SU1192087A1

SU1192087A1 - Two-motor electric drive

Info

Publication number: SU1192087A1
Application number: SU833551935A
Authority: SU
Inventors: Mikhail M Sokolov; Vladimir S Kopyrin; Yakov I Shrejder; Anatolij A Patrik
Original assignee: Pavlodarsk Ind I
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1985-11-15

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению двухдвигательными асинхронными электроприводами, и может найти применение в электроприводах механизмов подъемно-транспортных машин.The invention relates to electrical engineering, in particular to the management of twin-engine asynchronous electric drives, and can find application in electric drives of mechanisms of hoisting-and-transport machines.

Известен двухдвигательный электропривод [1], содержащий асинхронные электродвигатели, два трехфазных мостовых выпрямителя, входами подключенные к обмоткам роторов соответствующих двигателей через блок регулируемых резисторов и коммутационные элементы, источник постоянного тока, подключенный через коммутационные элементы к обмоткам статора каждого из двигателей.Known twin-motor drive [1], containing asynchronous motors, two three-phase bridge rectifiers, inputs connected to the windings of the rotors of the respective motors through a block of adjustable resistors and switching elements, a DC source connected through the switching elements to the stator windings of each of the motors.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является двухдвигательный электропривод [2], содержащий асинхронные электродвигатели, два трехфазных мостовых выпрямителя, подключенные входами к выводам роторных обмоток соответствующих двигателей, а выходами соединенные последовательно с блоком регулируемых резисторов, управляющий вход которого связан с выходом первого блока управления, источник постоянного тока, соединенный через коммутационные элементы последовательно с двумя статорными обмотками каждого из двигателей.The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a twin-motor drive [2] containing asynchronous motors, two three-phase bridge rectifiers connected by inputs to the terminals of the rotor windings of the respective motors, and outputs connected in series with the adjustable resistor unit, the control input of which is connected to the output the first control unit, a constant current source connected via switching elements in series with two stator winding and each of the motors.

Недостатком известных двухдвигательных электроприводов является неравенство моментов, развиваемых электродвигателями при торможении, что обусловлено неизбежным различием токов обратной связи, вызванным разбросом параметров асинхронных двигателей и регулируемых резисторов, а также значительные потери электроэнергии в электроприводе при длительном торможении с большими моментами на валу.The disadvantage of the well-known two-motor electric drives is the inequality of the moments developed by the electric motors when braking, which is due to the inevitable difference in feedback currents caused by the variation of the parameters of asynchronous motors and adjustable resistors, as well as significant electric power losses in the electric drive during prolonged braking with large moments on the shaft.

Цель изобретения — повышение надежности посредством выравнивания моментов, развиваемых электродвигателями, и улучшение энергетических показателей за счет уменьшения тепловых потерь.The purpose of the invention is to increase reliability by equalizing the moments developed by electric motors, and improving energy performance by reducing heat losses.

Поставленная цель достигается тем, что в двухдвигательный электропривод, содержащий асинхронные электродвигатели, два трехфазных мостовых выпрямителя, подключенные входами к выводам роторных обмоток соответствующих двигателей, а выходами соединенные последовательно с блоком регулируемых резисторов, управляющий вход которого связан с выходом первого блока управления, источник постоянного тока, соединенный через коммутационные элементы последовательно с двумя статорными обмотками каждого из двигателей, введены первый и второй датчик тока, второй блок управления, два сумматора и' блок задания режимов, источник постоянного тока выполнен управляемым и соединен управляющим входом с выходом второго блока управления, выходы трехфазных мостовых выпрямителей связаны с блоком регулируемых резисторов через первый датчик тока, а второй датчик тока включен последовательно с регулируемым источником, постоянного тока, входы первого и второго блоков управления соединены с выходами двух сумматоров соответственно, одни входы которых соединены с выходами первого и второго датчиков тока, а другие — с соответствующими выходами блока задания режимов.This goal is achieved by the fact that in a two-motor electric drive containing asynchronous electric motors, two three-phase bridge rectifiers connected by inputs to the terminals of the rotor windings of the respective motors, and outputs connected in series with a unit of adjustable resistors, the control input of which is connected to the output of the first control unit, a DC source connected via switching elements in series with two stator windings of each of the motors, the first and second sensors are introduced IR current, second control unit, two adders and 'mode setting unit, DC source is controlled and connected with control input to output of second control unit, outputs of three-phase bridge rectifiers are connected to adjustable resistors block via first current sensor, and second current sensor is connected in series with adjustable source, direct current, the inputs of the first and second control units are connected to the outputs of two adders, respectively, one inputs of which are connected to the outputs of the first and second sensors Cove current, and others - with the respective outputs of the mode setting unit.

