SU1577052A1 - Method of controlling electric drive - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  частоты вращени  электродвигател  посто нного тока. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности. В данном способе управлени  электроприводом посто нного тока обеспечиваетс  контроль параметров электропривода при помощи датчика тока, датчика перезар да коммутирующего конденсатора импульсного прерывател , а также датчика напр жени  на коммутирующем конденсаторе. Переход электропривода с естественной характеристикой на искусственную и наоборот обеспечиваетс  в зависимости от коммутирующей способности импульсного прерывател , что повышает надежность работы электропривода в целом. 1 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to control the frequency of rotation of a DC motor. The aim of the invention is to increase reliability. In this method of controlling an electric drive with direct current, the parameters of the electric drive are monitored by means of a current sensor, a sensor reloading sensor of a switching interrupter, and a voltage sensor on a switching capacitor. The transition of an electric drive with a natural characteristic to an artificial one and vice versa is provided depending on the switching capacity of the pulse chopper, which increases the reliability of operation of the electric drive as a whole. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  регулировани  частоты вращени  электродвигател - посто нного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used to control the frequency of rotation of an electric motor - direct current.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности.The aim of the invention is to increase reliability.

На чертеже приведена схема устройства , реализующего способ управлени  электроприводом посто нного тока.The drawing shows a diagram of a device that implements a method for controlling a DC electric drive.

Устройство, реализующее способ управлени  электроприводом 1 посто нного тока, включающим электродвигатель и импульсный тиристорный прерыватель 2 с главным тиристором и коммутирующими тиристором и конденсатором, содержит задающий генератор 3 и задатчик 4 интенсивности , к выходам которых подключены входы первого компаратора 5 напр жени .A device that implements a method for controlling a direct current drive 1, including an electric motor and a pulse thyristor interrupter 2 with a main thyristor and switching thyristor and a capacitor, contains a master oscillator 3 and an intensity setter 4, to the outputs of which the inputs of the first voltage comparator 5 are connected.

Выход компаратора 5 напр жени  соединен с входами формировател  6 импульсов коммутирующего тиристора и формировател  7 импульсов главного тиристора , подключенных выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И 8 и 9. К выходу задатчика 4 интенсивности также подключена цепочка последовательно соединенных дифференцирующего звена 10, выпр мител  11, преобразовател  12 уровн  и формировател  13 импульсов сброса, выходом подключенного к входу сброса триггера 14.The output of the voltage comparator 5 is connected to the inputs of the generator 6 of the pulses of the switching thyristor and the generator of 7 pulses of the main thyristor connected by outputs to the first inputs of the first and second elements 8 and 9, respectively. A chain of serially connected differentiating link 10, rectifier is also connected to the output of the intensity 4. goal 11, the transducer 12 level and the driver 13 pulses reset, the output connected to the reset input of the trigger 14.

Пр мой выход триггера 14 соединен с первым входом третьего элемента И 15, а инвертирующий выход подключен к вторым входам первого и второго элементов И 8 и 9,Direct output of the trigger 14 is connected to the first input of the third element And 15, and the inverting output is connected to the second inputs of the first and second elements And 8 and 9,

В силовую цепь регулируемого электропривода 1 включен датчик 16 тока. Парал-In the power circuit of the adjustable electric drive 1 is enabled, the sensor 16 current. Paral-

лельно коммутирующему конденсатору импульсного тиристорного прерывател  2 подключены датчик 17 контрол  перезар да и датчик 18 контрол  напр жени . Выходы датчика 16 тока и датчика 18 контрол  напр жени  соединены с входами второго компаратора 19 напр жени , выход которого подключен к третьему входу первого элемента И 8, к входу формировател  20 внеочередных импульсов и к первому входу четвертого элемента И 21. Входы п того элемента И 22 соединены с входами второго и третьего элементов И 8 и 15, а выход подключен к второму входу четвертого элемента И 21. Выход датчика 17 контрол  перезар да соединен с входом формировател  23 импульсов выхода на естественную характеристику и первым входом шестого элемента И 24, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И 9, а выход подключен к установочному входу триггера 14, Между выходом элемента И 21 и управл ющим электродом главного тиристора прерывател  2 включен усилитель 25.For the switching capacitor of the pulse thyristor interrupter 2, the sensor 17 for the overcharge control and the sensor 18 for the voltage control are connected. The outputs of the current sensor 16 and the voltage sensor 18 are connected to the inputs of the second voltage comparator 19, the output of which is connected to the third input of the first element 8, to the input of the extraordinary impulse generator 20 and to the first input of the fourth element 21 22 are connected to the inputs of the second and third elements I 8 and 15, and the output is connected to the second input of the fourth element I 21. The output of the sensor 17 of the overcharge control is connected to the input of the former 23 impulses of output to the natural characteristic and the first input pole The second element 24, the second input of which is connected to the first input of the second element 9 and the output is connected to the setup input of the trigger 14, between the output of the element 21 and the control electrode of the main thyristor of the chopper 2 is turned on the amplifier 25.

