RU2020715C1

RU2020715C1 - Thyristor drive

Info

Publication number: RU2020715C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Данилович Негода
Original assignee: Анатолий Данилович Негода
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: DC motor control. SUBSTANCE: thyristor drive has first and second amplifiers; first amplifier output is connected to phase-shifter input and its input is connected via respective resistors to second amplifier output and to speed setter output. Resistor is inserted between input and output of second amplifier. Inputs of first and second amplifiers are connected through resistor-capacitor inertia links to DC motor armature. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам управления тиристорными электроприводами постоянного тока. The invention relates to electrical engineering, in particular to control systems for thyristor DC drives.

Известны простые тиристорные электроприводы (авт. св. N 1035765, N 1307527). Их недостатками являются низкая точность регулирования скорости вращения якоря электродвигателя, низкое максимальное напряжение на двигателях этих электроприводов, а также неудобство их эксплуатации, связанное с тем, что элементы их схем управления находятся под большим напряжением относительно "земли". Known simple thyristor electric drives (ed. St. N 1035765, N 1307527). Their disadvantages are the low accuracy of regulation of the rotation speed of the motor armature, the low maximum voltage on the motors of these electric drives, as well as the inconvenience of their operation, due to the fact that the elements of their control circuits are under high voltage relative to the ground.

Известен электропривод (авт. св. N 748754), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорные выводы которого подключены к выходу силового тиристорного или тиристорно-диодного моста, управляемые входы которого соответственно подключены к выходам соответствующих устройств включения тиристоров, входы которых соединены с выходом фазосдвигающих устройств, а также задатчик скорости вращения якоря электродвигателя постоянного тока и формирователь сигнала рассогласования. Known electric drive (ed. St. N 748754), which is the prototype of the present invention, containing a DC motor, the anchor terminals of which are connected to the output of the power thyristor or thyristor-diode bridge, the controlled inputs of which are respectively connected to the outputs of the respective thyristor switching devices, the inputs of which are connected with the output of the phase-shifting devices, as well as the speed controller of the rotation of the armature of the DC motor and the driver of the error signal.

Недостатком этого электропривода является его сложность, связанная с тем, что он нуждается в использовании тахогенератора для измерения скорости. The disadvantage of this electric drive is its complexity, due to the fact that it needs to use a tachogenerator to measure speed.

Целью изобретения является упрощение электропривода. The aim of the invention is to simplify the electric drive.

Для этого предлагаемый электропривод содержит первый и второй усилители, выход первого усилителя соединен с входом фазосдвигающего устройства, а его вход через соответствующие резисторы - с выходом второго усилителя и выходом задатчика скорости, между входом и выходом второго усилителя включен резистор, входы первого и второго усилителей через резистивно-емкостные инерционные звенья подключены к выходам якоря электродвигателя постоянного тока. To do this, the proposed drive contains the first and second amplifiers, the output of the first amplifier is connected to the input of the phase shifter, and its input through the corresponding resistors is connected to the output of the second amplifier and the output of the speed controller, a resistor is connected between the input and output of the second amplifier, the inputs of the first and second amplifiers are resistive-capacitive inertial links are connected to the outputs of the armature of a DC motor.

На фиг. 1 изображена схема электропривода; на фиг. 2 - схема задатчика скорости. In FIG. 1 shows a diagram of an electric drive; in FIG. 2 is a diagram of a speed controller.

