном способе управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока в системе двухзонного регулирования скорости в функции выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, по которому заданное значение выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя снижают на величину (LЭ/(k1·TT·a)ICTmax). где LЭ - эквивалентная индуктивность цепи выпрямленного тока, ТТ - постоянная времени контура тока, а - отношение постоянных времени контуров скорости и тока, k1 - коэффициент, k1=1,4 и k1=1,05 - для одно- и двукратноинтегрирующей систем автоматического регулирования скорости, соответственно, ICTmax - максимальный ток статической нагрузки, согласно изобретению снижение заданного значения выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя осуществляют в момент t0 подачи сигнала на ускорение электропривода под нагрузкой, а после окончания времени переходного процесса тока электродвигателя, определяемого по зависимости t3=t0+a 2·TT, заданное значение выпрямленной ЭДС повышают до номинального уровня.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
- снижение заданного значения выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя при появлении сигнала на ускорение под нагрузкой;
- повышение заданного значения выпрямленной ЭДС до номинального уровня после окончания заданного времени переходного процесса тока электродвигателя, определяемого по зависимости t3=t0+а 2·ТТ, где t0 - момент подачи сигнала на ускорение электропривода под нагрузкой.
Данные отличительные признаки в опубликованных ранее технических решениях не обнаружены.
В заявляемом способе указанные отличительные признаки позволяют снизить значение выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя в начальный момент ускорения электропривода под нагрузкой на величину, достаточную для отработки данного динамического режима без превышения выпрямленной ЭДС номинального значения (без перерегулирования), и одновременно обеспечить автоматическое поддержание выпрямленной ЭДС на заданном номинальном уровне при дальнейшем ускорении электропривода. В результате этого обеспечивается возможность уменьшения запаса выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя при сохранении высоких динамических свойств и показателей надежности электропривода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока;
на фиг.2 представлена схема логического элемента 7;
на фиг.3 представлены кривые переходных процессов задания скорости, скорости и тока электродвигателя, выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, максимальной выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя (при нулевом угле управления) в режиме разгона под нагрузкой при применении заявляемого способа;
на фиг.4 - аналогичные зависимости по способу, принятому за прототип.
Устройство (фиг.1), реализующее заявляемый способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока, содержит регулятор 1 выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, в цепь обратной связи которого включен блок 2 ограничения. Первый вход регулятора 1 выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя подключен к выходу датчика 3 выпрямленной ЭДС, а второй - к выходу управляемого ключа 4, входы 5 и 6 которого соединены с выходами первого 7 и второго 8 источников задающего напряжения, соответственно. Управляющий вход управляемого ключа 4 соединен с выходом логического элемента 9, первый вход 10 которого предназначен для подключения сигнала задания на ускорение электродвигателя под нагрузкой, а второй вход 11 подключен к выходу таймера 12, соединенного своим входом с входом 10 логического элемента 9.
Логический элемент 9 (фиг.2) реализует функцию «ЗАПРЕТ ПО Х2», соответствующую логическому уравнению Y=X1&
, где Х1 и Х2 - логические функции (1 либо 0) на входах 10 и 11, соответственно, а Y - выходная логическая функция. Остальные элементы, входящие в состав устройства (фиг.1), представляют собой общеизвестные в области электротехники блоки, которые могут быть выполнены с помощью элементов аналоговой блочной системы регуляторов (см. Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1988 - С.126-142), либо аппаратно-программным способом в структуре управляющих контроллеров (см. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования. - М.: Солон-Пресс, 2008 - 256 с.).
На фиг.3, фиг.4 представлены кривые переходных процессов скорости ω и ее задания ω0, тока якоря i электродвигателя, выпрямленной ЭДС ed тиристорного преобразователя, максимальной выпрямленной ЭДС ed0 тиристорного преобразователя при нулевом угле управления.
Кривые (фиг.3, фиг.4) отражают качественную картину переходных процессов при ускорении электродвигателя под нагрузкой от начальной скорости ω1 до скорости ω2 в интервале времени t1÷t3. Переходные процессы соответствуют процессам в двухконтурной системе автоматического регулирования скорости при настройке на модульный оптимум.
Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока осуществляют следующим образом.
В установившемся режиме работы под нагрузкой с установившимся током I1 (до момента t0 (фиг.3) подачи сигнала на ускорение электропривода под нагрузкой) сигнал «Ускорение под нагрузкой» на входе 10 логического элемента 9 (фиг.1) и сигнал 11 на выходе таймера 12 равны нулю. В соответствии с логической функцией «ЗАПРЕТ ПО Х2», выходной сигнал логического элемента 9, подаваемый на управляющий вход управляемого ключа 4, равен нулю. Контакт управляемого ключа 4 находится в положении, при котором замкнут вход 5, соответственно на вход регулятора 1 выпрямленной ЭДС с выхода первого источника 7 задающего напряжения подается сигнал, пропорциональный номинальной выпрямленной ЭДС EdH. Таким образом, до начала разгона электропривода обеспечивается автоматическое поддержание выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя на номинальном уровне EdH.