Выход формировател  23 импульсов выхода на естественную характеристику соединен с вторым входом третьего элемента И 15. Усилитель 26 импульсов включен между управл ющим электродом коммутирующего тиристора и выходом элемента ИЛИ 27, входы которого соединены с выходом формировател  20 внеочередных импульсов и выходом первого элемента И 8. The output of the imaging unit 23 of the output pulses to the natural characteristic is connected to the second input of the third element I 15. An impulse amplifier 26 is connected between the control electrode of the switching thyristor and the output of the element OR 27, whose inputs are connected to the output of the imaging unit 20 extraordinary pulses and the output of the first element I 8.

Устройство, реализующее способ управлени  электроприводом посто нного тока, работает следующим образом.A device that implements a method for controlling a DC electric drive operates as follows.

При необходимости выхода электропривода 1 на естественную характеристику на электродвигатель подают номинальное напр жение. Это осуществл етс  путем посто нного увеличени  скважности выходного сигнала импульсного тиристорного прерывател  2 и после очередного отпирани  главного тиристора прерывател  2 сохранени  его открытого состо ни  за счет блокировани  подачи управл ющих импульсов . В момент перевода двигател  на естественную характеристику напр жение на двигателе измен етс  скачком,If necessary, the output of the actuator 1 to the natural characteristic of the motor serves the nominal voltage. This is accomplished by constantly increasing the duty cycle of the output signal of the pulsed thyristor interrupter 2 and, after the next unlocking of the main thyristor of the interrupter 2, to maintain its open state by blocking the supply of control pulses. When the engine is converted to a natural characteristic, the voltage across the engine changes abruptly,

Поэтому скважность выходного сигнала импульсного прерывател  2 должна быть максимально возможной дл  определенного тока нагрузки при имеющемс  уровне питающего напр жени . Эта скважность определ етс  временем перезар дки коммутирующего конденсатора. Дальнейшее повышение скважности приводит к срывам коммутации из-за того, что управл ющий импульс главного тирибтора поступает вTherefore, the duty cycle of the output signal of the pulse chopper 2 should be as high as possible for a certain load current with the supply voltage level available. This duty cycle is determined by the recharge time of the switching capacitor. A further increase in the duty cycle leads to switching failures due to the fact that the control pulse of the main thyribor goes to

момент перезар дки коммутирующего конденсатора , прекраща  его дальнейший зар д , в результате чего зар д, накопленный на коммутирующем конденсаторе до поступлени  управл ющего импульса главного тиристора, оказываетс  недостаточным дл  коммутации тока нагрузки при последующем выходе на искусственную характеристику .the moment of recharging the switching capacitor, stopping its further charge, as a result of which the charge accumulated on the switching capacitor before the control pulse of the main thyristor is received, is insufficient for switching the load current during the subsequent output of the artificial characteristic.

0 Врем  перезар да коммутирующего конденсатора не посто нно, а зависит от коммутируемого тока нагрузки. Поэтому возникает необходимость в варьировании предельной скважности выходного сигнала0 The recharge time of the switching capacitor is not constant, but depends on the switched load current. Therefore, there is a need to vary the maximum duty cycle of the output signal

5 прерывател  2, при котором осуществл етс  выход электропривода на естественную характеристику. Дл  этого во врем  работы электропривода 1 посто нного тока на искусственной характеристике с5 of the chopper 2, in which the drive is driven to the natural characteristic. To do this, during the operation of the direct current drive 1 on the artificial characteristic with

0 помощью задатчика 4 интенсивности увеличивают интенсивность выходного сигнала , сравнивают его в компараторе 5 напр жени  с выходным сигналом задающего генератора 3, провод  выходной сиг5 нал компаратора 5 напр жени  по цепи формирователь б импульсов коммутирующего тиристора - усилитель 26 импульсов коммутирующего тиристора, получают управл ющие импульсы коммутирующего ти0 ристора (КТ), а по параллельной ей цепи формирователь 7 импульсов главного тиристора - усилитель 25 импульсов главного тиристора - управл ющие импульсы главного тиристора. При этом интервал0 using intensity setter 4, increase the intensity of the output signal, compare it in voltage comparator 5 with output signal of master oscillator 3, output voltage signal of comparator 5 voltage across the circuit driver of switching thyristor b - amplifier 26 of switching switching thyristor, receive control pulses the switching thyristor (CT), and along a parallel circuit of it, the driver of 7 main thyristor pulses - amplifier 25 main thyristor pulses - main impulse control pulses resistor. In this case, the interval

