SU1236594A1 - Электропривод с автономным источником питани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и касаетс  систем регулировани  частоты вращени  и мощности электродвигателей посто нного тока, Цель изобретени  - улучшение энергетических показателей электропривода, Устр-во содержит электродвигатель 1, вентильный преобразователь 2, синхронный генератор 3, обмотку возбуждени  4, подключенную к возбудителю (Л ю 00 с ел QO

Description

5 двигател . Цепь управлени  возбуждением двигател  состоит из эадат- чика 6 управл ющего сигнала, управл емого ключа И 22, задатчика 8 интенсивности , регул тора частоты вращени  (PMBl 9, регулируемого блока ограничени  (БО) Ю, регул тора 11 тока  кор , регул тора 12 тока воз- буждени  и вентильного возбудител  13 генератора. Кроме того, в цепь угг равлени  включены задатчик 14 тока возбуждени ,- реверсор 15, регул тор 16 мощности, сумматор 17, регул тор 18 тока возбуждени , блок 19 определени  режима работы, датчик частоты вращени  (ДЧВ) 20 и датчик 21 тока : возбуждени , датчик 24 тока  кор , датчик 28 тока возбуждени  генератора . Введение порогового элемента (ПЭ) 29 и управл емого блока переИзобретение относитс  к электротехнике и касаетс  систем регулиро- .вани  частоты вращени  и мощности электродвигателей посто нного тока, примен емых в различного рода транспортных установках, например на судах .

Цель изобретени  - улучшение энергетических показателей электропри- вода.

На фиг,1 представлена блок-схема электропривода; на фит.2 - характеристика пороговых устройств; на фиг.З- схема подключени  сигналов блока определени  режима работы; на фиг.4 вариант реализации блока определени  режима работы; на фиг.5 - вариант реализации порогового устройства ,

Электропривод содержит электродвигатель 1 посто нного тока,  корна  обмотка которого через вентильный преобразователь 2 подлючена к синхронному генератору 3, а обмотка 4 возбуждени  - к возбудителю 5 двигател  , включенные в цепь управлени  возбуждением синхронного генератора последовательно соединенные задатчик 6 управл ющего сигнала, управл емый ключ 7, задатчик 8 интенсивности,

ключени  (УБП) 30, подключение коммутируемых входов к ДЧВ 20 и датчику 25 мощности, а выхода к входу РЧВ 9 обеспечивает оптимальные режимы работы дйигател  за счет поддержани  мощности в любом диапазоне регулировани  и защиты от перегрузки. Основное регулирование режимов работы двигател  осуществл етс  по каналу возбуждени  генератора. Дл  обеспечени  режима регулировани  на вход РЧБ 9 подаетс  от УБП 30 либо сигнал мощности, потребл емой двигателем, от ДМ 25, либо сигнал частоты вращени  ДЧВ 20. Точка переключени  закон управлени  определ етс  настройкой ПЭ 29. Ограничение выхода РЧВ 9 осуществл етс  ВО 10 по сигналу функционального преобразоватл  27 , 5 ил.

регул тор 9 частоты вращени  с включенным в цепь его обратной св зи регулируемым блоком 10 ограничени , регул тор 11 тока  кор , регул тор 12 тока возбуждени  генератора и вентильный возбудитель 13 генератора, включенные в цепь управлени  возбуждением электродвигател  задатчик 14 тока возбуждени , реверсор 15, регул тор 16 мощности, сумматор 17 и регул тор 18 тока возбуждени  электродвигател , блок 19 определени  режима работы, входы которого соединены с задатчиком 6 управл ющего сигнала, датчиком 20 частоты вращени  и датчиком 21 тока возбуждени  электродви- гател ,, а выход - с управл ющими входами управл емых ключей 5 один из которьо . ключ 7, а другой ключ 22, включенный между входом сум гатора 17 и выходом порогового элемента 23, вход которого подключен к выходу датчика 24 тока  кор , датчик 25 мощности , вькод которого через второй пороговый элемент 26 соедине н с входом регул тора 16 мощности,при этом управл ющий вход регулируемого блока 10 ограничени  св зан через функциональный преобразователь 27 с датчиком 20 частоты вращени , входы регул тора 11, 12 и 18 тока  кор , .тока

31

возбуждени  генератора и тока возбуждени  электродвигател  соединены соответственно с датчиками 24, 28 и 21 соответственно тока  кор , тока возбуждени  генератора и тока возбуж- дени  электродвигател , а управл ющий вход реверсора 15 соединен с выходом задатчика 6 управл ющего сигнала ,

Электропривод содержит также тре- тий пороговый элемент 29 и управл емый блок 30 переключени , коммутируемые входы которого соединены соответственно с датчиком 20 частоты вращени  и датчиком 25 мощности, выход- с входом регул тора 9 частоты вращени , а управл ющий вход через пороговый элемент 29 подключен к выходу задатчика 8 интенсивности.

Датчик 25 мощности представл ет собой блок перемножени , входы которого соединены с датчиком 24 тока  кор  и датчиком 31 напр жени .

