SU1141552A1

SU1141552A1 - Reversible rectifier drive

Info

Publication number: SU1141552A1
Application number: SU833682590A
Authority: SU
Inventors: Александр Григорьевич Иванов; Виталий Федорович Шепелин; Владислав Алексеевич Алексеев; Игорь Иванович Ушаков
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1983-12-30
Publication date: 1985-02-23

Abstract

РЕВЕРСИВНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель , корна обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю , блок регулировани скорости и тока, входы которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через блок управлени подключен к входу системы импульсно-фазового шравлени тиристорным преобразователем, отличающийс тем что, с целью улучшени динамических характеристик электропривода, в него дополнительно введены выпр митель и нелинейное звено с зоной нечувствительности , при этом вход выпр мител подключен к тахогенератору, а его выход через нелинейное звено с зоной нечувствительности соединен с входом блока управлени .REVERSIBLE VENTILATION ELECTRIC DRIVE, containing an electric motor, the main winding of which is connected to a thyristor converter, a speed and current control unit, the inputs of which are connected to a speed setter, a tachogenerator and a current sensor, and the output through a control unit is connected to the system input of a pulse-phase etching sensor and a current sensor using a control unit connected to the input of the system by pulse-phase mapping by a thyristor transformer and a current sensor using a control unit. the fact that, in order to improve the dynamic characteristics of the electric drive, a rectifier and a nonlinear link with dead zone are additionally introduced into it elnosti, the input rectifier is connected to a tachogenerator, and the output through a nonlinear element with a dead zone is connected to the input of the control unit.