На фиг. 1 изображена функциональная схема двухдвигательного асинхронного электропривода; на фиг. 2 — вариант выполнения блока задания режимов; на фиг. 3 — зависимость напряжения задания тока статорной цепи от напряжения задания тока роторной цепи υιά_δ= НЫщ/); на фиг. 4 и фиг. 5 — варианты выполнения датчиков тока, различающиеся по особенности подачи напряжения смещения; на фиг. 6 и фиг. 7 — варианты выполнения блока регулируемых резисторов.FIG. 1 shows a functional diagram of a two-motor asynchronous electric drive; in fig. 2 - an embodiment of the block setting modes; in fig. 3 - dependence of the voltage of the stator circuit's current reference on the voltage of the reference of the rotor circuit's current υι Н _δ = Yen /); in fig. 4 and FIG. 5 illustrates embodiments of current sensors that differ in the characteristics of the bias voltage supply; in fig. 6 and FIG. 7 - embodiments of the block adjustable resistors.

Двухдвигательный электропривод содержит коммутационные элементы 1 и 2, при помощи которых напряжение питания подается на обмотки статоров двигателей 3 и 4. К обмоткам роторов двигателей 3 и 4 подключены входами трехфазные мостовые выпрямители 5 и 6. Коммутационными элементами 7 подключаются в последовательную цепь по две обмотки статора каждого двигателя 3 и 4, регулируемый источник 8 постоянного тока 3, датчик 9 тока и блок 10 регулируемых резисторов, подключенный к выходам последовательно соединенных трехфазных мостовых выпрямителей 5 и 6, в цепи которых включен датчик тока 11. Выходы датчиков 9 и 11 тока подключены соответственно к первым входам сумматоров 12 и 13, к вторым входам которых подключены первый и второй выходы блока 14 задания режимов, выход сумматора 13 подключен к управляющему входу блока регулируемых резисторов 10 через первый блок 15 управления, а выход сумматора 12 подключен к управляющему входу источника 8 постоянного тока через второй блок 16 управления.The twin-motor electric drive contains switching elements 1 and 2, with the help of which the supply voltage is applied to the stator windings of motors 3 and 4. Three three-phase bridge rectifiers are connected to the windings of the rotors of motors 3 and 4 by two stator windings each motor 3 and 4, an adjustable source 8 of DC 3, a current sensor 9 and a block of 10 adjustable resistors connected to the outputs of series-connected three-phase bridge rectifiers 5 and 6, in c whose current sensor 11 is turned on. The outputs of current sensors 9 and 11 are connected respectively to the first inputs of adders 12 and 13, to the second inputs of which the first and second outputs of the mode setting unit 14 are connected, the output of the adder 13 is connected to the control input of the adjustable resistor unit 10 through the first the control unit 15, and the output of the adder 12 is connected to the control input of the DC source 8 via the second control unit 16.

Блок 14 задания режимов (фиг. 2) выполнен на основе двух операционных усилителей 17 и 18, инвертирующие входы которых соединены соответственно через резисторы 19 и 20 с входом блока задания режимов и через резисторы 21 и 22 с выходами операционных усилителей, а неинвертирующие входы операционных усилителей 17 и 18 подключены к общей шине соответственно через резисторы 23 и 24.The mode setting unit 14 (FIG. 2) is made on the basis of two operational amplifiers 17 and 18, the inverting inputs of which are connected respectively via resistors 19 and 20 to the input of the mode setting unit and through resistors 21 and 22 to the outputs of operational amplifiers, and the non-inverting inputs of operational amplifiers 17 and 18 are connected to the common bus through resistors 23 and 24 respectively.