При появлении сигнала «Ускорение под нагрузкой» на входе 10 логического блока 9 сигнал на его выходе становится равным единице и контакт управляемого ключа 4 переключается на вход 6. Соответственно на вход регулятора 1 выпрямленной ЭДС с выхода второго источника 8 задающего напряжения подается сигнал Ed1=EdH-(LЭ/k1·TT·а)ICTmax). Входной сигнал регулятора 1 выпрямленной ЭДС уменьшается на величину динамического перерегулирования выпрямленной ЭДС в начале разгона. В результате в промежутке времени t0÷t1 (фиг.3) выпрямленная ЭДС ed тиристорного преобразователя снижается до уровня Ed1. Одновременно в момент времени t0 подается сигнал на включение таймера 12, который по окончании заданного времени отсчета, определяемого по зависимости t3=t0+a 2·ТТ, подает сигнал на вход 11 логического блока 9. В соответствии с логической функцией «ЗАПРЕТ ПО X2» сигнал на выходе блока 9 становится равным нулю, контакт управляемого ключа 4 переключается на вход 5, и на вход регулятора 1 выпрямленной ЭДС подается сигнал EdH, соответствующий номинальной выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя. Выпрямленная ЭДС ed в интервале времени t1÷t2 (фиг.3) повышается до номинального уровня EdH. Таким образом, в заявляемом способе обеспечивается переходный процесс выпрямленной ЭДС ed тиристорного преобразователя без превышения номинального значения.
Максимальная выпрямленная ЭДС Edmax (фиг.3) за весь период ускорения электродвигателя под нагрузкой не превышает номинального значения (Edmax=EdH). Это позволяет уменьшить выпрямленную ЭДС тиристорного преобразователя при нулевом угле управления Ed0(1) на величину ΔEd=LЭ/(k1·TT·a)ICTmax максимального перерегулирования в начальный момент ускорения под нагрузкой, составляющую 15-18% номинальной выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя. Запас выпрямленной ЭДС ΔEd0(1) снижается на ту же величину, т.е. до минимально возможного значения, которое определяется составляющими на отклонения напряжения сети (до 10%) и безопасное инвертирование реверсивного тиристорного преобразователя (25% номинальной выпрямленной ЭДС).
При настройке двухконтурной системы автоматического регулирования скорости на модульный оптимум реальная кривая скорости ω отстает от кривой задания ω0. Длительность промежутка времени t0÷t1 (фиг.3) зависит от момента инерции электропривода и при принятой настройке определяется по зависимости t3=t0+а 2·TT. Это время является заданным временем t3 отсчета таймера 12 и для электроприводов клетей прокатных станов, имеющих значительные массы валков, механически соединенных с валом электродвигателя (и соответственно большие моменты инерции), составляет 0,5÷1 с. Этого времени достаточно для осуществления регулирования выпрямленной ЭДС по цепи возбуждения, т.е. для осуществления заявляемого способа.
При осуществлении способа управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока, принятого за прототип, в момент времени t1 (фиг.4), соответствующий началу ускорения электродвигателя, возникает динамическое превышение (перерегулирование) выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя (интервал времени t1÷t2 на фиг.4). Величина этого перерегулирования составляет 15-18% номинальной выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, соответственно максимальное значение выпрямленной ЭДС Edmax=(1,15÷1,18)EdH. В связи с этим величина запаса выпрямленной ЭДС ΔEd0(2), необходимого для безаварийной отработки данного динамического режима, превышает запас выпрямленной ЭДС в заявляемой системе на 15-18%. Это приводит к дополнительным потерям электрической энергии, связанным с потреблением реактивной мощности.
При осуществлении заявляемого способа обеспечивается минимально возможный запас выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, что обеспечивает высокий коэффициент мощности в установившемся режиме работы под нагрузкой и соответственно снижение потерь электрической энергии, связанных с потреблением реактивной мощности.
