SU1577047A1

SU1577047A1 - Dc electric drive

Info

Publication number: SU1577047A1
Application number: SU884408825A
Authority: SU
Inventors: Леонид Иванович Малинин; Геннадий Аронович Персов
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам посто нного тока, и может быть использовано в приводах многокоординатных механизмов. Целью изобретени вл етс улучшение энергетических характеристик электропривода за счет изменени его энергетического состо ни в тормозных режимах при требуемой динамической точности. Автоматическа подстройка энергетического состо ни электропривода при требуемой динамической точности осуществл етс за счет выбора и автоматического переключени регулируемых тормозных режимов в процессе торможени электропривода в функции допустимой динамической ошибки. Силова часть электропривода представл ет собой импульсный преобразователь, построенный на базе измен емой структуры, дающей возможность реализовать все виды тормозных режимов: противовключение, динамическое и рекуперативное торможение. 1 ил.The invention relates to electrical engineering, in particular to automated DC drives, and can be used in drives of multi-axis mechanisms. The aim of the invention is to improve the energy performance of an electric drive by changing its energy state in braking conditions with the required dynamic accuracy. The automatic adjustment of the energy state of the electric drive with the required dynamic accuracy is achieved by selecting and automatically switching the adjustable braking modes during the braking of the electric drive as a function of the allowable dynamic error. The power part of the electric drive is a pulse converter built on the basis of a variable structure, making it possible to realize all types of braking modes: counterinclusion, dynamic and regenerative braking. 1 il.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к автоматизированным электроприводам посто нного тока, и может- быть использовано в приводах многокоординатных механизмов.The invention relates to electrical engineering, in particular to automated direct current drives, and can be used in drives of multi-axis mechanisms.

Целью изобретени вл етс улучшение энергетических характеристик электропривода за счет изменени его энергетического состо ни в тормозных режимах при требуемой динамической точности .The aim of the invention is to improve the energy performance of an electric drive by changing its energy state in braking conditions with the required dynamic accuracy.

На чертеже представлена схема электропривода .The drawing shows a diagram of the drive.

Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1, корна обмотка которого включена в диагональ тиристорного реверсора 2, первый вывод другой диагонали которого соединен через транзисторный ключ 3 с положительным выводом источника 4 посто нного тока, выполненного в виде трехфазного выпр мител 5, подключенного к вторичной обмотке 6 трехфазного трансформатора. Второй вывод другой диагонали тиристорого реверсора 2 через сглаживающий дроссель 7 подключен к анодам диода 8, вспомогательного и обратного тиристоров 9 и 10, Катод диода 8 соединен с положительным выводом источника 4 посто нного тока. Катод обратного тиристора 10 подключен к первот му выводу другой диагонали тиристорного реверсора 2. Катод вспомогательного тиристора 9 соединен с отрицательным выводом источника 4 посто нного тока. Общий анод однофазного тиристорного моста 11 подключен к аноду обратного тиристора 10, общий катод - к катоду обратного тиристора 10. В диагональ переменного тока одноел 1The DC motor contains an electric motor 1, the root winding of which is included in the diagonal of the thyristor reverser 2, the first terminal of the other diagonal of which is connected via a transistor switch 3 to the positive terminal of the DC source 4, made in the form of a three-phase rectifier 5 connected to the secondary winding 6 three phase transformer. The second terminal of the other diagonal of the thyristor reverser 2 is connected via a smoothing choke 7 to the anodes of diode 8, auxiliary and reverse thyristors 9 and 10, the cathode of diode 8 is connected to the positive terminal of the direct current source 4. The cathode of the reverse thyristor 10 is connected to the first terminal of another diagonal of the thyristor reverser 2. The cathode of the auxiliary thyristor 9 is connected to the negative terminal of the direct current source 4. The common anode of the single-phase thyristor bridge 11 is connected to the anode of the reverse thyristor 10, the common cathode is connected to the cathode of the reverse thyristor 10. The diagonal of the alternating current is single