5 следовани  чередующихс  импульсов коммутирующего и главного тиристоров сокращаетс  пропорционально возрастанию выходного сигнала задатчика 4 интенсивности . Одновременно контролируют де 0 тельность перезар да коммутирующего конденсатора с помощью датчика 17 контрол  перезар да коммутирующего конденсатора .5, the alternating pulses of the switching and main thyristors are reduced in proportion to the increase in the output signal of the intensity setter 4. At the same time, the switching capacity of the switching capacitor recharging is monitored with the help of the switching capacitor monitoring sensor 17.

Кроме того, контролируют также момен5 ты поступлени  управл ющих импульсов на главный тиристор. Дл  этого снимают сигнал с формировател  7 импульсов главного- тиристора. Этот сигнал вместе с выходным сигналом датчика 17 контрол  перезар даIn addition, the moments of arrival of control pulses on the main thyristor are also monitored. For this, the signal from the driver of the 7 pulses of the main thyristor is removed. This signal, along with the output signal of the sensor 17 control recharge yes

0 коммутирующего конденсатора, по вл ющимс  во врем  перезар да коммутирующего конденсатора с выходным сигналом формировател  7 импульсов главного тиристора , подают на логический элемент И 24.0 of the switching capacitor, appearing during the recharging of the switching capacitor with the output signal from the driver 7 pulses of the main thyristor, is fed to the logic element AND 24.

5 При совпадении указанных сигналов, соответствующем по влению управл ющего импульса главного тиристора зо врем  перезар да коммутирующего конденсатора, на выходе элемента И 24 по вл етс  импульс , соответствующий логической единице , что влечет за собой переключение триггера 14 и по вление сигнала, соответствующего логической единице, на его пр мом выходе м сигнала, соответствующего логическому нулю, - на инвертирующем. Этот нулевой сигнал, поступа  на логические элементы И 8 и 9, блокирует управл ющие импульсы главного и коммутирующего тиристоров. Одиночный выходной импульс формировател  23 импульсов выхода на естественную характеристику формируетс  по заднему фронту выходного сигнала, поступающего с датчика 17 контрол  перезар да коммутирующего конденсатора, т.е. в момент завершени  зар да коммутирующего конденсатора. Последующие импульсы, по вл ющиес  на установленном входе триггера 14 при совпадении сигналов с датчика 17 контрол  перезар да коммутирующего конденсатора и формировател  7 импульсов главного тиристора, не измен ют состо ние триггера 14, и блокировка управл ющих импульсов сохран етс .5 When these signals coincide, corresponding to the appearance of the control pulse of the main thyristor at the time of the reloading of the switching capacitor, a pulse corresponding to the logical unit appears at the output of the AND 24 element, which entails switching of the trigger 14 and the appearance of the signal corresponding to the logical unit , on its direct output of the signal corresponding to a logical zero, on the inverting one. This zero signal, arriving at the logic elements 8 and 9, blocks the control pulses of the main and commuting thyristors. A single output pulse of the generator of 23 pulses of output to the natural characteristic is formed on the falling edge of the output signal from the sensor 17 of the control of the recharge of the switching capacitor, i.e. at the time of completion of the charge of the switching capacitor. Subsequent pulses appearing at the set input of the trigger 14 when the signals from the sensor 17 controlling the reloading of the switching capacitor and the driver 7 pulses of the main thyristor coincide, do not change the state of the trigger 14, and the blocking of the control pulses is maintained.

Главный тиристор прерывател  2 открыт , управл ющие импульсы заблокированы . Электропривод работает на естественной характеристике.The main thyristor of the chopper 2 is open, the control pulses are blocked. The drive operates on a natural characteristic.