Тиристорный электропривод включает электродвигатель 1 постоянного тока. К клеммам якоря электродвигателя 1 подключен выход силового диодно-тиристорного моста 2, управляющие электроды тиристоров которого соединены с соответствующими выходами устройств 3 и 4 включения тиристоров. Входы устройств 3 и 4 подключены к соответствующим выходам фазосдвигающего устройства 5. Вход последнего соединен с выходом регулятора, собранном на первом усилителе, включающем транзистор 6, эмиттер которого соединен с общим проводом схемы, а его коллектор через резистор 7 - с шиной источника питания. Между коллектором и базой транзистора 6 включен резистор 8 обратной связи. Второй усилитель 9 имеет резистор 10 обратной связи. Выход усилителя 9 через резистор 11 соединен с базой транзистора 6, которая через резистор 12 соединена с выходом задатчика 13 скорости. The thyristor electric drive includes a direct current electric motor 1. The output of the power diode-thyristor bridge 2 is connected to the terminals of the armature of the electric motor 1, the control electrodes of the thyristors of which are connected to the corresponding outputs of the devices 3 and 4 of turning on the thyristors. The inputs of devices 3 and 4 are connected to the corresponding outputs of the phase shifting device 5. The input of the latter is connected to the output of the controller assembled on the first amplifier, which includes a transistor 6, the emitter of which is connected to the common wire of the circuit, and its collector through the resistor 7 is connected to the bus of the power source. A feedback resistor 8 is connected between the collector and the base of transistor 6. The second amplifier 9 has a feedback resistor 10. The output of the amplifier 9 through a resistor 11 is connected to the base of the transistor 6, which is connected through a resistor 12 to the output of the speed controller 13.

Между входом второго усилителя 9 и первым выводом якоря электродвигателя 1 последовательно включены резисторы 14 и 15, а их общая точка через конденсатор 16 соединена с общим проводом схемы. Между входом первого усилителя и вторым выводом якоря последовательно включены резисторы 17 и 18, общая точка которых через конденсатор 19 соединена с общим проводом схемы. Between the input of the second amplifier 9 and the first output of the armature of the electric motor 1, resistors 14 and 15 are connected in series, and their common point through a capacitor 16 is connected to a common wire of the circuit. Between the input of the first amplifier and the second output of the armature, resistors 17 and 18 are connected in series, the common point of which is connected through a capacitor 19 to a common circuit wire.

В качестве второго усилителя 9 использована микросхема дифференциального усилителя. As the second amplifier 9, a differential amplifier chip is used.

Схема задатчика 13 скорости включает интегратор, собранный на транзисторах 20 и 21. Эмиттер транзистора 20 подключен к общему проводу схемы, его коллектор соединен с базой транзистора 21 и через резистор 22 с шиной источника питания. Коллектор транзистора 21 подключен также к шине источника питания, а между эмиттером этого транзистора и общим проводом схемы включен потенциометр 23. База транзистора 20 через интегрирующий конденсатор 24 соединена с эмиттером транзистора 21, через диод 25 - с общим проводом схемы и через резистор 26 - с источником напряжения смещения. The circuit of the speed controller 13 includes an integrator assembled on transistors 20 and 21. The emitter of the transistor 20 is connected to a common wire of the circuit, its collector is connected to the base of the transistor 21 and through the resistor 22 with the bus of the power source. The collector of transistor 21 is also connected to the power supply bus, and a potentiometer 23 is connected between the emitter of this transistor and the common circuit wire. The base of transistor 20 is connected to the emitter of transistor 21 through an integrating capacitor 24, through the diode 25 to the common circuit wire, and through the resistor 26 - bias voltage source.

Тиристорный электропривод работает следующим образом. Thyristor electric drive operates as follows.

Напряжение на выходе электродвигателя 1, возбуждение которого выполнено независимым от тока якоря, получается пропорциональным оборотам двигателя. Напряжение на выходе усилителя 9 равно
U_вых.9= U_cp.15·

, U_ср.15 - среднее значение напряжения на входе резистора 15 относительно "нуля".The voltage at the output of the electric motor 1, the excitation of which is independent of the armature current, is obtained proportional to the engine speed. The voltage at the output of amplifier 9 is
U out. ₉ = U _cp . ₁₅

, U _cf.15 - the average value of the voltage at the input of the resistor 15 relative to "zero".

Поскольку напряжение на входе первого усилителя (база транзистора 6) всегда приблизительно равно нулю, то ток через резистор 11 равен
i

=

= -

·

.Since the voltage at the input of the first amplifier (base of transistor 6) is always approximately equal to zero, the current through resistor 11 is
i

=

= -

·

.