4four

о viabout vi

фазного тиристорного моста 11 включена дополнительна вторична обмотка 12 трансформатора, выполненна по схеме разомкнутого треугольника, причем одна из фазных обмоток включена встречно отйоси- тельно двух других. К первому входу трех- входового элемента И-НЕ 13 подключены последовательно соединенные первый компаратор 14, первый инвертор 15 и первый элемет И-Н Е 16. К второму входу трехвходо- вого элемента И-НЕ 13 подключены последовательно соединенные узел 17 сравнени сигналов задани и обратной св зи, второй компаратор 18, второй инвертор 19 и вторрй элемент И-НЕ 20, К третьему входу трехвхо- дового элемента И-НЕ 13 подключены последовательно соединенные усилитель 21, выпр митель 22, третий компаратор 23 и третий инвертор 24. Выход трехвходового элемента 13 подключен к входу формировател 25 сигналов управлени тиристорами, выходы которого соединены с управл ющими электродами вспомогательного и обратного тиристоров 9 и 10.a phase thyristor bridge 11 includes an additional secondary winding 12 of the transformer, made according to the open triangle scheme, with one of the phase windings being connected oppositely to the other two. The first comparator 14, the first inverter 15 and the first element E N E 16 are connected in series to the first input of the three-input element IS-13. The serially connected reference signal node 17 is connected to the second input of the three-input element IS-13. feedback, the second comparator 18, the second inverter 19 and the second element AND-NOT 20, the third input of the three-input element AND-NOT 13 are connected in series with the amplifier 21, the rectifier 22, the third comparator 23 and the third inverter 24. The output of the three-input element 13 pod Connected to the input of the thyristor control signal generator 25, the outputs of which are connected to the control electrodes of the auxiliary and reverse thyristors 9 and 10.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

Автоматическа подстройка энергетического состо ни электропривода при требуемой динамической -точности осуществл етс за счет выбора и автоматического переключени регулируемых тормозных режимов в процессе торможени электропривода в функции допустимой динамической ошибки, т.е. в зависимости от ее величины в электроприводе реализуетс энергетически наиболее выгодный тормозной режим. Силова часть электропривода представл ет собой импульсный преобразователь , построенный на базе измен емой структуры, дающей возможность реализовать все виды тормозных режимов: противовключение,динамическое и рекуперативное торможение.The automatic adjustment of the energy state of the electric drive at the required dynamic accuracy is achieved by selecting and automatically switching the adjustable braking modes during the braking of the electric drive as a function of the allowable dynamic error, i.e. depending on its size, the most energetically favorable braking mode is realized in the electric drive. The power part of the electric drive is a pulse converter built on the basis of a variable structure, making it possible to realize all types of braking modes: counterinclusion, dynamic and regenerative braking.

Таким образом, в процессе торможени на интервале коммутации преобразовател более интенсивный вид торможени в импульсе смен етс менее интенсивным в паузе интервала коммутации, что позвол ет регулировать тормозной момент в процессе торможени . Состо ние структуры силовой части, а следовательно, и вид регулируемого тормозного режима определ ютс вспомогательным щ обратным тиристорами 9 и 10. Если они наход тс в провод щем состо нии , то в системе электропривода реализуетс управл емый тормозной режим, представл ющий собой сочетание на интервале- коммутации режимов торможени протавовключением и динамического торможени . При этом ток корной цепи электродвигател в импульсе интервала коммутации , т.е. когда транзисторный ключ 3 открыт, замыкаетс по цепи положительныйThus, in the process of braking in the switching interval of the converter, a more intense type of braking in the pulse is replaced by a less intense one in the pause of the switching interval, which makes it possible to adjust the braking torque during the braking process. The state of the structure of the power unit, and hence the type of adjustable braking mode, are determined by the auxiliary inverter thyristors 9 and 10. If they are in the conducting state, then a controlled braking mode is realized in the drive system, which is a combination of - switching of braking modes by turning on and dynamic braking. In this case, the current of the electric motor's main circuit in a pulse of the switching interval, i.e. when transistor switch 3 is open, the circuit is positive