При наличии задани  на снижение скважности выходного сигнала прерывател  2 устран ют блокировку управл ющих импульсов с момента, когда интервал времени между управл ющим импульсом главного тиристора и управл ющим импульсом коммутирующего тиристора станет не менее времени перезар да коммутирующего конденсатора. Задание на снижение скважности выходного сигнала осуществл етс  с помощью задатчика 4 интенсивности. Дифференцированием выходного сигнала задатчика 4 интенсивности с помощью дифференцирующего звена 10 и дальнейшим пропусканием его через выпр митель 11 осуществл етс  распознавание задани  именно на снижение частоты вращени  электропривода 1, на его переход с естественной характеристики на искусственную. Преобразователь 12 уровн  обеспечивает стандартизацию сигнала, который, поступа  в формирователь 13 импульсов сброса триггера 14, преобразуетс  в импульс, обеспечивающий с помощью триггера 14 устранение блокировки управл ющих импульсов при условии, что задание на снижение частоты вращени  уже  вл етс  достаточным, чтобы управл ющий импульс главного тиристора не попал во врем  зар да коммутирующего конденсатора, т.е. чтобы интервал времени между управл ющими импульсами коммутирующего и главного тиристоров оказалс  не менее времени перезар да коммутирующего конденсатора, так как момент подачи управл ющего импульса коммутирующего тиристора совпадает с началом пере- зар да коммутирующего конденсатора, 5 Соблюдение указанного услови  обеспечивает нулевой выходной сигнал элемента И 21, который имеет место всегда, за исключением случа  по влени  двух сигналов, соответствующих логической единице, на входеIf there is a task to reduce the duty cycle of the output signal of the chopper 2, the control pulses are blocked from the moment when the time interval between the main thyristor control pulse and the switching thyristor control pulse becomes not less than the restart time of the switching capacitor. The task to reduce the duty cycle of the output signal is carried out using the intensity setter 4. Differentiation of the output signal of the intensity adjuster 4 by means of differentiating link 10 and further passing it through rectifier 11 recognizes the task to decrease the frequency of rotation of the electric drive 1, to its transition from a natural characteristic to an artificial one. The level converter 12 provides standardization of the signal, which, when fed to the shaper 13 of the reset pulses of the trigger 14, is converted into a pulse, which by means of the trigger 14 removes the blocking of the control pulses, provided that the reference to reducing the rotation frequency is already sufficient for the control pulse the main thyristor did not hit during the charge of the switching capacitor, i.e. so that the time interval between the control pulses of the switching and main thyristors is not less than the time of recharging the switching capacitor, since the moment of supplying the control pulse of the switching thyristor coincides with the start of charging of the switching capacitor, 5 Observance of this condition provides a zero output signal of the And 21 element which always takes place, except for the occurrence of two signals corresponding to a logical unit, at the input

0 элемента И 24, что свидетельствует о несоблюдении услови  устранени  блокировки управл ющих импульсов. При наличии нулевого сигнала на установочном входе и единичного импульса на входе сброса триг5 гера 14 на его инвертирующем выходе по вл етс  единичный сигнал, поступающий на входы элементов И 8 и 9 и устран ющий блокировку управл ющих импульсов.0 element And 24, which indicates non-compliance with the condition of eliminating the blocking of control pulses. In the presence of a zero signal at the setup input and a single pulse at the reset input, trigger 5, 14, a single signal appears at its inverting output, arriving at the inputs of the And 8 and 9 elements and eliminating the blocking of control pulses.

На прот жении всей работы произво0 дитс  контроль уровн  напр жени  на коммутирующем конденсаторе с помощью датчика 18 контрол  напр жени  на коммутирующем конденсаторе с помощью датчика 15 тока нагрузки. Сигналы, про5 порциональные контролируемым величинам , сравнивают с сигналами с компаратора 19 напр жени . При достижении рассогласовани  контролируемых сигналов величины , соответствующей критическомуThroughout all the work, the level of the voltage on the switching capacitor is controlled by means of the sensor 18 and the control of the voltage on the switching capacitor by the sensor 15 of the load current. Signals that are proportional to monitored quantities are compared with signals from voltage comparator 19. When the mismatch of the monitored signals is reached, the value corresponding to the critical

0 снижению уровн  напр жени  на коммутирующем конденсаторе или превышению током нагрузки значени , предельно допустимого по коммутационной способности прерывател  2 при имеющемс  уровне на5 пр жени  на коммутирующем конденсаторе , с выхода компаратора 19 напр жени  поступает сигнал, соответствующий логическому нулю, на элементы И 8 и 21, за счет чего блокируютс  управл ющие импульсы,0 decreasing the voltage level at the switching capacitor or the load current exceeding the value that is maximum permissible by the switching capacity of the interrupter 2 at the available level of voltage at the switching capacitor, the voltage corresponding to the logical zero from the output of the comparator 19 whereby the control pulses are blocked,