Description

1 - 1 Изобретение относитс к электро- технике и может быть использовано в реверсивных вентильных электроприводах посто нного и переменного тока Известен реверсивный электропривод- , содержащий вьтр мительно-инверторный тиристорный преобразователь, блок регулировани скорости и тока, входы которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через управл ющий орган подключен на вход системы импульсного-фазового управлени вьшр мителем. В двигательном режиме электропривода группа тиристоров преобразовател подключенна к сети , работает вьтр мителем, а группа тиристоров, подключенна к двигателю , инвертором. При торможении электропривода режим работы тиристоров преобразовател мен етс о При холостом ходе двигател в процессе отработки рассогласовани по.скорости смена режимов работы преобразовател происходит практичес ки мгновенно (отсутствует блокировка по току), При этом переключение режимов работы групп тиристоров может совпасть с моментом, когда наибольша амплитуда пульсации напр жени на выходе выпр мител совпадает с наибольшим провалом противо-ЭДС и возникав; неуправл емый бросок тока, определ емый разностью их мгно венных значений, которьй может достичь не только максимального тока двигател , но даже и ттоевысить устав ку срабатывани токовой защиты. Брос ки тока вызывают также дополнитель-: ный нагрев двигател . Особенно отчетливо данное вление про вл етс на высоких скорост х-, где ЭДС двигател достаточно веЛика. Дл устранени данных йлений характеристики системы импульсно-фа 3оного управлени вьтр мител в дви гательном и тормозном режимах следует раздвинуть таким образом, чтобы напр жение на выходе вьтр мител перекличени режима работы возрастало плавно и система автоматическского регулировани тока двиг тел успевала отработать все возмур ени . Все это в указанном устройстве достигаетс ступенчато введением инерционного звена и ключа C Недостатком данного устройства вл етс то, что смещение характери тик происходит скачком и с задержкой , поэтому не во всем диапазоне скоростей обеспечиваютс оптимальные динамические характеристики электропривода. Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс реверсивный вентильный электропривод, содержащий электродвигатель, корна обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю, блок регулировани скорости и тока, входы .которого соединены с задатчиком скорости , тахогенератором и датчиком тока, а выход через блок управлени подключен к входу системы импульснрфазового управлени тиристорным преобразователем С2. Особенностью вентильного электропривода вл е.тс то, что с помощью источника смещени ( , воздейст вукщего на вход блока управлени , исключаетс люфт в системе регулировани и осуществл етс линеариза .ци регулировочной характеристики тиристорного преобразовател злект- ропривода. В этом случае зависимость среднего значени вьтр млеиного тока Ijj от сигнала Ор однозначна и линейна во всем диапазоне изменени тока Ij , что позвол ет получить высокое быстродействие электропривода и увеличить его полосу пропускани частот.. При таком построении систему регулировани электропривода и заданном уровне пульсаций тахогенератора выходное напр жение регул торов пульсирует тем болыче, чем больше скорость электродвигател , что приводит к увеличению пульсаций тока электродвигател . Таким образом, недостатком известного электропривода вл етс возрастание пульсаций тока, увеличивающее неравномерность скорости вращени и потери в электродвигателе,а также привод щее к по влению неустойчивости на высоких скорост х электродвигател , что ухудшает качество регулировани и устойчивость работы вентильного электропривода. Целью изобретени вл етс улучшение динамических характеристик электропривода. Поставленна цель достигаетс тем, что в реверсивный вент1Шьный электропривод, содержащий электродвигатель , корна обмотка которого подключена к тиристорному преобразователю , блок регулировани скорости и тока, входы которого соединены с задатчиком скорости, тахогенератором и датчиком тока, а выход через блок управлени подключен к входу системы импульсно-фазового управлени тиристорным преобразователем , дополнительно введены выпр митель и нелинейное звено с зоной нечувствительности, при этом вход выпр мител подключен к тахогенератору , а выход через нелинейное звено с зоной нечувствительности со динен с входом блока управлени . На фиг. t изображена схема элект ропривода; на фиг. 2 - диаграм «ы, по сн кщие его работу. Электропривод содержит подключен ный к источнику питающего напр жени . тиристорн преобразователь 1, блок 2 регулировани скорости и тока, входы которого соединены с задат-т чиком 3 скорости, тахогенератором 4 и датчиком 5 тока, а выход через блок 6 управлени подключен на вход систе ш 7 импульсно-фазового управлени тиристорным преобразователем 1, дополнительно введены вьшр митель 8 и нелинейное звено 9 с зоной нечувствительности. При этом .вход выпр мител 8 подключен к тахогенератору 4, а его выход через нелинейное звено 9 с зоной нечувствительности соединен с входом блока 6 управлени . Блок 2 регулировани скорости и тока состоит и:з регул тора 10 скоро ти, первый вход которого св зан с задатчиком 3 Скорости, второй вход с тахоге ератором 4, а выход - с первым входом регул тора И тока. Второй вход регул тора Н тока чере переключатель 12характеристик соединен с выходом датчика 5 тока, а выход через узел 13 адаптации регул тора 11 тока и переключатель 14 характеристик соединен с входом бло ка (S управлени . Один вход блока 15 бестокового переключени режимов работы подключ к вькоду регул тора It тока, второй вход - к датчику 16 проводимости тиристоров преобразовател 1, а вы- ход - к входам переключателей 12 и 14 характеристик. Узел 13 адаптации регул тора ток с.остоит из функционального преобразовагел 17 электродвигател 18, вход которого подключен к тахогенератору 4, и нелинейного звена 19, один вход которого подключен к выходу регул тора 11 тока, а второй вход - к выходу функционального преобразовател 17 ЭЛС электродвигател 18. Якорна обмотка электродвигател 18 подключена к преобразователю 1. Электропривод работает следуюпчим образом. В исходном состо нии схемы задающее напр жение равно нулю, напр же вьгходе регул торов 10 и 11 скорости тока также равны нулю, на .входе блока 6 управлени ,соединенном с переключателем 14 характеристик, сигнал равен нулю, равен нулю и Ьигнал с выхода нелинейного звена 9. В этом случае состо ние блока 6 управлени определ етс сигналом с источника смещени Uj, , который выставл етс такой величиной, чтобы углы регулировани тиристором преобразовател были равны l + J , Б этом случае напр жение на выходе преобразовател 1 отсутствует и электродвигатель 18 находитс в неподвижном состо нии. При по влении управл ющего сигнала на входе задатчика 3 скорости на выходах регул торов скорости и тока также по вл етс сигнал, который через блок 6 управлени и систему 7 импульсно-фазового управлени вызывает изменение углов в сторону умен ени . На выходе преобразовател 1 по вл етс напр жение, по обмоткам кор электродвигател 18 начинает протекать ток и его скорость начинает увеличиватьс . Направление вращени электродвигател 18 определ ет блок 15 в зависимости от пол рности входного Сигнала, снимаемого с выхода регул тора 11 тока. В установившемс и переходных режимах работы на малых скорост х , дополнительно введенна цепь, состо ща из выпр мител 8 и нелинейного звена 9, из-за зоны нечувствительности нелинейного звена 9 не всту- пает в действие и не вли ет на работу элект ропривода. В этом случае регулировочные характеристики преобразовател согласованы по вез-., люфтовой кривой 1 (.