На фиг. 3 представлены зависимости напряжения задания тока статорной цепи отFIG. 3 shows the dependences of the voltage for setting the stator circuit current on

напряжения задания тока роторной цепиvoltage setting current of the rotor circuit

33

11920871192087

при различном соотношении коэффициентов усиления операционных усилителей 17 и 18, прямая 25 — при равенстве коэффициента усиления Κιτ = Кля, кривая 26 — при К_дг< кривая 27 — при Кц> КиДатчики 9 и 11 токов (фиг. 4 и 5) выполнены на магниторезисторе 28 с применением операционного усилителя 29. Выход операционного усилителя 29 через резистор 30 обратной связи подключен к инвертирующему входу, к которому через резистор 31 подключен первый источник питания Ысн (фиг. 4) или и⁺ (фиг. 5), магниторезистор 28 подключен между вторым источником питания и⁺ (фиг. 4) или и_с„ (фиг. 5) и инвертирующим входом операционного усилителя 29, общая точка питания операционного усилителя 29 через резистор 32 подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 29.at different ratios of the gains of the operational amplifiers 17 and 18, straight line 25 - with equal gain Κιτ = Kla, curve 26 - at K _dg <curve 27 - at Cc> KiDatchiki 9 and 11 currents (Fig. 4 and 5) are made on the magnetoresistor 28 using the operational amplifier 29. The output of the operational amplifier 29 through the feedback resistor 30 is connected to the inverting input, to which the first Nus power supply (Fig. 4) or ⁺ (Fig. 5) is connected through the resistor 31, the resistor 28 is connected between the second and a power source ⁺ (FIG. 4) or _with (FIG. 5) and the inverting input of the operational amplifier 29, a common feeding point of the operational amplifier 29 is connected through a resistor 32 to the noninverting input of the operational amplifier 29.

Блок 10 регулируемых резисторов (фиг. 6) может быть выполнен по первому варианту в виде параллельно соединенных постоянного резистора 33 и запираемого тиристора 34, последовательно с которыми включен диод 35.Block 10 adjustable resistors (Fig. 6) can be performed according to the first embodiment in the form of parallel-connected constant resistor 33 and lockable thyristor 34, in series with which a diode 35 is turned on.

Блок 10 регулируемых резисторов (фиг. 7) может быть выполнен по второму варианту в виде последовательно соединенных постоянного резистора 33 и запираемого тиристора 36, параллельно к которым подключен второй запираемый тиристор 34.Block 10 adjustable resistors (Fig. 7) can be made according to the second variant in the form of series-connected constant resistor 33 and lockable thyristor 36, in parallel to which is connected the second lockable thyristor 34.

Двухдвигательный электропривод функционирует следующим образом.Twin-motor drive operates as follows.

Пуск двигателей производится замыканием коммутационных элементов 1 и 2, а регулирование скорости вращения двигателей — изменением величины сопротивления в цепи выпрямленного тока роторов двигателей с помощью блока 10 регулируемых резисторов. Перевод двигателей в режим торможения производится размыканием коммутационных элементов 1 и 2 и замыканием коммутационных элементов 7. Тормозноймомент, развиваемый двигателями, обусловливается величиной задающего напряжения на входе блока 14 задания режимов, которым задается определенное соотношение между заданиями на токи в статорной и роторной цепях.The motors are started by closing the switching elements 1 and 2, and the rotational speed of the motors is controlled by changing the resistance value in the rectified current circuit of the motor rotors using a block of 10 adjustable resistors. Switching the motors into braking mode is performed by opening the switching elements 1 and 2 and closing the switching elements 7. The braking torque developed by the motors is determined by the magnitude of the driving voltage at the input of the mode setting unit 14, which defines a certain ratio between the current tasks in the stator and rotor circuits.