вывод источника 4 питани - реверсор 2 - электродвигатель 1 - вспомогательный тиристор 9 - отрицательный вывод источника 4 питани . В паузе интервала коммутации преобразовател , когда транзисторныйoutput of power supply 4 - reverser 2 - electric motor 1 - auxiliary thyristor 9 - negative output of power supply 4. In the pause interval switching converter when the transistor

ключ 3 закрыт, ток корной цепи замыкаетс через обратный тиристор 10. Если с тиристоров 9 и 10 сигнал управлени сн т, то в импульсе интервала коммутации ток кор электродвигател 1 замыкаетс через открытый транзисторный ключ, тири- сторный реверсор 2 и шунтирующий диод 8. а в паузе, когда транзисторный ключ 3 закрыт , ток корной цепи замыкаетс через рекуперирующее устройство, состо щее изthe key 3 is closed, the current of the core circuit is closed through the reverse thyristor 10. If the control signal is removed from thyristors 9 and 10, then in the pulse of the switching interval the current of the electric motor 1 is closed through the open transistor switch, thyristor reverser 2 and shunt diode 8. a during a pause when the transistor switch 3 is closed, the current of the core circuit is closed through a recuperating device consisting of

обмотки 12 трансформатора и тиристорного моста 11.winding 12 of the transformer and thyristor bridge 11.

Таким образом, при выключенных тиристорах 9 и 10 реализуетс управл емыйThus, when thyristors 9 and 10 are turned off, controlled

тормозной режим, представл ющий собой сочетание на интервале коммутации режимов динамического и рекуперативного торможений. В системе электропривода, построенной на базе измен емой структуры , необходимо прежде всего вы вить наличие собственно тормозного режима в электроприводе, что достигаетс сравнением знаков сигналов ошибки и обратной св зи . Наличие тормозного режима в приводеbraking mode, which is a combination in the switching interval of the modes of dynamic and regenerative braking. In an electric drive system based on a variable structure, it is necessary first of all to detect the presence of the actual braking mode in the electric drive, which is achieved by comparing the signs of error signals and feedback. The presence of brake mode in the drive

определ етс элементами 14-20. В двигательном режиме работы I и3ад I I Uoc I, т.е. знак сигнала ошибки Ј совпадает со знаком сигнала задани (е 1)3ад - Uoc), При уменьшении сигнала задани до уровн determined by elements 14-20. In the motor mode of operation I and 3 I I Uoc I, i.e. the sign of the error signal Ј coincides with the sign of the signal of the task (e 1) 3ad - Uoc), When reducing the signal of the task to the level

I Узад I Uoc сигнал ошибки измен ет знак и система электропривода переходит в тормозной режим. Таким образом, электропривод работает в двигательном режиме, когда sign е & sign Uoc , а при условииI Usad I Uoc error signal changes sign and the drive system goes into braking mode. Thus, the drive works in motor mode when sign e & sign uoc, and provided

Ј sign sign U0c система электропривода , реализует один из тормозных режимов. При работе привода в двигательном режиме, соответствующем соотношению входных сигналов (+изад) и (-Uoc), на выходе элементаЈ sign sign U0c electric drive system, implements one of the brake modes. When the drive is in motor mode, the corresponding ratio of input signals (+ izad) and (-Uoc) at the output element

20 будет сигнал логической 1, а на выходе элемента 16 - сигнал логического О. При переходе в тормозной режим изменитс знак сигнала ошибки е и соответственно на выходе элемента 16 по витс сигнал логической 1, а на выходе элемента 20 логическа 1 останетс . При работе привода в двигательном режиме, соответствующем соотношению входных сигналов (-и3ад) и (+Uoc), на выходе элемента 20 будет сигнал20, the signal will be logical 1, and the output of element 16 will be a signal of logical O. When switching to braking mode, the sign of the error signal e will change and, accordingly, the output of element 16 will turn on the signal of logical 1, and at the output of element 20 logical 1 will remain. When the drive is in motor mode, corresponding to the ratio of input signals (-3ad) and (+ Uoc), the output of element 20 will be a signal