фиг. 2), обеспечивающей максимальное быстродейст вне электропривода. При достижении скорости заданной величины на выход нелинейного звена 9 по вл етс дополнительный сигнал, который поступает на вход блока 6 управлени , увеличива значение начального угла и ввод люфт в характеристику преобразовател (кривые Э , е (фиг. 2).1 - 1 The invention relates to electrical engineering and can be used in reversible DC and AC electric actuators. A reverse electric actuator is known that contains an inverter thyristor converter, a speed and current control unit, the inputs of which are connected to a speed setter, a tachogenerator and a current sensor, and the output through the control unit is connected to the input of the pulse-phase control system by the expander. In the motor mode of the electric drive, the thyristor group of the converter is connected to the mains, works as a secondary driver, and the group of thyristors, connected to the engine, with an inverter. When the drive is braked, the thyristor operation mode of the converter changes. When the engine is idling during the process of working out the speed error, the converter operation modes change almost instantly (there is no current blocking). At the same time, the switching modes of the thyristor groups may coincide with the moment when the amplitude of the voltage ripple at the output of the rectifier coincides with the greatest failure of the counter-emf and arising; uncontrolled inrush current, determined by the difference in their instantaneous values, which can reach not only the maximum motor current, but even achieve a high current protection setting. Current surges also cause additional motor heating. This phenomenon is particularly pronounced at high speeds x-, where the emf of the engine is sufficiently large. In order to eliminate the data on the characteristics of the pulse-phase control system of the third control of the motor in the motor and braking modes, it is necessary to move it apart so that the output voltage of the motor center overlapping the operating mode increases smoothly and the automatic motor current control system has time to work out all stimuli. All this in the specified device is achieved by the stepwise introduction of the inertial link and the key C The closest technical solution to the invention is a reversible valve actuator containing an electric motor, the root winding of which is connected to a thyristor converter, a speed and current control unit, inputs that are connected to a speed limiter, a tachogenerator and a current sensor, and the output through a control unit is connected to the input Phase impulse control system for thyristor converter C2. The special feature of the valve electric drive is that with the help of a bias source (affecting the input of the control unit, the play in the control system is eliminated and the adjustment characteristic of the thyristor drive drive is linearized. In this case, the dependence of the average power level is the current Ijj from the signal Or is unambiguous and linear in the entire range of the current Ij, which allows to obtain a high speed drive and increase its frequency bandwidth. The drive control system and a predetermined level of tachogenerator pulsations, the output voltage of the regulators pulsates the more, the greater the speed of the electric motor, which leads to an increase in the ripple current of the electric motor. Thus, the disadvantage of the known electric drive is the increased ripple of the current, which increases the uneven rotation speed and loss motor, as well as causing instability at high speeds of the motor, which degrades the quality of regulation and stability of the valve actuator. The aim of the invention is to improve the dynamic characteristics of the drive. The goal is achieved by the fact that a reversible fan electric drive containing an electric motor, the root winding of which is connected to a thyristor converter, a speed and current control unit, whose inputs are connected to a speed setter, a tachogenerator and a current sensor, and the output through the control unit is connected to the system input pulse -phase thyristor converter control, additionally introduced rectifier and non-linear link with dead band, while the rectifier input is connected to the tacho for generators, and output via a nonlinear element with a dead zone of the connections to the input of the control unit. FIG. t shows an electric drive circuit; in fig. 2 - diagrams that illustrate his work. The actuator contains connected to the power supply voltage. thyristor converter 1, unit 2 for controlling the speed and current, whose inputs are connected to the setpoint 3 speed, tachogenerator 4 and current sensor 5, and the output through the control unit 6 is connected to the input of system 7 of pulse-phase control by thyristor converter 1, additionally introduced exponent 8 and nonlinear link 9 with dead band. At the same time, the input of the rectifier 8 is connected to the tachogenerator 4, and its output through the non-linear link 9 with the dead zone is connected to the input of the control unit 6. The speed and current control unit 2 consists of: the speed controller 10, the first input of which is connected to the 3 Speed controller, the second input with the speed controller 4, and the output with the first input of the current regulator I. The second input of the current regulator H is black, the 12 characteristics switch is connected to the current sensor 5 output, and the output through the current regulator 11 adaptation node 13 and the characteristics switch 14 is connected to the input of the block (S control. One input of the currentless switching unit 15 connected to the code the current regulator It, the second input to the thyristor conductivity sensor 16 of the converter 1, and the output to the inputs of the switches 12 and 14. Characteristics of the regulator adaptation node 13, the current consists of a functional converter 17 of the motor 18, the cat input This is connected to a tachogenerator 4, and a nonlinear link 19, one input of which is connected to the output of current regulator 11, and the second input to the output of the functional transducer 17 of the electric motor 18 of the electric motor 18. The armature winding of the electric motor 18 is connected to the converter 1. The electric drive works in the following way. the initial state of the circuit, the drive voltage is zero, the voltage applied to the regulators 10 and 11 of the current speed is also zero, at the input of the control unit 6 connected to the characteristics switch 14, the signal is zero, zero and b drove the output of the nonlinear link 9. In this case, the state of the control unit 6 is determined by the signal from the bias source Uj, which is set to such a value that the thyristor control angles of the converter are equal to l + J, in this case the voltage at the output of the converter 1 the motor 18 is stationary. When a control signal appears at the input of the setpoint 3 speeds, a signal also appears at the outputs of the speed and current controllers, which, through control unit 6 and pulse phase control system 7, causes a change in the angles downwards. At the output of converter 1, a voltage appears, a current begins to flow through the windings of the electric motor 18 and its speed begins to increase. The direction of rotation of the motor 18 is determined by block 15 depending on the polarity of the input Signal taken from the output of current regulator 11. In steady and transient modes of operation at low speeds, the additionally introduced circuit consisting of rectifier 8 and nonlinear link 9, due to the dead band of nonlinear link 9, does not activate and does not affect the operation of the electric drive. In this case, the adjustment characteristics of the converter are matched with the lucky backlash curve 1 (.fig. 2), which ensures maximum speed outside the electric drive. When the speed reaches a predetermined value, an additional signal appears at the output of the nonlinear link 9, which enters the input of control unit 6, increasing the value of the initial angle and inputting the backlash into the converter characteristic (curves E, e (Fig. 2).

