RU2020716C1

RU2020716C1 - Reversible electric drive

Info

Publication number: RU2020716C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Данилович Негода
Original assignee: Анатолий Данилович Негода
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: electrical engineering; control of DC motors. SUBSTANCE: two amplifiers are installed between inputs of phase shifting devices and output of control pulse shaper. Amplifiers have forward and reverse polarity transistors 18 and 19, feedback resistors 23 and 24, and output resistors 25 and 26. Resistors 21 and 22 are placed between amplifier input and shift voltage source. EFFECT: enlarged operating capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к реверсивным тиристорным электроприводам постоянного тока. The invention relates to electrical engineering, in particular to reversible thyristor DC drives.

Известен реверсивный электропривод, выполненный на магнитных усилителях (авт. св. N 197728, кл. Н 02 Р 7/68). Known reversible electric drive made on magnetic amplifiers (ed. St. N 197728, class N 02 P 7/68).

Его недостатками является низкий КПД, низкое быстродействие и сложность. Its disadvantages are low efficiency, low speed and complexity.

Известны реверсивные электроприводы (авт. св. N 243017 или N 321191, кл. Н 02 Р 7/28). Known reversible electric drives (ed. St. N 243017 or N 321191, class N 02 P 7/28).

Их недостатками является относительно низкая надежность. Their disadvantages are relatively low reliability.

Одним из наиболее совершенных реверсивных электроприводов является электропривод "Кемрон" болгарского производства, поставляемый во многие страны мира, в том числе в США и СССР. Этот электропривод включает электродвигатель, подключенный через индуктивные дроссели к двум встречно включенным тиристорным мостам, управляющие входы которых через устройства включения тиристоров и фазосдвигающие устройства подключены к выходу формирователя управляющего сигнала. One of the most advanced reversible electric drives is the Bulgarian-made Kemron electric drive delivered to many countries of the world, including the USA and the USSR. This electric drive includes an electric motor connected through inductive reactors to two on-board thyristor bridges, the control inputs of which are connected to the output of the driver of the control signal via thyristor switching devices and phase shifting devices.

Известно фазосдвигающее устройство (авт. св. N 1487135, кл. Н 02 М 1/08), содержащее накопительный конденсатор, первые выводы которого подключены к общему проводу схемы, а вторые выводы через резисторы или цепь из последовательно соединенных резистора и зарядного конденсатора подключены к шине питающего переменного напряжения, кроме того, вторые выводы конденсаторов соединены соответственно с эмиттерами первых транзисторов первой проводимости для данного фазосдвигающего устройства и с базами вторых транзисторов той же проводимости, базы первых транзисторов подключены к выходам согласующих устройств, коллекторы первых транзисторов подключены к соответствующим базам третьих транзисторов второй проводимости также для данного фазосдвигающего устройства, эмиттеры вторых и третьих транзисторов подключены к общему проводу схемы, а их коллекторы - к соответствующим входам устройств включения тиристоров. Эти фазосдвигающие устройства являются из известных самыми простыми устройствами. It is known phase shifting device (ed. St. N 1487135, class N 02 M 1/08), containing a storage capacitor, the first conclusions of which are connected to a common circuit wire, and the second conclusions through resistors or a chain of series-connected resistor and charging capacitor connected to to the bus of the supply alternating voltage, in addition, the second terminals of the capacitors are connected respectively with the emitters of the first transistors of the first conductivity for a given phase shifting device and with the bases of the second transistors of the same conductivity, the base of the first x transistors are connected to the outputs of the matching devices, the collectors of the first transistors are connected to the respective bases of the third transistors of the second conductivity also for the phase shifter, the emitters of the second and third transistors are connected to ground circuits, and their collectors - to the corresponding inputs of the thyristors switching devices. These phase shifting devices are known to be the simplest devices.

Недостатком этого электропривода является сложность конструкции. The disadvantage of this drive is the design complexity.

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

Для этого между входами фазосдвигающих устройств и выходом формирователя сигнала управления выполнено два усилителя, собранные на транзисторах противоположной проводимости, имеющие по резистору обратной связи, выходному резистору, которые включены между выходом формирователя сигнала управления и соответствующим входом усилителей, а также по резистору, включенному между соответствующим входом усилителей и соответствующим источником напряжения смещения, транзисторы фазосдвигающих устройств, функционально включенных в цепь разных силовых тиристорных мостов, имеют по отношению друг к другу противоположную проводимость. For this, between the inputs of the phase-shifting devices and the output of the driver of the control signal, two amplifiers are made, assembled on transistors of opposite conductivity, having a feedback resistor, an output resistor, which are connected between the output of the driver of the control signal and the corresponding input of the amplifiers, as well as a resistor connected between the corresponding the input of amplifiers and the corresponding bias voltage source, transistors of phase-shifting devices, functionally included in the circuit of different sludge thyristor bridges are in relation to each other opposite conductivity.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2-5 - схемы фазосдвигающих устройств с включением между вторым выводом накопительного конденсатора и шиной переменного напряжения резистора и цепи из последовательно включенных резистора и зарядного конденсатора. In FIG. 1 shows a diagram of the proposed electric drive; in FIG. 2-5 are diagrams of phase shifting devices with the inclusion of a resistor and an alternating voltage resistor and a circuit from a series-connected resistor and a charging capacitor between the second terminal of the storage capacitor.

