Przedmiotem wynalazku jest elektryczny uklad napedu rewersyjnego do rekuperacji energii hamowania silnika pradu stalego do sieci pradu przemiennego w nawrotnych ukladach napedo¬ wych zasilanych z sieci pradu przemiennego poprzez niesterowany prostownik.Zwrot energii do zródla zasilajacego mozliwy jest w ukladach napedowych zasilanych z sieci pradu stalego lub autonomicznych zródel dopuszczajacych zmiane kierunku przeplywu pradu w swoim obwodzie. Przy zasilaniu ukladu z sieci pradu przemiennego poprzez prostownik niestero¬ wany przeplyw energii od silnika pradu stalego do sieci pradu przemiennego, bezposrednio, jest niemozliwy z powodu jednokierunkowego przewodnictwa elementów prostownika niesterowa- nego. Znane sa w technice uklady przeksztaltnikowe do napedu rewersyjnego, w których kierunek momentu statycznego jest zmienny, regulacja predkosci obrotowej lub zmiana kierunku wirowania realizowana jest za pomoca dodatkowego oporu hamowania. Wytracanie ciepla na dodatkowym oporze hamowania znacznie obniza efektywnosc wykorzystania energii i obniza wspólczynnik sprawnosci ukladu. Znane sa juz obecnie uklady sterowania silnikiem pradu stalego, z których niedogodnosc ta zostala wyeliminowana. Uklad taki zawiera prostownik niesterowany wraz z filtrem, na wyjsciu którego podlaczony jest pólprzewodnikowy przeksztaltnik w ukladzie mostko¬ wym. W przekatna mostków diod zwrotnych i mostka elementów komutowanych jest wlaczony twornik silnika pradu stalego. Diody jednej galezi mostka sa polaczone szeregowo z opornikami pomocniczymi. Do przekatnej mostków, w której umieszczony jest silnik poprzez diody pomocni¬ cze i lacza kolektor-emiter pomocniczych tranzystorów przelaczajacych, z obu jej stron, podla¬ czony jest jeden z zacisków sterowanego siecia falownika. Lacze baza-kolektor pomocniczych tranzystorów jest zbocznikowane opornikami szeregowo polaczonymi z diodami jednej z galezi jnostka diod zwrotnych. Drugi zacisk sterowanego siecia falownika jest bezposrednio przylaczony do punktu zwierajacego galwanicznie wyjscie mostka diod zwrotnych i wejscia na mostek silowych elementów komutowanych. Zasadniczym niedostatkiem wymienionego ukladu jest powstawanie zwarc prostownika poprzez obwód rekuperacji przy przechodzeniu maszyny elektrycznej z pracy generatorowej na prace silnikowa tj. przy przechodzeniu pradu twornika przez zero, oraz stosowa¬ nia dwóch pólprzewodnikowych elementów sterowanych do przelaczania silnika do pracy rekuperacyjnej.LUDOWA URZAD PATENTOWY PRL2 126213 Celem wynalazku jest unikniecie powyzszych niedogodnosci a zadanie polega na opracowaniu schematu ukladu umozliwiajacego rekuperacje energii hamowania silnika pradu stalego do sieci pradu przemiennego z wyeliminowaniem zwarc impulsowych prostownika, podwyzszenie spraw¬ nosci energetycznej ukladu napedowego, /minimalizowanie strat energii w postaci ciepla.Zadanie to zostalo zrealizowane przy pomocy ukladu, w którego schemacie polaczen charak¬ terystycznym jest to, ze wejscie falownika jednym zaciskiem jest polaczone poprzez pomocnicza diode na wyjscie z mostka diod zwrotnych, natomiast drugim zaciskiem poprzez diode i lacze kolektor-emitor tranzystora przelaczajacego z punktem zwierajacym galwanicznie wyjscie mostka sterowanego i wejscia mostka diod zwrotnych. Równoczesnie wyjscie z mostka diod zwrotnych polaczone jest poprzez opornik i diode kierunkowa z wejsciem na komutowane silowe elementy pólprzewodnikowe, przy czym dioda kierunkowa uniemozliwia przeplyw pradu bezposrednio z niesterowanego prostownika do obwodu falownika. Przeplyw pradu przez opornik i diode kierun¬ kowa wywoluje zadzialanie pomocniczego elementu przelaczajacego, który zalacza do obwodu