Claims (1)
- Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока в системе двухзонного регулирования скорости в функции выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя, по которому заданное значение выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя снижают на величину (LЭ/(k1·TT·а)ICTmax), где LЭ - эквивалентная индуктивность цепи выпрямленного тока, TT - постоянная времени контура тока, а - отношение постоянных времени контуров скорости и тока, k1 - коэффициент, k1=l,4 и k1=1,05 - для одно- и двукратноинтегрирующей систем автоматического регулирования скорости соответственно, ICTmax - максимальный ток статической нагрузки, отличающийся тем, что снижение заданного значения выпрямленной ЭДС тиристорного преобразователя осуществляют в момент t0 подачи сигнала на ускорение электропривода под нагрузкой, а после окончания времени переходного процесса тока электродвигателя, определяемого по зависимости t3=t0+a2·TT, заданное значение выпрямленной ЭДС повышают до номинального уровня.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011109624/07A RU2456741C1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011109624/07A RU2456741C1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456741C1 true RU2456741C1 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011109624/07A RU2456741C1 (ru) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456741C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB814458A (en) * | 1954-11-22 | 1959-06-03 | Igranic Electric Co Ltd | Improvements in or relating to adjustable voltage drives for electric motors |
| EP0331259A1 (en) * | 1988-03-04 | 1989-09-06 | Whirlpool Europe B.V. | Control circuit for a permanent magnet or constant excitation direct current motor, particularly for washing machines |
| SU1534720A2 (ru) * | 1987-08-19 | 1990-01-07 | Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электрических Машин Постоянного Тока Прокопьевского Завода "Электромашина" | Двухзонный вентильный электропривод |
| RU2095930C1 (ru) * | 1993-07-15 | 1997-11-10 | Акционерное общество открытого типа Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения | Электропривод с адаптивным регулированием тока |
| RU2154832C2 (ru) * | 1995-04-03 | 2000-08-20 | Байотрин Интеллекчуал Пропертиз Лимитид | Способ оценки состояния органа по определению изоферментов глутатионовой s-трансферазы и набор для осуществления способа |
| RU2154892C1 (ru) * | 1999-06-01 | 2000-08-20 | ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока |
| US7583047B2 (en) * | 2004-07-14 | 2009-09-01 | Siemens Ag Osterreich | Quenching device for a converter bridge with line regeneration |
-
2011
- 2011-03-14 RU RU2011109624/07A patent/RU2456741C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB814458A (en) * | 1954-11-22 | 1959-06-03 | Igranic Electric Co Ltd | Improvements in or relating to adjustable voltage drives for electric motors |
| SU1534720A2 (ru) * | 1987-08-19 | 1990-01-07 | Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Электрических Машин Постоянного Тока Прокопьевского Завода "Электромашина" | Двухзонный вентильный электропривод |
| EP0331259A1 (en) * | 1988-03-04 | 1989-09-06 | Whirlpool Europe B.V. | Control circuit for a permanent magnet or constant excitation direct current motor, particularly for washing machines |
| RU2095930C1 (ru) * | 1993-07-15 | 1997-11-10 | Акционерное общество открытого типа Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения | Электропривод с адаптивным регулированием тока |
| RU2154832C2 (ru) * | 1995-04-03 | 2000-08-20 | Байотрин Интеллекчуал Пропертиз Лимитид | Способ оценки состояния органа по определению изоферментов глутатионовой s-трансферазы и набор для осуществления способа |
| RU2154892C1 (ru) * | 1999-06-01 | 2000-08-20 | ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока |
| US7583047B2 (en) * | 2004-07-14 | 2009-09-01 | Siemens Ag Osterreich | Quenching device for a converter bridge with line regeneration |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102010005008A1 (de) | Elektrowerkzeug | |
| DE102013016337A1 (de) | Motorregelvorrichtung zum auswählen einer pwm-frequenz zur verwendung derselben | |
| DE102007048081A1 (de) | Verfahren und System zum Verbessern der Genauigkeit eines Spannungsreglers in Wechselstromgeneratoren von Fahrzeugen | |
| US6559611B1 (en) | Method for starting a load by engine-driven generator and engine-driven generator | |
| US8823297B2 (en) | Method of control implemented in a variable speed drive for controlling the deceleration of an electric motor in the case of power outage | |
| JP2013233610A (ja) | 工作機械の暖機運転制御装置 | |
| RU2456741C1 (ru) | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока | |
| KR20050003998A (ko) | 유도전동기의 구동방법 및 구동장치 | |
| US5461296A (en) | Bumpless rotating start | |
| JP2015533663A (ja) | ねじ回しを制御する方法、及びねじ回し | |
| JPS62131783A (ja) | 他励直流駆動電動機の制御方法および装置 | |
| RU2154892C1 (ru) | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока | |
| TWI232840B (en) | Take-up device | |
| DE102016121378A1 (de) | Intelligente lastbank und erregungssteuerung | |
| RU2239936C2 (ru) | Способ управления током возбуждения синхронного электродвигателя | |
| RU2457611C1 (ru) | Способ управления потоком возбуждения электродвигателя постоянного тока в системе двухзонного регулирования скорости | |
| US7388342B2 (en) | System and method for controlling a motor using forced speed control | |
| RU2281525C1 (ru) | Устройство для испытания машины постоянного тока | |
| RU2095931C1 (ru) | Способ управления электроприводом постоянного тока | |
| RU2821417C1 (ru) | Устройство пуска асинхронного двигателя от дизель-генераторной установки | |
| US3007104A (en) | Electrical control apparatus | |
| EP0216143A2 (de) | Schaltungsanordnung zur Steuerung des Anlaufens und Abbremsens von Drehstrom-Asynchronmotoren und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Schaltungsanordnung | |
| CN112740535B (zh) | 对三相电机进行转速调节的方法、控制装置和三相电机 | |
| DE69914573T2 (de) | Magnetische Beheizungssystem | |
| SU886178A1 (ru) | Двухзонный вентильный электропривод |