SU1555792A1

SU1555792A1 - Thyristor electric drive

Info

Publication number: SU1555792A1
Application number: SU884379162A
Authority: SU
Inventors: Владислав Алексеевич Алексеев; Валентин Викторович Горчаков; Алексей Сергеевич Чернышев
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1988-01-11
Publication date: 1990-04-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может найти применение в электроприводах посто нного и переменного тока. Цель изобретени - повышение надежности электропривода. Тиристорный электропривод с задатчиком 4, блоком 6 регулировани скорости и системой 7 импульсно-фазового управлени в цепи управлени тиристорного преобразовател 3 снабжен логическим элементом ИЛИ 17, узлами 18 - 23 запрета, каждый из которых состоит из схемы 24 совпадени и управл емого ключа 25 на базе полевого транзистора. При снижении напр жени сети ниже допустимого значени , что определ етс при помощи элементов 8, 9, 16, 26, 27 устройства и ключей 25 устройства, запрещаетс подача управл ющих импульсов на тиристоры преобразовател 3. Тем самым повышаетс надежность электропривода при работе в реальных сет х, имеющих значительные колебани и коммутационные провалы напр жени .The invention relates to electrical engineering and may find application in electric drives of direct and alternating current. The purpose of the invention is to increase the reliability of the drive. A thyristor electric drive with a setting device 4, a speed control unit 6 and a system 7 of pulse-phase control in the control circuit of the thyristor converter 3 is equipped with an OR 17 logic element, interdiction nodes 18-23, each of which consists of a matching circuit 24 and a control key 25 on the base field effect transistor. Decreasing the network voltage below the permissible value, which is determined by the elements 8, 9, 16, 26, 27 of the device and the device keys 25, prohibits the supply of control pulses to the thyristors of the converter 3. Thus, the reliability of the electric drive increases when operating in real networks x having significant oscillation and switching voltage dips.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к автоматизированному электроприводу, и может быть- использовано в вентильных электроприводах посто нного и переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to an automated electric drive, and can be used in direct current and alternating current valve electric drives.

Цель изобретени - повышение надежности электропривода.The purpose of the invention is to increase the reliability of the drive.

ютс , когда на затворе нулевой потенциал .when the gate has zero potential.

Элемент 28 выдержки времени выполнен как элемент с зависимой выдержкой времени. При по влении на выходе сумматора 27 сигнала рассогласовани он выдает нулевой сигнал с выдержкой, обратно пропорциональноThe time delay element 28 is configured as a time dependent element. When a mismatch signal appears at the output of the adder 27, it outputs a zero signal with a delay, inversely proportional to

На чертеже изображена функциональ- JQ завис щей от величины сигнала рассогна схема электропривода.The drawing shows a functional JQ dependent on the signal size of the drive circuit.

Тиристорный электропривод содержит электродвигатель 1 с установленным на его валу тахогенератором 2, подключенный к тиристорному преобра- зователю 3, в цепь управлени которого включены последовательно соединенные задатчик 4 скорости, узел 5 сравнени , второй выход которого соединен с выходом тахогенератора 2, блок 6 регулировани скорости, система 7 импульсно-фазового управле- ни (СИФУ) с синхронизирующими входами , предназначенными дл подключени к питающей сети через последователь- но соединенные трансформатор 8 и фильтр 9, и усилители 10-15 импульсов , а также подключенный к выходу трансформатора 8 выпр митель 16. В электропривод введены логический элемент ИЛИ 17, узлы 18-23 запрета, состо щие каждый из схем 24 совпадени и управл емых ключей 25 на базе полевых транзисторов, при этом затворы полевых транзисторов соединены с выходами схем 24 совпадени ,первые входы которых подключены к соот- ветствующим выходам системы 7 им- пульсно-фазового управлени , а вторые через логический элемент ИЛИ - к выходу выпр мител 16, истоки полевых транзисторов соединены с входами усилителей 10-15 импульсов, а их стоки - с общей шиной системы управлени .The thyristor electric drive contains an electric motor 1 with a tachogenerator 2 mounted on its shaft, connected to a thyristor converter 3, the control circuit of which includes serially connected speed setpoint 4, comparison node 5, the second output of which is connected to the speed control unit 6, system 7 pulse-phase control (SIFU) with synchronization inputs intended to be connected to the mains through a serially connected transformer 8 and filter 9, and will amplify 10-15 pulses, and a rectifier 16 connected to the output of the transformer 8. The logic element OR 17, the prohibition nodes 18-23, each consisting of the matching circuit 24 and the control keys 25 based on field-effect transistors, are introduced into the drive; the gates of the field-effect transistors are connected to the outputs of the coincidence circuit 24, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the system 7 of the pulse-phase control, and the second through the OR gate to the output of the rectifier 16, the sources of the field-effect transistors are connected to the inputs of the amplifiers 10-15 pulses, and their drains - with a common bus control system.