Блок 30 переключени  представл ет собой контактное или бесконтактное устройство, Б конкретной реализации это узел из двух реле, обмотки которых подключены к источнику напр же- рш  при включении контактов Вперед Назад задатчика управл ющего сигнала , а контакты реле подключают на вход регул тора 16 мощности сигнал задани  тока возбуждени  от задатчика 14,

Блок 30 переключени  может быть реализован также з а счет введени  в канал регулировани  тока возбуждени  инвертирующего операционного усилител  по команде Назад от задатчика управ- л ющего сигнала.

Пороговые элементы 23, 26 и 29 представл ют собой элементы с регулируемой установкой и коэффициентом усилени  К1, К2, КЗ (фиг,2). Реализу ютс  они на операционном усилителе, Вариант реализации представлен на фиг,5,

Функциональный преобразователь 27

осуществл ет ограничение выходного

сигнала регул тора 9 частоты вращени  (мощности в функции частоты вращени  электродвигател . Конкретна  настройка его определ етс  техническими характеристиками системы. Реализуетс  55 он на операционном усилителе с регулируемым начальным значением выходного напр жени  и несколькими ступенч

5

5

20

35

5

30

0

5

5944

мн изменени  коэффициента усилени  в цепи обратной св зи.

Электропривод работает следующим образом.

Режим работы электродвигател  1 задаетс  задатчиком 6 управл ющего сигнала.

Сигнал задани  через управл емый ключ 7 поступает на задатчик 8 интенсивности и далее на регул тор 9 частоты врап;ени  (мощности) , на регул тор 11 тока  кор , регул тор 12 тока возбуждени  генератора, откуда сигнал управлени  поступает на систему управлени  вентильного возбудител  13 генератора 3, осуществл   при реализации принципа последовательной коррекции регулирование величины нап- р  :ени  синхронного генератора 3, а значит,и величины напр жени  питани   кор  электродвигател  I.

Вторым каналом регулировани   вл етс  цепь возбуждени  электродвигател  , в которой осуществл етс  иэме- ,нение направлени  и величины тока возбуждени  посредством реверсивного возбудител  5, Ввиду больщой мощности такого типа установок, отсутстви  жестких требований к динамическим характеристикам и в св зи с жесткими требовани ми по весогабаритным показател м , реверс осуществл етс  по цепи возбуждени .

Сигнал управлени  ( номинального значени  тока возбуждени ) поступает на вход системы управлени  возбудител  5 от задатчика 14.тока возбуждени  через реверсор 15, л тор 16 мощности, сумматор 17 и регул тор 18 тока возбуждени , 1

Реверсор 15 управл етс  сигналом

от задатчика 6 управл ющего сигнала и, в зависимости от требуемого направлени  вращени  (вперед, назад), подключает на вход регул тора 16 мощности сигнал задани  тока возбуждени  соответствующего знака и посто нной величины, соответствующей номинальному значению тока возбуждени .

При превьт1ении величиной мощности допустимьк значений, что определ етс  настройкой порогового элемента 26, на регул тор 16 мощности постугшет сигнал на снижение тока возбуждени  двигател ,

В режиме реверса электродвигател , учитыва  специфику транспортных установок , на которых установлен рассматриваемый тип привода, например судов возникает специфичный режим работы электродвигател , в результате чего ток возбуждени  двигател  измен ет свой знак по сигналу с эадатчика управл ющего , сигнала, а направление вращени  электродвигател  сохран етс  прежним из-за того., что движущеес  по инерции судно вращает электродвигатель из-за рабочего механизма (гребного винта) в режиме гидротур- би1гы. В этом случае электродвигатель работает в режиме динамического торможени  по цепи  кор  через вентили выпр мител  2, и ток электродвигател  может достигать недопустимо больших значений, Дл  ограничени  величины тока в этом режиме предусмотрен блок 19 определени  режима работы, на входы которого поступают сигналы от задатчика управл ющего сигнала ; Вперед, Назад) и сигналы знака тока возбуждени  двигател  от датчика 2 тока возбуждени  и направлени  вращени  и величины скорости электродвигател  от датчика 20 частоты вращени , преобразовывающего сигнал от тахогенератора.

В случае несовпадени  требуемых знаков тока возбуждени  и направлени  вращени  блок 19 определени  режима работы выдает сигнал на отключение через управл емый ключ 7 сигнала задани  тока возбуждени  генератора (а значит напр жени  на выходе генератора), и подключение через управл емый ключ 22 контура ограничени тока возбуждени  (а значит и тока цепи  кор  электродвигател ),

Ниже по сн етс  работа блока 19 определенш режима работы дл  упрощенного вариа}{та реа.пр зации, когда лгические сигналы задани  от поста управлени  не используютс  (фиг.З). Здесь I 1, если ток возбулсденн  днигател  i

9А

О , 1 О, если 1 5 д О i

СОр О, если .)nop; Wi О, если ЫйО; СО, 1, если Со 0; СОг 0; если 0; сОо 1 если со .