Реверсивный электропривод включает в себя электродвигатель 1, подключенный через индуктивные дроссели 2, 3 и 4, 5 соответственно к выходам встречно включенных силовых тиристорных мостов, выполненных на тиристорах 6-9 и 10-13. Управляющие входы тиристоров 6-9 и 10-13 соответственно через устройства 14 и 15 включения тиристоров, фазосдвигающие устройства 16 и 17 и согласующие устройства, собранные на транзисторах 18 и 19 подключены к выходу формирователя 20 сигнала управления. Транзисторы 18 и 19 имеют по отношению друг к другу противоположную проводимость. Их коллекторы соответственно через резисторы 21 и 22 подключены к соответствующим источникам напряжения питания. Транзисторы 18 и 19 имеют по резистору 23 и 24 обратной связи по входному резистору 25 или 26, соединяющие соответственно базы транзисторов 18 и 19 с выходом формирователя 20, и по резистору 27 или 28, включенными между базами транзисторов 18 и 19 и соответствующими источниками напряжения смещения, в качестве которых используются соответственно "минусовой" и "плюсовой" источники питания. The reversible electric drive includes an electric motor 1 connected through inductive chokes 2, 3 and 4, 5, respectively, to the outputs of the on-board power thyristor bridges made on thyristors 6-9 and 10-13. The control inputs of the thyristors 6–9 and 10–13, respectively, through the thyristor switching devices 14 and 15, phase shifting devices 16 and 17, and matching devices assembled on transistors 18 and 19 are connected to the output of the control signal driver 20. Transistors 18 and 19 have opposite conductivity to each other. Their collectors, respectively, through resistors 21 and 22 are connected to the corresponding power supply sources. The transistors 18 and 19 have feedback resistor 23 and 24 along the input resistor 25 or 26, connecting the bases of transistors 18 and 19, respectively, with the output of the former 20, and along the resistor 27 or 28, connected between the bases of transistors 18 and 19 and the corresponding bias voltage sources , which are used respectively "minus" and "plus" power sources.

Фазосдвигающие устройства 16 и 17 содержат по накопительному конденсатору 29 и 30, первые выводы которых соединены с общим проводом схемы. Вторые выводы накопительных конденсаторов 29 и 30 подключены к эмиттерам первых транзисторов 31 и 32 первой проводимости для данного фазосдвигающего устройства и базам вторых транзисторов 33 и 34 той же проводимости. Базы первых транзисторов 31 и 32 соответственно через резисторы 35 и 36 подключены к коллекторам транзисторов 18 и 19. Коллекторы первых транзисторов 31 и 32 подключены соответственно к базам третьих транзисторов 37 и 38, между базами и эмиттерами которых включены резисторы 39 и 40. Вторые выводы накопительных конденсаторов 29 и 30 в первом варианте фазосдвигающего устройства (см. фиг. 2 и 3) соответственно через резисторы 41 и 42 подключены к шине переменного питающего напряжения, а также через корректирующие резисторы 43 и 44 - соответственно к коллекторам транзисторов 18 и 19. Во втором варианте фазосдвигающего устройства (см. фиг. 4 и 5) между вторыми выводами конденсаторов 29 и 30 включены соответственно цепи из резисторов 45 и 46 и конденсаторов 47 и 48. Phase shifting devices 16 and 17 comprise a storage capacitor 29 and 30, the first terminals of which are connected to a common circuit wire. The second terminals of the storage capacitors 29 and 30 are connected to the emitters of the first transistors 31 and 32 of the first conductivity for a given phase shifting device and the bases of the second transistors 33 and 34 of the same conductivity. The bases of the first transistors 31 and 32, respectively, through resistors 35 and 36 are connected to the collectors of transistors 18 and 19. The collectors of the first transistors 31 and 32 are connected respectively to the bases of the third transistors 37 and 38, between the bases and emitters of which resistors 39 and 40 are included. The second conclusions of the storage capacitors 29 and 30 in the first embodiment of the phase-shifting device (see Figs. 2 and 3) are connected through the resistors 41 and 42 to the AC bus, respectively, and through the correction resistors 43 and 44, respectively, to the collectors t ranzistorov 18 and 19. In the second variant of the phase-shifting device (see Fig. 4 and 5) between the second terminals of the capacitors 29 and 30 are included respectively the circuit of the resistors 45 and 46 and the capacitors 47 and 48.