Кроме того, в электропривод введены второй выпр митель 26, сумматор 27 и элемент 28 с выдержкой времени, при .атом входы сумматора подключены к выходам выпр мителей 16 и 26, а выход через элемент 28 с выдержкой времени соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 17. Блок регулировани скорости содержит регул тор 29 скорости и управл емый ключ 30. Управл емые ключи 25 и 30, выполненные на нормально включенных полевых транзисторах, выключаютс только при подаче на вход потенциала и включаласовани : чем больше сигнал рассогласовани , тем меньше выдержка. Если сигнал рассогласовани до соответствующей дл выдачи сигнала О выдержки станет меньше 0,2, то элемент 28 перестанет отсчитывать выдержку времени, так как на сигнал рассогласовани , соответствующий 0,2 UHOY (20% номинального напр жени сети), элемент 28 уже не реагирует.In addition, the second rectifier 26, the adder 27 and the time delay element 28 are entered into the electric drive, with the atomizer the inputs of the adder are connected to the rectifier outputs 16 and 26, and the output through the time delay element 28 is connected to the second input of the logic element OR 17 The speed control unit contains a speed controller 29 and a control key 30. The control keys 25 and 30, made on normally-connected field-effect transistors, are turned off only when the potential is applied to the input and turned on: the higher the error signal, the smaller exposure. If the error signal to the appropriate for the output signal O exposure becomes less than 0.2, then element 28 will stop counting the time delay, because element 28 no longer responds to the error signal corresponding to 0.2 UHOY (20% of the nominal mains voltage).

Элемент 28 с зависимой выдержкой времени может быть выполнен на интег- раторе с посто нным отрицательнымElement 28 with a dependent time delay can be performed on an integrator with a constant negative

.смещением на входе, подачей на другойby displacement at the inlet, feed to another

t -t -

вход которого положительного сиг- 5 0 input which is positive sig 5 0

00

5five

00

нала рассогласовани с выхода сумматора 27 можно получить зависимое от величины сигнала рассогласовани врем достижени нулевого потенциала на выходе интегратора. Такую же зависимость можно получить с использованием таймера или других технических решений.By checking the error from the output of the adder 27, it is possible to obtain a time dependent on the magnitude of the error signal to reach zero potential at the integrator output. The same dependence can be obtained using a timer or other technical solutions.

СИФУ 7 предназначена дл преобразовани напр жени , вырабатываемого блоком 6 регулировани скорости, в последовательность пр моугольных управл ющих импульсов соответствующей( фазы, подаваемых на управл ющие переходы тиристоров преобразовател 3. СИФУ 7 выполнена по принципу однока- нального управлени двум противофазными тиристорами преобразовател 3, что практически исключает асим- 5 метрию противофазных управл ющих импульсов . Каналы фазосмещени выполнены по вертикальному принципу управлени с линейно возрастающим опорным напр жением. Синхронизирующее фазное напр жение, поступающее в СИФУSIFU 7 is designed to convert the voltage produced by the speed control unit 6 into a series of rectangular control pulses of the appropriate (phase supplied to the control transitions of the thyristors of the converter 3. SIFU 7 is made according to the principle of single-channel control of two antiphase thyristors of the converter 3, which virtually eliminates the asymmetry of the antiphase control pulses. The phase displacement channels are made according to the vertical control principle with a linearly increasing reference p zheniem. synchronizer phase voltage supplied to IFSB

7с вторичной обмотки трансформатора7c transformer secondary winding

8через фильтр 9, преобразуетс имеющимис в СИФУ пороговыми элементами в противоположные пр моугольные импульсы. Длительность указанных импульсов определ ет зону выдачи управл ющих импульсов и составл ет дл каждой фазы примерно 176 эл.град., что исключает одновременную выдачу8 through the filter 9, the threshold elements present in the SIPH are transformed into opposite rectangular pulses. The duration of these pulses determines the area of the issuance of control pulses and is for each phase approximately 176 electrical degrees, which eliminates the simultaneous issuance

00

5five

управл ющих импульсов в двух проти- вофазных тиристорах преобразовател 3, выполненного по трехфазной мостовой схеме выпр млени .control pulses in two counterphase thyristors of converter 3, made according to a three-phase rectifier bridge circuit.