логического О, а на выходе элемента 16 - сигнал логической 1. При переходе в тормозной режим изменитс знак и соответственно на выходе элемента 16 сохранитс сигнал логической 1, а на выходе элемента 20 также по витс сигнал логической 1.logical O, and the output of element 16 is a signal of logical 1. When switching to braking mode, the sign changes and, accordingly, the signal of logical 1 remains at the output of element 16, and the signal of logical 1 also appears at the output of element 20.

Таким образом, в двигательном режиме работы на одном из входов элемента И-НЕ 17 всегда присутствует сигнал логического О, что обуславливает на его выходе сигнал логической 1, который разрешает подачу сигнала управлени на тиристоры 9 и 10. Провод щее состо ние тиристоров 9 и 10 при соответствующем состо нии тиристор- ного реверсора 2 обеспечивает двигательный режим работы электропривода.Thus, in the motorized mode of operation, at one of the inputs of the NAND 17 element there is always a logical O signal, which causes a logical 1 signal at its output, which allows the control signal to be applied to thyristors 9 and 10. Conductor state of thyristors 9 and 10 with an appropriate state of the thyristor reverser 2 provides the motor mode of operation of the electric drive.

Тормозному режиму работы электропривода соответствует состо ние, когда на выходах элементов 20 и 16 присутствуют сигналы логических 1, т.е. вид информации на выходе элемента 13, определ ющий состо ние тиристоров 9 и 10, а следовательно , и вид торможени определ ютс информацией на выходе элемента 24. Если в процессе торможени величина ошибки Ј лежит в пределах заданной динамической точности системы, т о на выходе компаратора 23 будет сигнал логического О, а на выходе элемента 24 - сигнал логической 1. В этом случае с выхода элемента 13 запрет в виде логического О поступает на формирователь 25 сигналов управлени и снимает сигналы управлени с тиристоров 9 и 10, что при соответствующем состо нии тири- сторного реверсора 2 определ ет сочетание динамического и рекуперативного торможени . Если же в процессе торможени величина ошибки Ј превысит заданную динамическую точность системы, то на выходе коммутатора 23 по витс сигнал логической 1,а на выходе элемента 24-сигнал логического О. В этом случае сигнал логической 1 с выхода элемента 13 разрешает, подачу сигнала управлени на тиристоры 9 и 10, что при соответствующем состо нии тиристорного реверсора 2 обуславливает в приводе регулируемый тормозной режим в виде сочетани торможени противовклю- чением и динамического торможени .The braking mode of operation of the electric drive corresponds to the state when the outputs of elements 20 and 16 contain signals of logical 1, i.e. the type of information at the output of element 13, which determines the state of thyristors 9 and 10, and consequently, the type of braking is determined by the information at the output of element 24. If the error Ј during the braking process is within the specified dynamic accuracy of the system, then the output of the comparator 23 will be a logical O signal, and the output of element 24 will be a logical 1 signal. In this case, the output of element 13 will prohibit it in the form of a logical O to control signal generator 25 and remove control signals from thyristors 9 and 10, which The m state of the thyristor reverser 2 determines the combination of dynamic and regenerative braking. If, during the deceleration process, the error Ј exceeds the specified dynamic accuracy of the system, then the output of the switch 23 turns on a logical 1 signal and the 24 output of a logical O signal. In this case, the logical 1 signal from the output of the 13 element allows the control signal on thyristors 9 and 10, which, under the corresponding condition of the thyristor reverser 2, causes an adjustable braking mode in the drive in the form of a combination of counter-activation braking and dynamic braking.

Уровень динамической точности, определ емый требовани ми к конкретной системе автоматизированного электропривода , устанавливаетс изменением коэффициента усилени усилител 21 сигнала ошибки и порога срабатывани компаратора 23.The level of dynamic accuracy determined by the requirements for a particular automated electric drive system is set by varying the gain of the error signal amplifier 21 and the threshold of the comparator 23.