Величина дополнительного сигнала в устройстве зависит от абсолютной скорости двигател .The amount of additional signal in the device depends on the absolute speed of the engine.

При работе электродвигател 18 на холостом ходу на малых скорост х врав1ени пульсации в сигналах тахогенератора 4 и Up () по абсолютной величине малы и ими можно пренебречь . При больших скорост х, как указывалось выше, увеличиваетс абсолют1 ое значение пульсаций в сигнале тахогенератора 4, а следовательно , ив UPT (t) (крива , фиг. 2). В результате при работе по линеаризованной характеристике 1 (фиг. 2) и неизменной ЭДС электродвигател 18 по вл ютс пульсации (сканирование) тока электродвигател 18 i , йри этом амплитуда тока при отсутствии звеньев 8 и 9 достигла бы величины А. Однако вследствие работы звеньев 8 и 9 в характеристику , в зависимости от уровн скорости преобразовател , вводифс Люфт определенной величины (по вл етс семейство расшир ющихс характеристик с Люфтом), что снижает уровень пульсаций тока от значе 1ий 1 до ij (фиг. 2) с амплитудой АОв этом случае снижаютс нагрев электродвигател , неравномерность его вращени и повышаетс устойчивость работы электропривода наWhen the electric motor 18 is idling at low speeds, the pulsations in the tachogenerator 4 and Up () signals are small in absolute value and can be neglected. At high speeds, as mentioned above, the absolute value of the pulsations in the signal of the tachogenerator 4 and, consequently, in UPT (t) increases (curve, Fig. 2). As a result, when working on a linearized characteristic 1 (Fig. 2) and a constant EMF of the electric motor 18, pulsations (scanning) of the current of the electric motor 18 i appear, and the current amplitude in the absence of links 8 and 9 would reach A. However, due to the operation of links 8 and 9 into the characteristic, depending on the speed level of the converter, enter a backlash of a certain size (a family of expanding characteristics appears with a backlash), which reduces the level of current ripple from 1 1 to ij (Fig. 2) with amplitude AO in this case reducing It is heat motor, its rotational unevenness and increased stability of the actuator to the

