Устройство для управления реверсивным вентильным электродвигателем

(50 Н 02 Рб 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ( 71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский проектно-конструкторскийи технологический институт реле-строения(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. 9 1001415,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения устойчивости работы вентильного электродвигателя на высоких скоростях, введен блок увеличения углов управления выпрямителем, вход которого подключен к од-. ному из выходов блока бестокового переключения режимов работы, а выход:ко входу управляющего органа блока;Фазового управления выпрямителя2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что введен индикатор уровня скорости, а блок увеличения углов управления выпрямителем снабжен дополнительным входом, ко" торый подключен к выходу индикатора уровня скорости, еОИзобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому вентильному электроприводу переменного тока,и может найти примене-ние в электроприводах металлорежущих станков и других механизмов,По основному авт.св. Р 1001415известно устройство для управленияреверсивным вентильным электродвигателем, содержащее выпрямительноинверторный преобразователь частоты, блок фазового управления выпрямителем, один из выходов которогоподключен к входу нуль-органа,датчик тока выпрямителя, блок управления инвертором, входы которого 5связаны через блок переключения режимов работы инвертора с выходами задатчика углов инвертором в двигательном режиме и задатчика углов управления инвертором в тормозном режиме,блок выбора коммутации, связанныйс выходом датчика положения ротора,который дополнительно содержит датчик нуля тока выпрямителя, блок формирования углов управления инвертором в режиме переключения, логическую схему совпадения и логический блок бестокового переключениярежимов работы, первый вход которо го подключен к датчику нуля выпрямителя, второй вход - к выходу нульоргана, первый выход - к блоку управления инвертором, второй выход -к блоку управления выпрямителем, атретий выход - к первому входу логической схемы совпадения, вторым входом подключенной к выходу блока выбора коммутации,. а выходом - черезблок формирования углов управленияинвертором в режиме переключения кпервому входу задатчика углов управления инвертором в двигательном режиме, второй вход которого подключенк выходу датчика тока выпрямителя Г 11. Известное устройство не обеспечи вает требуемую устойчивость электро- привода при переключении режимов, Это обусловлено тем, что при работе без нагрузки нет запрета на переключение, и блок бестокового переключения режимов работы быстродействующего реверсивного вентильного электродвигателя все время переключается практически мгновенно, отрабатывая любые возникающие отклонения скорости от заданной. Это переключение может совпасть с моментом, когда наибольшая амплитуда пульсации напряжения на выходе выпрямителя совпадает с наибольшим провалом противо- ЭДС инвертора и возникает неуправля емый бросок тока, определяеькй раз" ностью их мгновенных значений, который может достичь не только максимального тока двигателя, но даже и превысить установку срабатывания 65 максимально-токовой защиты. Для уменьшения величины бросков тока можно или увеличить индуктивность сглаживакщего дросселя в звене постоянного тока при его отсутствии - величину индуктивности компенсационной обмотки, включаемой в звено постоянного тока), что приведет к увеличению массы и габаритов вентильного электродвигателя, или вводить люфт в регулировочные характеристики различных режимов работы электродвигателя, ухудшая, тем самым, быстродействие электропривода на базе реверсивного вентильного электродвигателя, что нежелательно.Цель изобретения - повышение уотойчивости работы реверсивного вентиль- ного электродвигателя на высоких скоростях.Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления реверсивным вентильным электродвигателем введен блок увеличения углов управления выпрямителем, вход которого подключен к одному из выходов блока бестоковсго переключения режимов работы, а выход - на вход управляющего органа блока фазового управления выпрямителя.Кроме того, в устройство для управления реверсивным вентильным элек. тродвигателем введен индикатор уровня скорости, а блок увеличения углов управления выпрямителем снабжен дополнительным входом, который подклю" чен к выходу индикатора уровня скорости.На чертеже приведено устройство для управления реверсивным вентильным электродвигателем.