Вырабатываемые СИФУ 7 управл ющие импульсы проход т через усилители 10-15 импульсов в соответствии с сигналами зон разрешени пороговых элементов на тиристоры преобразовател 3. Фильтр 9 не вносит фазового сдвига и предназначен дл предотвращени искажений напр жени , поступающих на вход СИФУ 7.The control pulses produced by SIFU 7 pass through amplifiers of 10-15 pulses in accordance with the signals of the resolution zones of the threshold elements on the thyristors of the converter 3. Filter 9 does not introduce a phase shift and is designed to prevent voltage distortions arriving at the SIFU 7 input.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

В исходном состо нии напр жение . задатчика 4 скорости равно нулю, равно нулю и напр жение на выходе блока 6 регулировани скорости, соответственно отсутствует напр жение на выходе тиристорного преобразовател 3 и электродвигатель 1 находитс в неподвижном состо нии. При по влении сигнала задатчика 4 скорости на выходе узла 5 сравнени по вл етс сигнал, который через СИФУ 7 вызывает изменение угла регулировани преобразовател 3 в сторону уменьшени , в обмотке электродвигател 1 по вл етс ток и он начинает вращатьс .In the initial state of the voltage. speed setpoint 4 is zero, zero and the voltage at the output of speed control unit 6, respectively, is no voltage at the output of the thyristor converter 3 and the electric motor 1 is in a stationary state. When the signal of the setpoint 4 speed appears at the output of the comparison unit 5, a signal appears which, through the SIFU 7, causes the angle of adjustment of the converter 3 to change in the direction of decreasing, a current appears in the winding of the motor 1 and it starts to rotate.

При подаче напр жени питающей сети с положительного полюса первого выпр мител 16 нефильтрованное нестабилизированное напр жение положительной пол рности поступает на вход сумматора 27, где сравниваетс с фильтрованным напр жением с выхода второго выпр мител 26, подключенного к выходу фильтра 9. При номинальном напр жении сети и при понижении напр жени сети менее, чем на 20%, выходное напр жение сумматора 27 равно нулю, равны логической 1 напр жени на входах логического элемента ИЛИ 17 и, соответственно, закрыты положительным напр жением на затворах управл емые ключи 25 и 30, и вновь введенна цепь из элементов 27, 28, 17 и 18 не вли ет на работу электропривода .When the supply voltage is supplied from the positive pole of the first rectifier 16, the unfiltered unstabilized voltage of positive polarity is fed to the input of the adder 27, which is compared with the filtered voltage from the output of the second rectifier 26 connected to the output of the filter 9. At a nominal network voltage and when the network voltage goes down by less than 20%, the output voltage of the adder 27 is zero, the logical voltage of the inputs of the logic element OR 17 is equal and, accordingly, closed with a positive voltage Driving the keys 25 and 30 on the gates, and the newly introduced circuit from elements 27, 28, 17 and 18 does not affect the operation of the electric drive.

При попадании напр жени в одной из фаз питающей сети или при кратковременном провале напр жени питающей сети до нул на выходе первогоWhen voltage falls in one of the phases of the supply network or in case of short-term failure of the supply voltage to zero at the output of the first

t / it / i

выпр мител 16 напр жение также снижаетс до нул , что .вызывает по вление нулевого потенциала на затворахrectifier 16 voltage also drops to zero, which causes a zero potential at the gate

полевых транзисторов / э двух из узлов 18-23 запрета , соответствующих в данный момент зонам выдачи управл ю , щих импульсов. Эти ключи запирают 5field-effect transistors / e of two of the nodes 18-23 of the ban, corresponding to the current zones of issuing control pulses. These keys lock 5

входы соответствующих двух из усилителей 10-15 импульсов, запреща подачу управл ющих импульсов на тиристоры преобразовател 3. Одновремен- но нулевой потенциал выпр мител 16 попадает на затвор ключа 30 и шунтирует выход регул тора 29 скорости, тем самым устанавлива задание тока равным нулю.the inputs of the respective two of the amplifiers 10-15 pulses, prohibiting the supply of control pulses to the thyristors of the converter 3. Simultaneously, the zero potential of the rectifier 16 hits the gate of the switch 30 and shunts the output of the speed controller 29, thereby setting the current reference to zero.