Так как выпрямители 5 и 6, включенные в роторную цепь двигателей 3 и 4, соединены последовательно, то независимо от режима работы асинхронных двигателей по обмоткам их роторов всегда протекают одинаковые токи. Величина тока роторов определяется сопротивлением блока 10 регулируемых резисторов, которое изменяется в зависимости от задающего напряжения от максимального значения (при и_Гс1г.= 0)' до нуля (при 13^^= тах).Since the rectifiers 5 and 6, included in the rotor circuit of motors 3 and 4, are connected in series, regardless of the operating mode of the asynchronous motors, the same currents always flow along the windings of their rotors. The magnitude of the rotor current is determined by the resistance of the block 10 of adjustable resistors, which varies depending on the driving voltage from the maximum value (with and _G1 = 0) to zero (with 13 ^^ = max).

В сумматоре 13 производится сравнение задающего напряжения тока роторов и напряжения, пропорционального действительному значению тока роторов, снимаемого с второго датчика тока 11, и результат подается на первый блок 15 управления, который обеспечивает изменение сопротивления блока 10 регулируемых резисторов пропорционально полученному результату, что позволяет обеспечить ток в обмотках роторов, соответствующий заданному.The adder 13 compares the rotor's setting voltage and voltage proportional to the actual value of rotor current taken from the second current sensor 11, and the result is fed to the first control unit 15, which provides a change in resistance of the adjustable resistor unit 10 in proportion to the result, which allows for current in the windings of the rotors, corresponding to the specified.

По обмоткам статоров двигателей 3 и 4 протекают равные токи, так как они соединены последовательно, а величина тока определяется выпрямленным напряжением роторов на выходах выпрямителей 5 и 6 и напряжением на выходе источника 8 постоянного тока, работающего в режиме вольтодобавочного устройства.Equal currents flow through the stator windings of motors 3 and 4, since they are connected in series, and the current is determined by the rectified rotor voltage at the outputs of the rectifiers 5 and 6 and the voltage at the output of the DC source 8 operating in the booster mode.

В сумматоре 12 производится сравнение задающего напряжения на ток статоров и напряжения, пропорционального действительному значению тока статора, снимаемого с первого датчика тока 9, и результат подается на блок 16 управления, который обеспечивает изменение напряжения на выходе источника 8 постоянного тока пропорционально полученному результату, что позволяет обеспечить ток в обмотках статоров соответствующий заданному.The adder 12 compares the setting voltage on the stator current and the voltage proportional to the actual value of the stator current taken from the first current sensor 9, and the result is fed to the control unit 16, which provides a change in the voltage at the output of the DC source 8 in proportion to the result, which allows to ensure the current in the windings of the stators corresponding to the specified.

Следовательно, как видно из анализа режима торможения, обеспечивается равенство тормозных моментов, развиваемых двигателями за счет того, что независимо от режима работы электропривода выполняется равенство токов, протекающих как по обмоткам роторов, так и по обмоткам статоров обоих двигателей.Consequently, as can be seen from the analysis of the braking mode, the braking moments developed by the engines are ensured due to the fact that regardless of the mode of operation of the electric drive, the currents flowing both through the rotor windings and the stators of both motors are equal.

При динамическом торможении с самовозбуждением в зависимости от величины суммарного выпрямленного напряжения роторов на выходах выпрямителей 5 и 6 возможны два режима работы источника 8 постоянного тока. Так, если выпрямленного напряжения роторов на выходах выпрямителей 5 и 6 недостаточно для обеспечения заданного значения тока статоров, то источник 8 постоянного тока работает в режиме выпрямителя, обеспечивая увеличение тока статоров до заданной величины, а если выпрямленное напряжение роторов достаточно велико и ток статоров при этом превышает заданное значение, то источник 8 постоянного тока работает в режиме инвертора, ведомого сетью, обеспечивая снижение тока статоров до заданной величины и возвращая часть энергии торможения в питающую сеть.When dynamic braking with self-excitation, depending on the magnitude of the total rectified voltage of the rotors at the outputs of the rectifiers 5 and 6, two modes of operation of the DC source 8 are possible. So, if the rectified voltage of the rotors at the outputs of the rectifiers 5 and 6 is not enough to provide a given value of the stator current, then the DC source 8 operates in the rectifier mode, providing an increase in the current of the stators to a given value, and if the rectified voltage of the rotors is large enough and the current of the stators exceeds the specified value, the DC source 8 operates in the mode of an inverter driven by the network, providing a reduction in the current of the stators to a predetermined value and returning part of the braking energy to the power supply network.