Здесь 0} - частота вращени  двигател ; со пор .О пороговое значен1- е частот, вращени , определ - KHJiee момент переключени  электропривода на режим протпвовключени ; СО, и С02 - дискретные (логические) сигналы от датчика частоты вращени , определ емые направлением т ращени .

Лог ика работы блока определени  режима работы объ сн етс  таблицей.

Примечание, ЛУ и ЛУ - пр мой и инвертированный сигналы на выходе блока.

Блок определени  релсима работы реализуетс  на логических элементах Ii-ИПИ-НЕ (фиг.4) .

Допустима  величина тока  кор  двигател  в режиьге д}П1амического тор можени  определ етс  настройкой порогового элемента 23,

Основное регулирование режимов работы электродвигател  осуществл етс  по каналу возбуждени  генератора.

Дл  обеспечени  комбинированного в зависимости от задаваемого режима регулировани  электродвигател  на вход регул тора 9 подаетс  от управл емого блока переключени  сигнал мощности, потребл емой электродвигателем от датчика 25 мощности, либо сигнал частоты вращени  от датчика 20 частоты вращени .

Точка переключени  закона управ- 1гени  определ етс  настройкой порогового элемента 29. Функциональное ограничение выхода регул тора 9 скорости (мощности) и, значит, ограниче- 1:ие тока  кор  осуществл етс  блоком 10 ограничени  по сигналу функцио- ;;ального преобразовател  27.

71

Типовой характеристикой ограничени  Явл етс  така  характеристика, когда при со О обеспечиваетс  задание тока сто нки двигател  ( 2 IVIOM) затем при изменении частоты вращени  до W (0,1 - 0,2)cO,Q ограничение (задание) тока измен етс  линейно от

21

чом

до Iц и далее при увели чении со задание тока ограничиваетс  величиной I ц(,„ ,

Использование изобретени  в гребных установках обеспечивает поддержание частоты вращени  гребного электродвигател  до выхода ГЭУ на ограничение по мощности с регулируемой в функции сигнала задани  точкой переключени  принципа регулировани , что .в свою очередь обеспечивает хорошие маневренные качества судна при малых значени х частоты вращени  гребного электродвигател , оптимизацию режимов работы энергетической установки по минимуму расхода топлива при ходе на волнении и установившемс  движении во льдах, а также обеспечивает режим поддержани  мощности отбираемой от первичного двигател  в любом диапазоне регулировани  (перестраиваема  установка принципа .регулировани ), что обеспечивает защиту первичного двигател  от перегрузки в предельных режимах и стабилизацию мощности первичного двигател  (а значит улучшение условий эксплуатации и надежности ).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электропривод с автономным источником питани , содержащий электродвигатель посто нного тока,  корна  обмотка которого через вентильный преобразователь подключена к синхронному генератору, а обмотка возбуждени - к возбудителю электродвигател , включенные в цепь управлени  возбуждением синхронного генератора последовательно соединенные задатчик управл ющего

   365948

   сигнала, управл емый ключ, задатчик интенсивности, регул тор частоты вращени  с включенным в цепь его обратной св зи регулируемым блоком огра5 ничени , регул тор тока  кор , регул тор тока возбуждени  генератора и вентильный возбудитель генератора, включенные в цепь управлени  возбуждением электродвигател  задатчик тока

   10 возбуждени , реверсор, регул тор мощности , сумматор и регул тор тока возбуждени  электродвигател , блок определени  режима работы, входы которого соединены с задатчиком управл 15 ющёго сигнала, датчиком частоты вращени  и датчиком тока возбуждени  электродвигател , а выход - с управл ющими входами управл емых ключей, один из которых упом нутый, а второй

   20 включен между входом сумматора и выходом первого порогового элемента, вход которого подключен к выходу датчика тока  кор , датчик мощности, выход которого через второй пороговый

   25 элемент соединен с входом регул тора мощности, при этом управл ющий вход регулируемого блока ограничени  св зан через функциональный преобразователь с датчиком частоты вращзни ,

   30 входы регул торов тока  кор , тока возбуждени  генератора и тока возбуждени  электродвигател  соединены соответственно с датчиками тока  кор , тока возбуждени  генератора и

   JJ тока возбуждени  электродвигател , а управл ющий вход реверсора соединен с выходом задатчика управл ющего сигнала , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  энергетических

   Q показателей, в него введены третий пороговьй элемент и управл емый блок переключени , коммутируемые входы которого соединены соответственно с датчиком частоты вращени  и датчиком

   мощности, выход - с входом регул тора частоты вращени , а управл ющий вход через третий пороговый элемент подключен к выходу задатчика интенсивности .

   «W/

   Фиг. г

   Фиг. 5

   Фиг it

   USbtx

   A,

   - Ugn Фиг. 5

   Редактор E. Папп

   Составитель В. Кузнецова

   Техред Л.Олейник Корректор Т, Колб

   Заказ 3096/57 Тираж 631 , Подписное ВНИИГ1И Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д,4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул, Проектна , 4