5 Если напр жение питающей сети снизилось более, чем на 20% номинального значени , то на выходе суммато- ра 27 по вл етс сигнал рассогласова ни , воздействующий на элемент 28, и о если понижение напр жени сети не временное, то через врем более 1 мс на выходе элемента 28 по вл етс ну--- левой потенциал, который через логический элемент 17 вызывает запирание 5 соответствующих двух полевых транзисторов 25, запреща подачу управл ющих импульсов. Так как узлы 27, 28, 17 и 24 питаютс от стабилизированных источников питани с посто нными време- 0 ни фильтров, значительно превышающими 2 мс, в обоих рассмотренных случа х сбо в работе элементов из-за возможного снижени напр жени не может быть. Если провал напр жени питаю- g щей сети более, чем 20% номинального значени , врем по влени нулевого потенциала на выходе элемента 28 и соответственно на затворах соответствующих полевых транзисторов 25 0 и ключа 30 уменьшаетс , и при провале величиной до 90-95% номинального напр жени сети врем выдержки равно нулю о5 If the mains voltage has decreased by more than 20% of the nominal value, then the output of the adder 27 is the error signal acting on the element 28, and about if the decrease in the mains voltage is not temporary, then after more than 1 The ms at the output of element 28 appears as a positive potential, which, through logic element 17, causes the locking of 5 of the corresponding two field-effect transistors 25, prohibiting the supply of control pulses. Since the nodes 27, 28, 17, and 24 are powered by stabilized power supplies with permanent filters, well in excess of 2 ms, in both cases considered the failure of the elements due to a possible decrease in voltage cannot be. If the voltage drop of the power supply network is more than 20% of the nominal value, the time of appearance of the zero potential at the output of the element 28 and, respectively, at the gates of the corresponding field-effect transistors 25 0 and the key 30 decreases, and with a dip of up to 90-95% of the nominal mains voltage hold time is zero o

Известные электроприводы недоста- 5 точно надежны, так как не обеспечивают мгновенное запирание тиристоров при недопустимом снижении или при недопустимых коммутационных провалах напр жени питающей сети и не по- Q звол ют работать от сети при различных кратковременных провалах мгновенных значений питающего напр жени : например, отключаютс при провале напр жени на 50% и более номи- 5 нального значени , если даже площадь кратковременного провала мгновенных значений питающего напр жени при этом менее 400 эл.град., и наоборот, не отключаютс при прова-Known electric drives are not sufficiently reliable because they do not provide instant thyristor locking with an unacceptable reduction or with unacceptable switching voltage failures of the supply mains and do not allow Q to operate from the network with various short-term power supply voltage failures: for example, they are disconnected when the voltage fails by 50% or more of the nominal value, even if the area of the short-term failure of the instantaneous values of the supply voltage is less than 400 electrical degrees, and vice versa, do not turn off ayuts with pro-

лах напр жени питающей сети менее 50% даже при недопустимо большей длительности провала, что может вызвать аварийные ситуации электропри- вода.The power supply voltage is less than 50% even with an unacceptably longer failure time, which can cause electrical accidents.

Предлагаемое изобретение значительно повышает надежность электропривода за счет повышени быстродействи и четкого запирани тиристорного пре- образовател при отключении напр жени сети или при пропадании напр жени одной из фаз, или при провале напр жени сети до О. Кроме того, схема допускает нормальную безаварий- ную работу электропривода при питании от сети с кратковременными провалами мгновенных значений питающего напр жени площадью V- u U 400, где V - угол коммутации в электрических градусах, .ftU - падение напр жени при провале в процентах от мгновенного значени .The present invention significantly improves the reliability of the electric drive by increasing the speed and accurate locking of the thyristor converter when the supply voltage is disconnected or the voltage of one of the phases disappears, or when the supply voltage drops to O. In addition, the circuit allows normal trouble-free operation electric drive with mains supply with short-term dips of instantaneous values of the supply voltage with the area V- u U 400, where V is the switching angle in electrical degrees, .ftU is the voltage drop when the dip in percent of instantaneous value.

Claims

1. A thyristor electric drive containing an electric motor with a tachogenerator mounted on its shaft, connected to a thyristor converter, in whose control circuit there are connected in series the speed controller, the reference node, the second input of which is connected to the output of the tacho generator, the speed control unit, the system

pulsed-phase control with synchronization inputs for connecting to the mains through a serially connected transformer and filter and pulse amplifiers, as well as a rectifier connected to the output of the transformer, characterized in that, in order to increase reliability, a logical element OR is introduced into it , the inhibit nodes, each consisting of a matching circuit and a control key based on a field-effect transistor, while the field-effect transistor gates are connected to the outputs of the corresponding coincidence circuit, the first whose inputs are connected to respective outputs of pulse-phase control system, and the latter through OR gate - to the output of the rectifier, the sources of the FETs are connected to the inputs of the corresponding pulse amplifiers and their drains - with the common bus of the control system.

2. The actuator according to claim 1, characterized in that it additionally introduces a second rectifier, a resistor and a time delayed element, wherein the inputs of the adder are connected to the outputs of the first and second rectifiers, and the output through the time dependent element is connected to the second input of the logical element OR.