falownika silnik wykonawczy znajdujacy sie w stanie hamowania. Falownik w kazdym momencie przygotowany jest do przyjmowania energii hamowania silnika wykonawczego. Przy pracy silniko¬ wej maszyny elektrycznej falownik pracuje na biegu jalowym, tzn. nie wystepuje przeplyw energii do sieci pradu przemiennego.Uklad napedu rewersyjnego z silnikiem pradu stalego zasilany z sieci pradu przemiennego z mozliwoscia rekuperacji energii hamowania generatorowego, bedacy przedmiotem wynalazkujest pewny w dzialaniu. Podnosi stopien efektywnego wykorzystania energii w ukladzie napedowym.Wysoka czestotliwosc komutacji napiecia zasilania silnika w ukladach tranzystorowych lezaca w zakresie 2 -5- 20 kHz znacznie zmniejsza w porównaniu z ukladami tyrystorowymi wspólczynnik ksztaltu pradu. Pozwala to na uzywanie jako elementów wykonawczych silników z litymi nabie- gunnikami. Wysoka czestotliwosc komutacji eliminuje równiez zjawisko wibracji silnika robo¬ czego. Tranzystorowe uklady napedowe maja duza sztywnosc dynamiczna. Sa szczególnie predysponowane do zastosowan w robotach przemyslowych, w napedach urzadzen precyzyjnych w technice optycznej, w cyfrowo sterowanych napedach.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na zalaczonym schemacie.Omawiany uklad napedu sklada sie z mostka silowych tranzystorów 1, 2, 3 i 4, silnika 5 pradu stalego, mostka zwrotnych diod 6, 7, 8,9, bloku zasilania i bloku rekuperacji. Blok zasilania sklada sie z zasilajacego transformatora 10, niesterowanego prostownika 11, oraz wygladzajacego kon¬ densatora 12. Obwód rekuperacji energii hamowania sklada sie ze sterowanego napieciem sieci falownika 13, kondensatora pomocniczego 14, diody 15, tranzystora 16 i diody 17. Silnik 5 jest wlaczony w przekatna mostków tranzystorowego i diod zwrotnych. Katody diod 6 i 9 polaczone sa poprzez diode 17 na zacisk a sterowanego napieciem sieci falownika 13 z kondensatorem 14. Zacisk b falownika 13 poprzez diode 15 i zlacze emiter-kolektorprzelaczajacego tranzystora 16, polaczony jest z punktem wspólnym tranzystorów 2 i 3 oraz anod diod 7 i 8. Baza tranzystora 16 polaczona jest miedzy opornik 18 a diode 19. Wyjscie falownika 13 zalaczone jest na uzwojenie pomocnicze zasilajacego transformatora 10. Zródlem energii zasilania silnika 5 jest siec pradu przemiennego.Napiecie wyprostowane z prostownika 11 podaje sie impulsowo na zaciski silnika 5. Tranzystory 1 i 2 sa komutowane naprzemian, tranzystor 3 znajduje sie w stanie przewodzenia, jego punkt pracy znajduje sie stale w obszarze nasycenia, tranzystor 4 nie przewodzi, jego punkt pracy znajduje sie w obszarze odciecia, w wyniku czego napiecie na zaciskach silnika ma w przyblizeniu przebieg fali prostokatnej. W czasie ti, w którym tranzystor 1 jest w stanie przewodzenia, prad przeplywa od dodatniego zacisku niesterowanego prostownika 11, przez zlacze emiter-kolektortranzystora 1, do twornika silnika 5, zlacze kolektor-emiter stale znajdujacego sie w stanie przewodzenia tranzystora 3 do ujemnego zacisku prostownika 11. Natomiast w czasie t2, kiedy na silnik 5 nie jest podawane napiecie zasilania, punkt pracy tranzystora 1 znajduje sie w obszarze odciecia, tranzystor 2 jest w stanie przewodzenia, prad twornika pod wplywem samoindukcji plynie w poprzednim kierunku przez zlacze kolektor-emiter tranzystora 3, diode 7 i twornik silnika 5. Dioda 19 spolaryzowanajest w kierunku zaporowym. Pod wplywem potencjalnego momentu obciazenia lub przy szybkim zmniejszeniu sie czasu trwania impulsów napiecia, kiedy SEM twornika jest wieksze od napiecia zasilajacego, prad zmienia kierunek przeplywajac w czasie ti przez zlacze kolektor-emiter tranzy¬ stora 2, diode 8 i twornik silnika 