В зависимости от-вида системы электропривода (след щий электропривод, регулируемый или моментный) в качествеDepending on the type of electric drive system (follower electric drive, adjustable or torque) as

сигнала Uoc могут быть использованы сигналы скорости или тока.Uoc signal can be used for speed or current signals.

Электропривод допускает использование двигателей посто нного тока любогоThe drive allows the use of direct current motors of any

5 способа возбуждени . В случае применени двигателей последовательного или смешанного возбуждени обмотка последовательного возбуждени включаетс вместо дроссел 7.5 ways to excite. In the case of the use of engines of sequential or mixed excitation, the winding of sequential excitation is included instead of the throttle 7.

0 Управл емый тормозной режим, представл ющий собой сочетание динамического и рекуперативного торможений, имеет лучшие энергетические показатели по сравнению с режимом торможени в виде0 Controlled braking mode, which is a combination of dynamic and regenerative braking, has better energy performance than braking in the form

5 сочетани противовключени с динамическим торможением, в то врем как по динамическим показател м имеет место обратное соотношение. Это указывает на целесообразность изменени энергетиче0 ского состо ни электропривода в тормозном режиме при изменении величины динамической ошибки.5 combinations of oppositions with dynamic braking, while in dynamic performance there is an inverse relationship. This indicates the feasibility of changing the energy state of the electric drive in the braking mode with a change in the magnitude of the dynamic error.

Таким образом, электропривод посто нного тока осуществл ет выбор иThus, the DC motor drives the selection and

5 автоматическое переключение в процессе торможени регулируемых тормозных режимов , т.е. изменение энергетического состо ни дл улучшени энергетических характеристик при требуемой динамиче0 ской точности.5 automatic switching during braking of adjustable braking modes, i.e. changing the energy state to improve the energy performance with the required dynamic accuracy.

Claims

Invention A direct current motor comprising a motor, a root

5 the winding of which is included in the diagonal of the thyristor reverser, the first output of the other diagonal of which is connected via a transistor switch with a positive output of a DC source made in the form of a three-phase rectifier connected to the secondary winding of the three-phase transformer, the second output of the other diagonal of the thyristor reverser through a smoothing choke connected to

5 anodes of the diode, auxiliary and reverse thyristors, the cathode of the diode is connected to the positive terminal of the DC source, the cathode of the reverse thyristor is connected to the first terminal of another diagonal of the thyristor reverser, the cathode of the auxiliary thyristor is connected to the negative terminal of the DC source, a single-phase thyristor bridge, common the anode of which is connected to the anode

5 of the reverse thyristor, and the common cathode to the cathode of the reverse thyristor, an additional secondary transformer winding included in the diagonal of the alternating current of the single-phase thyristor bridge is made according to the open triangle scheme, and

One of the phase windings is turned on opposite to the other two, characterized in that, in order to improve the energy performance of the drive by changing its energy state in the braking modes with the required dynamic accuracy, a reference signal comparison and feedback signal amplifier node has been introduced into it a comparator, three comparators, three inverters, two NAND units, one 3-input NAND element, and a thyristor control signal generator, with the NAND input connected to the first input of the three-input element The sequence connecting the first second comparator, a first inverter and a first AND-NO element, to second input trehvhodovogo AND-NO elements are connected serially coupled node comparing signals

tasks and feedback, the second comparator, the second inverter and the second element AND- NOT are connected to the third input of the three-input element AND-NOT connected in series an amplifier, rectifier, third comparator and third inverter, second, the swarm input of the reference signal comparison node and feedback is connected to the input of the first comparator, the input of the second comparator

connected to the amplifier input, the second input of the first AND-NOT element is connected to the output of the second comparator, the output of the first comparator is connected to the second input of the second AND-NOT element, the output of the three-input AND-NE element is connected to the input of the thyristor control signaling generator, the outputs of which are connected to auxiliary and reverse thyristor electrodes.

-