Блок 14 задания режимов (фиг. 2) работает следующим образом.Unit 14 task modes (Fig. 2) works as follows.

При подаче напряжения на вход блокаWhen voltage is applied to the input of the unit

14 напряжения задания на ток статоров и14 voltage job on the current stators and

ток роторов на выходе определяются коэффициентами усиления операционных усилителей 17 и 18, которые зависят от величиныthe rotor output current is determined by the gains of the operational amplifiers 17 and 18, which depend on the magnitude of

11920871192087

66

резисторов 21 и 22, включенных в цепь обратных связей. При равенстве коэффициентов усиления усилителей соотношение между напряжениями задания на ток статоров и ток роторов равно 1 (на фиг. 3 это прямая 25). При необходимости другой зависимости между задающими напряжениями ее можно получить соответствующим изменением коэффициентов усиления операционных усилителей 17 и 18. Например, для получения зависимости, описываемой кривой 26 (фиг. 3), необходимо коэффициент усиления операционного усилителя 18 увеличить по отношению к коэффициенту усиления операционного усилителя 17, а для получения зависимости, описываемой кривой 27, соотношение между этими же коэффициентами должно быть обратным. В блоке задания тормозного режима может быть реализован и нелинейный закон изменения входного и выходных напряжений. Их реализация возможна также на основе операционных усилителей.resistors 21 and 22 included in the feedback circuit. With equal gains of the amplifiers, the ratio between the voltages of the task to the current of the stators and the current of the rotors is equal to 1 (in Fig. 3 this is a straight line 25). If you need another relationship between the driving voltages, it can be obtained by a corresponding change in the gains of the operational amplifiers 17 and 18. For example, to obtain the dependence described by curve 26 (FIG. 3), you need to increase the gain of the operational amplifier 18 with respect to the gain of the operational amplifier 17 , and to obtain the dependence described by curve 27, the ratio between these coefficients must be reversed. In the block for setting the braking mode, the nonlinear law of variation of the input and output voltages can also be implemented. Their implementation is also possible on the basis of operational amplifiers.

Датчик тока (фиг. 4 и 5) работает следующим образом.The current sensor (Fig. 4 and 5) works as follows.

При подаче на магниторезистор 28 напряжения через него протекает ток, величина которого зависит от величины поперечного' магнитного поля, создаваемого токоведущей шиной, вблизи которой с помощью блока крепления расположен магниторезистор. В результате изменения тока в шине изменяется входное напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 29 и, следовательно, напряжение на выходе усилителя Цвых, так как операционный усилитель 29 работает в режиме усиления. Величины напряжений 1г и Ыси резистора 32 подбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемое Ц*»* при контроле токов статоров и роторов.When a voltage is applied to the magnetoresistor 28, a current flows through it, the value of which depends on the magnitude of the transverse magnetic field created by the busbar, near which a magnetoresistor is located with the help of a mounting unit. As a result of a change in the bus current, the input voltage at the inverting input of the operational amplifier 29 and, consequently, the voltage at the output of the amplifier Tsvyh, changes, since the operational amplifier 29 operates in the amplification mode. The magnitudes of the voltages 1g and ys of the resistor 32 are selected in such a way as to provide the required C * »* when monitoring the currents of the stators and rotors.

Блок регулируемых резисторов (фиг. 6) работает следующим образом.Block adjustable resistors (Fig. 6) works as follows.