5. W interwale ti, poczatkowy impuls pradu przeplywa od126 213 3 twornika silnika 5 przez diode 6, opornik 18, diode 19, kondensator 12, diode 8 do silnika 5.Przeplyw pradu przez opornik 18 i diode 19 powoduje przelaczenie w stan przewodzenia tranzystor 16. W tym momencie nastepuje proces oddawania energii hamowania do sieci pradu przemien¬ nego. Prad plynie w obwodzie od silnika 5 przez diode 6, diode 17 do falownika 13 z kondensatorem 14, diode 15, zlacze kolektor-emiter tranzystora 16, diode 8 do silnika 5. Dioda 19 przy pracy silnikowej maszyny elektrycznej 5 zabezpiecza obwód falownika 13 przed przeplywem pradu z prostownika niesterowanego. Przy rewersowaniu napiecia w procesie zmiany kierunku wirowania silnika wykonawczego przelaczane sa impulsy sterowania z tranzystorów 1 i 2 na tranzystory 4 i 3 a sygnaly sterujace z tranzystorów 3 i 4 na tranzystory 2 i 1. Po dokonaniu przelaczenia tranzystory 3 i 4 sa naprzemian komutowane. Punkt pracy tranzystora 1 znajduje sie w obszarze odciecia — tranzystor 1 jest w stanie zaporowym a punkt pracy tranzystora 2 znajduje sie w obszarze nasycenia — tranzystor 2 jest w stanie przewodzenia. Po zmianie biegunowosci napiecia podawanego na zaciski silnika 5, prad w uzwojeniu twornika silnika 5 nie zmienia kierunku przeplywu zamykajac sie w obwodzie przez diode 9, opornik 18, diode 19, kondensator 12, diode 7 i twornik silnika 5.Przeplyw pradu przez opornik 18 powoduje zalaczenie w stan przewodzenia tranzystor 16. Naste¬ puje przekazanie energii hamowania do falownika 13. Po zmianie kierunku przeplywu pradu, plynie on pod wplywem impulsowo przykladanego napiecia i SEM twornika, których kierunki dzialania sa zgodne. Wartosc pradu gwaltownie rosnie. Po przekroczeniu dopuszczalnej wielkosci zabezpieczenie od przeciazen pradowych blokuje sterowanie tranzystorów silowych. Podobniejak w wyzej opisanych przypadkach nastepuje przeplyw energii do falownika 13. Po zmianie kierunku wirowania i zmianie kierunku dzialania SEM twornika, prad twornika w interwale 11 przeplywa od prostownika 11 przez zlacze emiter-kolektor tranzystora 4, twornik silnika 5, zlacze kolektor- emiter tranzystora 2 do drugiego zacisku prostownika 11. W interwale t2 prad pod wplywem SEM samoindukcji przeplywa w obwodzie twornika silnika 5, zlacze kolektor-emiter tranzystora 2, diode 8 do twornika silnika 5.Zastrzezenie patentowe Uklad napedu rewersyjnego do rekuperacji energii hamowania silnika pradu stalego wlaczo¬ nego w przekatna mostka sterowanych pólprzewodnikowych elementów silowych i mostka diod zwrotnych, zasilanego z sieci pradu przemiennego przy pomocy niesterowanego urzadzenia pro¬ stownikowego, znamienny tym, ze wyjscie pradowe mostka diod zwrotnych jest wlaczone odpo¬ wiednio na kondensator (14) równolegle zalaczony na wejsciu sterowanego napieciem sieci falownika (13), zas wyjscie falownika (13) polaczone jest z uzwojeniem pomocniczym zasilajacego transformatora (10), przy czym zacisk ujemny wejscia falownika (13) polaczonyjest poprzezdiode (15) oraz przejscie pradowe kolektor-emiter przelaczajacego tranzystora (16) z punktem galwani¬ cznie zwierajacym wyjscie pradowe tranzystorów (2,3) mostka sterowanego z anodami zwrotnych diod (7,8), równoczesnie wyjscie pradowe mostka diod zwrotnych katodami diod (6,9) polaczone jest poprzez opornik (18) i kierunkowa diode (19) z wejsciem pradowym tranzystorów (1,4) mostka sterowanego, natomiast baza przelaczajacego tranzystora (16) polaczona jest galwanicznie z punktem pomiedzy opornikiem (18) a kierunkowa dioda (19).126 213 Jco l^f oo H- <& cn| co, 00 CD KV £ ^i 4^ JD{ ^4; -3P o roi D k J A Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 cgz.Cena 100 zl PL