высоких скорост х, при этом следует 1 отметить, что величина токоограничени остаетс без изменени и--за наличи регул тора 11 тока.It should be noted that the magnitude of the current limit remains unchanged and because of the presence of a current regulator 11.

5 Дл компенсции изменени коэффициецта усилени в режиме прерывистых : токов введено нелинейное звено 19, сигнал на выходе которого пропорционален сумме сигналов с выходов5 To compensate for the change in the gain factor in the discontinuous mode: a non-linear link 19 is introduced, the output of which is proportional to the sum of the signals from the outputs

o регул тора 11 тока и функционального преобразовател 17 ЭДС двигател L/C .o Current controller 11 and functional converter 17 for the L / C motor EMF.

. - Сигнал положительной .св зи по ЭДС двигател Uc выбираетс таким,. - The positive signal. In the emf of the motor Uc is selected as

5 чтобы при холостом ходу двигател 5 so that when the engine is idling

( Ij 0) сигнал Up бьш равен нулю. Дл обеспечени этого услови функциональный преобразователь 17 ЭДС имеет арксинусную характеристику.(Ij 0) The Up signal was zero. To ensure this condition, the functional EMF converter 17 has an arc sine characteristic.

0 Сигнал UpT при этом определ ет составл ющую вьшр мительного напр жени преобразовател , затрачиваемую0 The UpT signal at the same time determines the component of the high-voltage converter voltage consumed

на создание тока кор ( to create a current core (

IJd - ). Максимальное выходное дапр же5 ние регул тора 10 скорости Upc определ ет уставку токоограничени .Ijd -). The maximum output of the speed controller 10, Upc, determines the set point of the current limiting.

Дл согласовани однопол рной регулировочной характеристики системы 7 импульсно-фазового управлени сIn order to match the unipolar adjustment characteristic of the pulsed-phase control system 7 with

0 реверсивным сигналом иц служит переключатель 14 характеристики, управл емый блоком 15 бестокового переключени режимов работы и измен ющий пол рность сигнала при перейлючении комплексов тиристорного преобразовател 1.0, the reverse signal of the relay serves as a switch 14 of the characteristic, controlled by the block 15 of the current-free switching of operating modes and changing the polarity of the signal when the complexes of the thyristor converter 1 are switched.

Использование предлагаемого электропривода позвол ет улучшить их динамические характеристики, снизить неравномерность вращени электродвигател и его нагрев путем исключени чрезмерного сканировани тока без снижени быстродействи в целом.The use of the proposed electric drive allows improving their dynamic characteristics, reducing the uneven rotation of the electric motor and its heating by eliminating excessive current scanning without slowing down the overall speed.

Claims

REVERSE VALVE ELECTRIC DRIVE, containing an electric motor, the anchor winding of which is connected to a thyristor converter, a speed and current control unit, the inputs of which are connected to a speed controller, a tachogenerator and a current sensor, and the output through the control unit is connected to the input of the thyristor converter pulse-phase control system, characterized the fact that, in order to improve the dynamic characteristics of the electric drive, a rectifier and a nonlinear link with a zone are insensitively introduced into it In this case, the input of the rectifier is connected to the tachogenerator, and its output through a nonlinear link with a dead zone is connected to the input of the control unit.

1 1141552