Устройство содержит синхронную машину (двигатель ) 1, предназначенную для подключения через выпрями- тельно-инверторный преобразователь 2 частоты к сети переменного тока, блоки Фазового управления 3 и 4 инвертором 5 и выпрямителем 6, выходы которых подключены соответственно на управляющие входы ключей инвертора 5 и выпрямителя б, а входы - на выходы блока управления 7 инвертором 5 и блока управления 8 выпрямителем б. Блок 8 управления выпрямителем содержит блок бестокового переключения режимов работы 9, Функциональный преобразователь ЭДС 10 и цепь из последовательно соединенных регулятора скорости 11, регулятора тока 12, нелинейного звена 13, ключей 14 с операционным усилителем 15 и управляющего органа 16. Датчик скорости 17 соединен со входом блока определения уровня скорости 18. Дополнительно введенный блок увеличения уг лов управления 19 выпрямителем при сменережимов работы состоит изрезисторов 20-22, подкпюченных междуисточником и дополнительным входомуправляющего органа 16, диода 23,подключенного параплельно резистору21, первого и второго логическихэлементов И-НЕ 24 и 25, вход первогоиз которых соединен с одним из выходов блока переключения режимов работы 9, вход второго - с выходомблока определения уровня скорости 18,а выходы соединены е общей точкойрезисторов 21 и 22 и анода диода 23,конденсатора 26, включенного междуобщей точкой резисторов 20 и 21 и катода диода 23 и общей точкой схеьы.Выпрямительно-и нверторный преобразователь 2 содержит также сглаживающий дроссель 27, датчик тока 28 идатчик нуля тока 29,Блок фазового управления 3 инвертором содержит блок 30 импульсногоуправления, блок 31 фазового управления, ключи 32 для изменения угловуправления на 180 эл.град. и блок 33сдвоения управляющих импульсов, общий с блоком фазового управления 4выпрямителем, включющим в себя такжеблок импульсного управления 34 выпрямителем и блок фазового управления 35 выпрямителем.Блок управления 8 выпрямителем 6содержит хлючи 36 для согласованиянереверсивного сигнала датчика тока 28 с реверсивным сигналом регулятора скорости 11, нуль-орган 37,включенный между выходом нелинейного звена 13 и входом блока бесто"кового переключения режимов работы 9, Дополнительный вход 38 блокаувеличения углов управления выпрямителем 19 является входом второгологического элемента И-НЕ 25.Блок управления 7 инвертором со,держит блок управления принудительной коммутацией на низких скоростях39, входы которого связаны с выходами датчика 40 положения ротора, блока определения уровня скорости 18и датчика нуля тока 29, а выходподключен к входу управляющего органа 16, блок определения направлениявращения 41, вход которого соединенс выходом датчика 40 положения ротора, блок определения режима работы42 электропривода (двигательный,илитормозной), входы которого соединеныс выходами блока бестокового переключения режимов работы 9 и блока определения направления вращения 41, логическую схему Н-НЕ 43, задатчикнуглов управления 44 и 45 инверторомв двигательном и тормозном режимахпри высокой скорости, задатчик углауправления 46 инвертором при работена низкой скорости с принудительнойкоммутацией тока, логический блокпереключения углов управления 47инвертором, блок формирования углов управления 48 инвертором в режимахпереключения, вход которого соединенс выходом логической схеьи ИНЕ 43,а выход - со входом задатчика угловуправления 44 инвертором.5 Логический блок переключения углов управления 47 тиристорами инвертора содержит, в свою очередь, ключи49-51 и логические схемы И-НЕ 52-54.Устройство работает следующим10 образом.В исходном состоянии задающее иапряжение равно нулю, на выходах регулятора скорости 11 и регулятора тока 12, нелинейного звена 13 и нульоргана 37 - нулевые сигналы, блокбестокового переключения режимов работы 9 находится в состоянии, соответствующем нулевому сигналу с нульоргана 37,например "Вперед". Приэтом включены ключи 32 и 36 соответствующие направлению "Вперед", и надва тиристора инвертора 5 подаютсяуправляющие импульсы, Углы управления выпрямителя 6 имеют максимальноезначение, поэтому тока в силовой цепи нет, и двигатель находится в неподвижном состоянии,При подаче задающего напряжения,например, соответствующего направлению "Вперед" на выходах регулятораскорости 11, регулятора тока 12 иуправляющего органа 16 появляетсясигнал, который переводит угол управления выпрямителя в выпрямительный режим. По двум фазам синхронноймашины 1 начинает протекать ток, ееротор поворачивается на определенный угол. При поступлении импульсана переключение фаз синхронной ма"шины с датчика 40 положения ротора40 сигналом с блока управления принудительной коммутацией 39 управляющийорган 16 переводится в состояние,соответствующее максимальному углууправления, а выпрямитель переходит45 в инверторный режим. Ток ранее работавших фаз двигателя спадает донуля, и тиристоры инвертора закрываются. После спадания тока до нуляуправляющий орган 16 вновь переводит углы управления в выпрямительныйрежим и ток в фазах машины, но ужев других - соответствующих новомуположению датчика 40 положения рото-ра нарастает до прежнего значения,Ротор синхронной машины 1 вновь поворачивается на 60 эл. град, до прихо"да следующего импульса с датчика 40.