Реверсивный электропривод работает следующим образом. Reversible electric drive operates as follows.

Соотношение величин резисторов 23 и 27, а также резисторов 24 и 28 выбраны так, что при нулевом управляющем сигнале, снимаемом с выхода формирователя 20, транзисторы 18 и 19 близки к полному запиранию, так что напряжение на коллекторах транзисторов 18 и 19 составляет, например, 90% от максимальных соответствующих коллекторных напряжений. При этих коллекторных напряжениях транзисторов 18 и 19 фазосдвигающие устройства 16 и 17 соответственно через устройства 14 и 15 включения тиристоров выдают сигналы включения тиристоров 6-9, 10-13, при которых выходные напряжения этих мостов минимальны. Это соответствует минимальным углам включения силовых тиристоров 6-13. В случае нарастания управляющего сигнала в "плюсовую" сторону транзистор 18 соответствующим образом приоткрывается, а транзистор 19 призакрывается. При этом углы включения тиристоров 6-9 увеличиваются, а тиристоры 10-13 не включаются. Таким образом "плюсовым" управляющим сигналом через транзистор 18 управляются тиристоры 6-9, тиристоры же 10-13 при этом заперты. При "минусовом" управляющем сигнале через транзистор 19 управляются тиристоры 10-13, а тиристоры 6-9 закрыты. The ratio of the resistors 23 and 27, as well as the resistors 24 and 28, is selected so that with a zero control signal taken from the output of the driver 20, the transistors 18 and 19 are close to complete blocking, so that the voltage across the collectors of transistors 18 and 19 is, for example, 90% of the maximum corresponding collector voltages. With these collector voltages of the transistors 18 and 19, the phase shifting devices 16 and 17, respectively, through the thyristor switching devices 14 and 15 give thyristor switching signals 6-9, 10-13, at which the output voltages of these bridges are minimal. This corresponds to the minimum switching angles of power thyristors 6-13. In the case of an increase in the control signal in the "plus" side, the transistor 18 is correspondingly opened, and the transistor 19 is closed. In this case, the turn-on angles of thyristors 6–9 increase, and thyristors 10–13 do not turn on. Thus, the “plus” control signal through the transistor 18 is controlled by thyristors 6-9, while the thyristors 10-13 are locked. When the "negative" control signal through the transistor 19 controlled by the thyristors 10-13, and the thyristors 6-9 are closed.

Соотношение величины резисторов 25 и 26 выбирается из условия обеспечения полного отпирания транзисторов 18 и 19 максимальным соответственно "плюсовым" или "минусовым" управляющим сигналом. The ratio of the resistors 25 and 26 is selected from the condition that the transistors 18 and 19 are fully unlocked with the maximum “plus” or “minus” control signal, respectively.

Описанные усилители управляющего сигнала, собранные на транзисторах 18 и 19, необходимы в случае использования фазосдвигающего устройства, выполненного по авт.св. N 1487135, у которого минимальный угол отпирания силовых тиристоров, управляемых данным фазосдвигающим устройством, соответствует максимальному управляющему напряжению на входе этого фазосдвигающего устройства . The described amplifiers of the control signal, assembled on transistors 18 and 19, are necessary in the case of using a phase-shifting device made according to autosw. N 1487135, in which the minimum opening angle of the power thyristors controlled by this phase-shifting device corresponds to the maximum control voltage at the input of this phase-shifting device.

Рассмотрим работу фазосдвигающего устройства 16 (фиг. 2). Управляющее напряжение, подаваемое на вход этого устройства, снимается с коллектора n-p-n транзистора 18. Это напряжение может изменяться от 0 до, например, 12 В. Вход резистора 41 подключен к сети переменного напряжения, например, 220 В. Током через резистор 41 осуществляется попеременно заряд и разряд накопительного конденсатора 29. При заряде этого конденсатора до напряжения на коллекторе транзистора 18 отпирается транзистор 31, одновременно с ним - и транзистор 37, которым через устройство 14 включения транзисторов включаются соответствующие два тиристора силового тиристорного моста [6-9]. При разряде накопительного конденсатора 29 до нулевого напряжения, точнее до напряжения отпирания базово-эмиттерного перехода транзистора 33, последний отпирается, подавая через устройство 14 сигнал для включения двух других тиристоров силового тиристорного моста [6-9]. Consider the operation of the phase-shifting device 16 (Fig. 2). The control voltage supplied to the input of this device is removed from the collector npn of the transistor 18. This voltage can vary from 0 to, for example, 12 V. The input of the resistor 41 is connected to an alternating voltage network, for example, 220 V. A charge is alternately charged through the resistor 41. and the discharge of the storage capacitor 29. When this capacitor is charged to a voltage on the collector of transistor 18, transistor 31 is unlocked, at the same time as transistor 37, through which the corresponding two t variable resistor thyristor bridge power [6-9]. When the storage capacitor 29 is discharged to zero voltage, more precisely, to the unlock voltage of the base-emitter junction of the transistor 33, the latter is unlocked by supplying a signal through the device 14 to turn on two other thyristors of the power thyristor bridge [6-9].