При плавном изменении скважности коммутации тиристора 34 изменяется плавно величина эквивалентного сопротивления блока, которая при скважности 3" = 0 (ти₅ ристор 34 закрыт), равна величине сопротивления резисторов 33, а при 1 (тиристор 34 открыт) — нулю. Чтобы исключить возможность протекания тока от источникаWith a smooth change in the duty cycle of switching the thyristor 34, the value of the equivalent resistance of the block changes smoothly, which is closed when the 3 "= 0 (or ₅ resistor 34 is closed), is equal to the resistance of the resistors 33, and at 1 (the thyristor 34 is open) - zero. current from the source

постоянного тока 8 через резистор 33 в блоке 10 последовательно с параллельно включенными резистором 33 и запираемым тиристором 34 подключен диод 35.DC 8 through the resistor 33 in block 10 in series with parallel connected resistor 33 and lockable thyristor 34 is connected to the diode 35.

Блок регулируемых резисторов (фиг. 7) при открытом тиристоре 36 работает аналогично блоку, представленному на фиг. 6.The block of adjustable resistors (FIG. 7) with an open thyristor 36 operates similarly to the block shown in FIG. 6

5 При закрытом тиристоре 34 запираемый тиристор 36 позволяет путем изменения скважности его коммутации изменять эквивалентное сопротивление блока в пределах от сопротивления резистора 33 до бесконечности. При этом часть электроэнергии, которая вы•θ делялась в виде тепла на резисторе 33, используется на возбуждение двигателей, снижая потребляемый ток подвозбуждения от источника 8 постоянного тока. Кроме того, такое подключение элементов схемы позво5 ляет снизить загрузку тиристора 36 по току за счет исключения протекания тока через него при открытом тиристоре 34.5 When the thyristor 34 is closed, lockable thyristor 36 allows changing the equivalent resistance of the block to vary from the resistance of the resistor 33 to infinity by changing the duty cycle of its switching. At the same time, a part of the electric power that was divided by you in the form of heat on the resistor 33 is used to excite the motors, reducing the consumed sub-excitation current from the DC source 8. In addition, such a connection of circuit elements makes it possible to reduce the current loading of the thyristor 36 by eliminating the flow of current through it when the thyristor 34 is open.

В качестве блока 10 регулируемых резисторов может быть использован источник противо-Э.Д.С, например инвертор, ведоθ мый сетью. Валы роторов могут быть механически взаимосвязаны.As a block of 10 adjustable resistors, a counter-emulator source can be used, for example, an inverter driven by a network. The rotor shafts can be mechanically interconnected.

Устройство может найти применение для двухдвигательных, а также и . многодвигательных асинхронных электроприводов, в которых требуется при торможении обеспечить равенство развиваемых двигателями тормозных моментов.The device can be used for twin-engine as well as. multi-motor asynchronous electric drives, in which it is required during braking to ensure equality of the braking moments developed by motors.

Таким образом, в результате применения изобретения обеспечивается возможность повышения надежности путем выравнивания 0 моментов, а также уменьшение тепловыхThus, as a result of the application of the invention, it is possible to increase reliability by equalizing 0 points, as well as reducing thermal

потерь.losses.

11920871192087

"и."and.

ивы*and you*

Фиг, 4·Fig, 4 ·

υ+υ +

и8ь/хi8 / x

Claims

TWO-MOTOR ELECTRIC DRIVE containing asynchronous electric motors, two three-phase bridge rectifiers connected by inputs to the terminals of the rotor windings of the respective motors, and outputs connected in series with the adjustable resistors unit, the control input of which is connected to the output of the first control unit, a DC source connected through the switching elements in series with two stator windings of each engine, characterized in that, in order to increase reliability and improve energy The first and second current sensors, the second control unit, two adders and the mode setting unit are entered into it, the DC source is controlled and connected to the output of the second control unit by the control input, the outputs of the three-phase bridge rectifiers are connected to the adjustable resistor unit via the first sensor current, the second current sensor is connected in series with an adjustable DC source, the inputs of the first and second control units d are connected to the outputs of two adders, respectively, 8 the inputs of which are connected to the outputs of the first and second current sensors, and others - with the corresponding outputs of the mode setting unit.

8 C P 92087

1192087

2

one