При этом на выходе блока определениярежима работы 42 электропривода логическая "1", соответствующая двига-60 тельному режиму работы, а на выходеблока определения уровня скорости 18 логический "0", что соответствуетнизким скоростям и принудительнойкоммутации тока тиристоров инвертора65 описанным способом.Нулевым сигналом с логической сх 6- мы И-НЕ 43 ключ 51 включен, а единичным. сигналом с блока определения уровня режима работы 42 электропривода и единичным сигналом с логической схемы И-НЕ 52 ключи 49 и 50 отключены, и инвертор работает с углом опережения, равным нулю, задаваемым задатчиком угла управления 46 инвертором. При достижении двигателем заданной скорости, когда становится 0 возможным естественная коммутация, на выходе блока определения уровня скорости 18 появится логическая "1 ключ 50 запирается, а ключ 51 открывается. При этом при наличии логи ческой "1" на третьем выходе блока бестокового переключения режимон работы 9 на выходе логической схемы И-НЕ 43 появится логический "О",и конденсатор на выходе блока Формиро вания углов управления 48 инвертором в режиме переключения начинает заряжаться. По мере его заряда результирующий сигнал на входе задатчика углов управления 44 иннертором в дзига тельном режиме уменьшается. Уменьша" ются и углы управления инвертором с максимальных, соответствующих первому моменту переключения, равных ориентировочно 60 эл,град., до значений, соответствующих работе с естественной коммутацией тиристорон инвертора за счет ЭДС фаз двигателя (равных ориентировочно 30-40 эл.градПри работе на низких скоростях двигателя с углами управления инвер" тором Р 0 колебания напряжения на выходе иннертора 5 в двигательном и тормозном режимах незначительны и перключение режимов работы ныпрямите ля б в режиме поддержания заданной 40 скорости приводит к появлению бросков тока после возрастания скорости синхронной машины 1 и перехода на естественную коммутацию тока инвертора 5 за счет ЭДС фаз синхронной 45 машин 1.В первый момент переключения режимов работы на выходе блока переключения режимон работы 9 появляется логический "О", который поступает 50 на вход логического элемента 24,появившаяся на выходе последнегологическая "1" непосредственно черездиод 23 и резистор 20 поступает навход управляющего органа 16. Этимсигналом управлякщий орган 16 переводит выпрямитель безынерционно,виннерторный режим, соответствующиймаксимальному углу управления выпря"мителем, По истечении бестоковойпаузы (длительностью Тх 1 мс) навыходе блока бестокового переключения режимов 9 появляется логическая "1" соответственно на выходеэлемента 24 логический "0", и предварительно заряженный конденсатор 26разряжается через резистор 21. Таккак разряд конденсатора 26 протекает не мгновенно, а с определеннойпостоянной времени, обеспечиваетсяплавное уменьшение углов управлениявыпрямителем 6 до значений, соответствующих заданной скорости вращения.Так как на низких скоростях нет особой необходимости в плавном уменьшении углов увеличения выпрямителя,введена связь внеденого блока увеличения углов управления 19 с блокомопределения уровня скорости 18 черезлогический элемент И-НЕ 25, благодаря которой блок увеличения угловуправления 19 вступает в действиетолько на высоких скоростях,Использование изобретения позволяет получить в электроприводах переменного тока на базе нентильных электродвигателей быстродействие, равноебыстродействию электроприводов постоянного тока на базе управляющихвыпрямителей с естественной коммутацией - полосу пропускания отработки входного гармонического сигнала частотой 20 Гц. Большее быстродействие электроприводов на металлорежущих станках позволяет уменьшитьвремя обработки и обеспечить большуюточность обработки деталей, темсамым повысить производительностьстанков. Повышение устойчивостиработы на более высоких скоростяхпозволяет использовать преимуществодвигателей переменного тока по значениям максимальных скоростей и надежности.1092687 Составитель В.Тарасоведактор Т.Парфенова Техред Л.Мартяжева Корректор ятко Заказ 32 73/42 е филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проект ТираНИИПИ Гасупо деламО 35, Москв 667 арств зобре Ж-З ного коминий и отРаушска Подпиета СССытийнаб., д