Фазосдвигающее устройство 17 работает точно так же, как и устройство 16. Конструктивная разница между ними заключается в том, что эти фазосдвигающие устройства по отношению друг к другу выполнены на транзисторах противоположной проводимости, что необходимо для минимизации количества элементов, включенных между входами фазосдвигающих устройств и выходом формирователя 20 управляющего сигнала. Фазосдвигающие устройства (фиг. 2 и 3) служат для однофазных тиристорных преобразователей. В этом случае питающие входы силовых транзисторов 6-9 и 10-13 подключаются к "фазе" и "нулю". The phase shifting device 17 works in exactly the same way as the device 16. The structural difference between them is that these phase shifting devices are made on the transistors of opposite conductivity with respect to each other, which is necessary to minimize the number of elements connected between the inputs of the phase shifting devices and the output driver 20 of the control signal. Phase shifting devices (Fig. 2 and 3) are used for single-phase thyristor converters. In this case, the power inputs of the power transistors 6-9 and 10-13 are connected to the "phase" and "zero".

При двухфазном или трехфазном тиристорном преобразователе фазосдвигающее устройство выполнено, как показано на фиг. 4 и 5. Оно отличается от описанного только тем, что между выводами накопительных конденсаторов 29 и 30 и фазой питающего напряжения включены соответственно последовательно соединеные резистор 45 и конденсатор 47, а также резистор 46 и конденсатор 48. Благодаря этим цепочкам из последовательно соединенных резисторов и конденсаторов импульсы запуска тиристоров оказываются смещенными в сторону опережения на 30^о относительно фазы напряжения, подаваемой на вход этих резистивно-емкостных цепочек.With a two-phase or three-phase thyristor converter, the phase-shifting device is made as shown in FIG. 4 and 5. It differs from that described only in that between the terminals of the storage capacitors 29 and 30 and the phase of the supply voltage, respectively connected in series resistor 45 and capacitor 47, as well as resistor 46 and capacitor 48. Thanks to these chains of series-connected resistors and capacitors the thyristor triggering pulses turn out to be biased by 30 ^° relative to the phase of the voltage supplied to the input of these resistive-capacitive chains.

Таким образом описанная система позволяет упростить реверсивный электропривод. Thus, the described system allows to simplify the reversible electric drive.

Claims

REVERSE ELECTRIC DRIVE, containing a DC motor, the anchor winding of which is connected through inductive reactors to the outputs of two power thyristor bridges that are switched on, the control inputs of which are connected to the output of the control signal shaper through the corresponding thyristor switching devices, the first and second phase shifting devices, and power amplifiers that, in order to improve the quality of work, a mixing voltage source is additionally introduced into it, and power amplifiers contain a series-connected first resistor, first and second transistors of opposite conductivity, a second resistor, emitters of transistors combined with a common bus, two series-connected diodes, a common point of which is connected to a common bus, and other power leads of the diodes are connected to the bases of transistors, two feedback resistors connected between the bases and collectors of transistors, two input resistors, some of the conclusions of which are combined and are the input of power amplifiers, and the others are connected to the bases of transistors s, the third and fourth resistors, some of whose terminals are connected to the bases of the transistors, while others are combined with the second terminals of the first and second resistors and connected to a mixing voltage source, each of the phase-shifting devices contains three transistors, three resistors, a charging and storage capacitors, the first conclusions storage capacitors are connected to the common bus of the circuit, and their second terminals are connected through the circuit from the first resistor and the charging capacitor in series or through the resistor to the source bus alternating voltage, the second terminals of the storage capacitors are connected respectively with the emitters of the first transistors of the same conductivity type for a given phase shifter and with the bases of the second transistors of the same conductivity type, the bases of the first transistors are connected through the second resistor to the corresponding outputs of the power amplifiers, and the collectors of the first transistors are connected to the corresponding bases of third transistors of a different type of conductivity for a given phase shifting device, emitters of the second and third transistors are connected to a common bus of the circuit, and their collectors are connected to the corresponding inputs of thyristor switching devices, the first conclusions of storage capacitors through a third resistor are connected to the base of the third transistor.