Соотношение резисторов R₁₀ и R₁₄ + R₁₅ выбирается так, чтобы при максимальном напряжении на выходе якоря электродвигателя 1 напряжение на выходе усилителя 9 было бы максимальным, т.е. должно выполняться соотношение

=

.The ratio of the resistors R ₁₀ and R ₁₄ + R ₁₅ is chosen so that at the maximum voltage at the output of the armature of the motor 1, the voltage at the output of the amplifier 9 would be maximum, i.e. the relation must be fulfilled

=

.

Коэффициент 0,9 в левой части этого равенства необходим для исключения ввода в насыщение усилителя 9, например, при электрических наводках на провода, подключенные к якорю электродвигателя 1. Так как напряжение на входе резистора 18 имеет отрицательную полярность, то ток через резистор равен
i

=

= -

.A coefficient of 0.9 on the left side of this equality is necessary to exclude the saturation of the amplifier 9, for example, with electrical pickups on the wires connected to the armature of the electric motor 1. Since the voltage at the input of the resistor 18 has a negative polarity, the current through the resistor is
i

=

= -

.

Для правильной работы схемы должно соблюдаться условие

=

.For the circuit to work properly, the condition must be met

=

.

Тогда сумма токов через резисторы 11 и 17 равна
i

+i

= -2i

= -

, т.е. сумма этих токов всегда пропорциональна напряжению на якоре электродвигателя 1. Эта сумма токов складывается с выходным током задатчика 13, проходящим через резистор 12. Полярность этого тока (тока через резистор 12) всегда противоположна сумме токов через резисторы 11 и 17. Сумма этих трех токов вследствие наличия регулятора всегда приблизительно равна нулю, а именно сумма этих трех токов равна сигналу рассогласования, который равен сумме тока базы транзистора 6 и тока через резистор 8. При этом включение резистора 8 выбирается достаточно большим и может изменяться примерно от 100 кОм до бесконечности, что обеспечивает достаточную малость сигнала рассогласования.Then the sum of the currents through the

resistors

11 and 17 is equal to
i

+ i

= -2i

= -

, i.e. the sum of these currents is always proportional to the voltage at the armature of the motor 1. This sum of currents is added to the output current of the setter 13 passing through the resistor 12. The polarity of this current (current through the resistor 12) is always opposite to the sum of the currents through the

resistors

11 and 17. The sum of these three currents is the presence of the regulator is always approximately equal to zero, namely, the sum of these three currents is equal to the error signal, which is equal to the sum of the base current of the transistor 6 and the current through the resistor 8. In this case, the inclusion of the resistor 8 is chosen quite painfully and they can vary from about 100 ohms to infinity, which provides sufficient smallness of the error signal.

В качестве фазосдвигающего устройства применяют известное устройство. Особенностью этого устройства является то, что при максимальном напряжении на его входе угол включения тиристоров минимален, а при уменьшении этого напряжения угол включения тиристоров растет. Предлагаемый тиристорный электропривод может работать и при любом другом фазосдвигающем устройстве, но при этом следует изменить полярность сигнала задания и полярность напряжения на входе резисторов 15 и 18. As a phase-shifting device, a known device is used. A feature of this device is that at the maximum voltage at its input, the angle of inclusion of the thyristors is minimal, and when this voltage decreases, the angle of inclusion of the thyristors increases. The proposed thyristor electric drive can work with any other phase-shifting device, but the polarity of the reference signal and the polarity of the voltage at the input of resistors 15 and 18 should be changed.

В качестве второго усилителя 9 использована микросхема, что упрощает схему электропривода, а в качестве первого усилителя - транзистор, что обеспечивает на его выходе только одну полярность выходного напряжения, необходимую для нормальной работы фазосдвигающего устройства. A microcircuit was used as the second amplifier 9, which simplifies the electric drive circuit, and a transistor as the first amplifier, which provides only one output voltage polarity necessary for normal operation of the phase shifting device.