0 и на формирователь 20 внеочередных импульсов , на выходе которого формируетс  внеочередной импульс, поступающий через усилитель 26 импульсов коммутирующего тиристора 14 на прерыватель 2 в0 and to the shaper 20 extraordinary pulses, at the output of which an extraordinary pulse is generated, coming through the amplifier 26 pulses of the switching thyristor 14 to the interrupter 2

5 качестве управл ющего импульса коммутирующего тиристора и запирающий импульсный тиристорный прерыватель 2,5 as a control pulse of a switching thyristor and a blocking pulse thyristor interrupter 2,

При восстановлении уровн  напр же ни  на коммутирующем конденсаторе и то0 ка нагрузки на выходе компаратора 19 напр жени  единичный сигнал восстанавливаетс , за счет этого блокировка управл ющих импульсов устран етс , прерыватель 2 включаетс  в работу, электропривод 1 ра-.When the level is restored, on the voltage of the switching capacitor and the load on the output of the voltage comparator 19, the single signal is restored, thereby blocking the control pulses is eliminated, the interrupter 2 is put into operation, the electric drive 1 is pa.

5 ботает на искусственной характеристике, а при наличии задани  на выход на естественную характеристику последний осуществл етс  по описанному алгоритму.5 is based on an artificial characteristic, and in the presence of a task for reaching the natural characteristic, the latter is carried out according to the described algorithm.

Способ управлени  электроприводом обеспечивает повышение надежности работ ы. За счет обеспечени  адаптации к нагрузке электропривода при выходе на естественную характеристику и перевода электропривода в режим свободного выбега при критическом снижении уровн  нарр - жени  на коммутирующем конденсаторе или при превышении током нагрузки значени , предельно допустимого по коммутационной способности прерывател  при имеющемс  уровне напр жени  на коммутирующем конденсаторе, обеспечиваетс  ш,ад щий режим работы тирйсторного импульсного прерывател  и электропривода в целом.The drive control method provides increased reliability of work. By providing adaptation to the load of the electric drive when a natural characteristic is reached and transferring the electric drive to the free run mode at a critical decrease in the level of the voltage on the switching capacitor or when the load current exceeds the value that is maximum permissible according to the switching capacity of the interrupter when the voltage on the switching capacitor is exceeded It provides an additional mode of operation of the thyristor pulse chopper and the electric drive as a whole.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ управлени  электроприводом посто нного тока, заключающийс  в том, что регулируют скважность управл ющих импульсов тирйсторного прерывател  в пределах рабочего диапазона регулировани , а при превышении скважностью заданного значени  формируют внеочередной управл ющий импульс главного тиристора и блокируют управл ющие импульсы коммутирующего тиристора, отличающийс A method of controlling an electric drive with direct current, which consists in controlling the duty cycle of the control pulses of the thyristor interrupter within the operating control range, and when the threshold value exceeds the predetermined value, they form an extraordinary control pulse of the main thyristor and block the control pulses of the switching thyristor that differ тем, что, с целью повышени  надежности, в процессе увеличени  скважности выходного сигнала прерывател  контролируют продолжительность перезар да его коммутирующего конденсатора и моменты поступлени  управл ющих импульсов на главный тиристор, при по влении управл ющего импульса главного тиристора во врем  перезар да коммутирующего конденсатора блокируют управл ющие импульсы главного и коммутирующего тиристоров и подают одиночный управл ющий импульс на главный тиристор в момент завершени  перезар да коммутирующего конденсатора , при задании на снижение скважности устран ют блокировку управл ющих импульсов с момента, когда интервал времени между управл ющими импульсами коммутирующего-и главного тиристоров станетso that, in order to increase reliability, in the process of increasing the duty cycle of the output signal, the interrupter controls the duration of its commutator capacitor recharge and the moments of arrival of control pulses on the main thyristor, when the main thyristor control pulse appears during reloading of the switching capacitor impulses of the main and commuting thyristors and feed a single control impulse to the main thyristor at the moment of completion of the recharge of the commutation capacitor a, when setting for decreasing the duty cycle, blocking the control pulses from the moment when the time interval between the control pulses of the switching and main thyristors becomes меньше времени перезар да коммутирующего конденсатора, выключают тиристор- ный -импульсный прерыватель при критическом снижении уровн  напр жени  на коммутирующем конденсаторе или приless time to recharge the switching capacitor, turn off the thyristor-pulse breaker at a critical decrease in the voltage level at the switching capacitor or when превышении токсм нагрузки значени , предельно допустимого по коммутационной способности прерывател .exceeding the load toxm value, the maximum allowable for the switching capacity of the chopper.