Конденсаторы 16 и 19 служат для сглаживания пульсаций на входе первого и второго усилителей. По схеме с обратной связью от электродвигателя 1 сумма токов через резистор 11 и через резисторы 17 и 18 всегда пропорциональна разности потенциалов между клеммами якоря электродвигателя 1. Это справедливо как для двух-, так и для трехфазных тиристорных и тиристорно-диодных силовых мостов. Сумма этих токов всегда пропорциональна напряжению на якоре электродвигателя 1, которое приближенно пропорционально оборотам двигателя. Capacitors 16 and 19 are used to smooth the ripple at the input of the first and second amplifiers. According to the scheme with feedback from the electric motor 1, the sum of the currents through the resistor 11 and through the resistors 17 and 18 is always proportional to the potential difference between the terminals of the armature of the motor 1. This is true for both two- and three-phase thyristor and thyristor-diode power bridges. The sum of these currents is always proportional to the voltage at the armature of the motor 1, which is approximately proportional to the engine speed.

Для уменьшения пускового тока двигателя задатчик 13 выполнен в виде интегратора, собранного на транзисторах 20 и 21 с коллекторным резистором 22 и потенциометром 23, включенным в эмиттерную цепь транзистора 21, на интегрирующем конденсаторе 24, диоде 25 и резисторе 26. Этот интегратор работает следующим образом. Непосредственно после подачи напряжения питания на электропривод, а следовательно, и на интегратор напряжение на выходе интегратора (эмиттер транзистора 21) равно нулю. Затем под действием запирающего тока со стороны резистора 26 и отпирающего емкостного тока со стороны конденсатора 24 напряжение на выходе интегратора по линейному закону нарастает и достигает напряжения питания. Это обеспечивает при включении электропривода плавное нарастание напряжения задания, в результате чего пусковой ток двигателя уменьшается. Выбором резистора 26 и конденсатора 24 можно регулировать величину пускового тока. To reduce the starting current of the motor, the master 13 is made in the form of an integrator assembled on transistors 20 and 21 with a collector resistor 22 and a potentiometer 23 included in the emitter circuit of the transistor 21, on an integrating capacitor 24, diode 25 and resistor 26. This integrator works as follows. Immediately after applying the supply voltage to the electric drive, and therefore to the integrator, the voltage at the integrator output (emitter of transistor 21) is zero. Then, under the action of the blocking current from the side of the resistor 26 and the unlocking capacitive current from the side of the capacitor 24, the voltage at the output of the integrator linearly increases and reaches the supply voltage. This ensures that when the drive is turned on, a smooth increase in the reference voltage, as a result of which the starting current of the motor decreases. By selecting a resistor 26 and a capacitor 24, the inrush current can be adjusted.

Использование предлагаемого электропривода позволяет упростить конструкцию при сохранении достаточного для многих случаев практики качества регулирования. Электропривод имеет защиту силового тиристорного моста от чрезмерно больших пусковых токов. Using the proposed electric drive allows you to simplify the design while maintaining sufficient for many cases, the quality of regulation. The electric drive has a power thyristor bridge protection against excessively high inrush currents.

Предлагаемый электропривод целесообразно использовать прежде всего на маломощных электроприводах. The proposed electric drive is advisable to use primarily on low-power electric drives.

Claims

A thyristor drive containing a DC motor, the anchor terminals of which are connected to the output of a thyristor or thyristor-diode bridge, the control inputs of which are connected to the outputs of the corresponding thyristor switching devices, the inputs of which are connected to the outputs of the phase-shifting device, speed regulator, mismatch signal generator, and feedback sensor characterized in that the driver of the error signal and the feedback sensor include the first and second amplifiers, resistive capacitive inertial links, three resistors, amplifier inputs through resistive-capacitive inertial links are connected to the armature outputs of the DC motor, while the output of the first amplifier is connected to the input of the phase shifting device, and its input is connected through the corresponding resistors to the outputs of the second amplifier and speed controller, between the input and output of the second amplifier includes a third resistor.