SU1050079A1

SU1050079A1 - Thyratron motor

Info

Publication number: SU1050079A1
Application number: SU823379919A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Бабак; Евгений Иванович Дорохов; Валерий Павлович Дроганов; Николай Иванович Куликов; Сергей Иванович Патласов; Сергей Дмитриевич Попов; Евгений Дмитриевич Рыжиков
Original assignee: Московский Ордена Ленина Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе; Предприятие П/Я Р-6324
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1983-10-23

Description

Изобретение относитс к эЛектротехнике , в частности к регулируемым вентильным электродвигател м. Известен вентильный электродвида тель, содержавши СИНХРОННЕЙ электро двигатель, корна обмотка которого подключена к тиристорному инвертору зашунтированному обратным выпр мительным мостом, два коммутирующих устройства, состо щих из LC-контура и двух встречно-параллельно включен ных дополнительных тиристора и включенных между тиристорами анодной и катодной групп инвертора и выводами соединенными с положительным и отрицательным полюсами источника питани и блокс1 управлени , выходы которого соединены с управл ющими входами -тиристоров тиристорного инв-ертора и коммутирующих устройств. Преимуществом такого схемного решени вл етс по1вьдиенна надежность в св зи с использованием двух коммутирующих устройс в 1. Однако такое решение не освобожда ет инвертор от четырех дополнительных коммутирующих тиристоров и дополнительных реактивных элементов, Что увеличивает число св зей инверто ра. Кроме того, такое техническое решение; не позвол ет производить ре-гулирование тока кор методом широт но-импульсной модул ции (ШИМ) напр жени на частоте, существенно превышающей частоту вращени двигател , и дл обеспечени безразрывного тока кор требует включени в цепь питани дополнительной индуктивности. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс вентильный электродвигатель, выполненный в виде синхронного электродви гател , корна обмотка которого.сое динена с выходами тиристорного мостового инвертора, анодна группа тиристоров которого соединена через первый транзистор с первым выводом , дл подключени источника посто нного тока, а катодна группу тиристоров - через второй транзистор с вторым выводом дл подключени источника посто нного тока.и анодной группой вентилей обратного выпр мительного моста, катодна группа вентилей которого св зана с первым выводом дл подключени источника посто нного тока, датчика положени ротора , механически св занного с валом синхронного электродвигател , выход которого св зан с управл ющими входа ми узлов управлени транзисторои« и и тиристорс1Ми, выходы которых соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго транзисторов , тиристоров анодной и катод ной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора. Преимуществом известного электродвигател вл етс устранение громоэдких и низкочастотных коммутирующих устройств, снижающих быстродействие, и возможность управлени током кор двигател с помсадью высокочастотной широтно-импульсной модул ции (ним) напр жени питани обмотки кор С2 3Недостатки такого решени заключаютд в совместном одновременном управлении транзисторами на входе тиристорного инвертора. При таком управлении энерги , запасенна в обмотке кор во врем закрытого состо ни транзисторов, возвращаетс в источник питани , а ток в цепи кор двигател протекает под действием ЭДС, направленной встречно по отношению к источнику питани , и вследствие этого спадает весьма быстро. Во избежание разрывности тока кор необходимо устанавливать дополнитель .ную индуктивность, массогабаритные показатели которой оказываютс значительными . При синхронном (одновременном) управлении транзисторами ток кор замыкаетс через шунтирующие дщоды и источник питани , мину силовые тиристорь моста. Это обсто тельство приводит к необходимости выделени сигнала на отпирание соответствующих тиристоров с частотой переключени транзисторов, что ухуд1аа,ет энергетические характеристики вентильного двигател . Целью изобретени вл етс пЬйышвние энергетических характеристик вентильного электродвигател . Поставленна цель достигаетс тем, что ;вентильный электродвигатель. содержащий синхронный электродвигатель , корна обмотка которого соединена с Выходами тиристорного мостоп вого инвертора, анодна группа тиристоров которого соединена через первый транзистор и первым выходом дл подключени источника посто нного тока, а катодна группа тиристоров - через второй транзистор с вторым выводом дл подключени источника посто нного тока и анодной группой вентилей обратного выпр митель но-, го моста, катодна группа вентилей которого св зана с первым выводом . дл подключени источника посто нногс тока, датчик положени ротора, механически св занный с валом синхронного электродвигател , выход которого св зан с управл ющими входами узлов управлени транзисторами и тиристорами , выходы которых соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго транзисторов, тиристоров анодной и катодной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора , дополнительно введены двухканальный распределитель импульссрв. два формировател импульсов заданной длительности и два узла временной задержки, а узлы управлени тиристорами выполнены в виде формирователей- распределителей с синхронизирующими входами, причем вход двух«аналЬного распределител импульсов {Соединен с выходом датчика положени ротора/ а два выхода его соединены соответственно с входами первого и второго формировател импульсов заданной длительности, выход первого из которых соединен с управл юиргм входом узла управлени первым тран зистором и через первый узел времен ной задержки - с синхронизирующим входом узла управлени тиристорами анодной группы, а второго - с управл ющим входом узла управлени вторым транзистором и через второй узел временной ЗсШержки с синхронизи рующим входом узла управлени тиристорами катодной группы тиристорного мостового инвертора. На чертеже приведена схема вентил ного электродвигател . Устройство выполнено в виде синхронного электродвигател 1, корна обмотка 2 которого соединена с выходами тиристорного мостового инвертора 3, анодна группа 4 тиристоров которого соединена через первый транзистор 5 с первым выводом б дл подключени источника посто нного тока, а катодна группа 7 тиристоров через второй транзистор 8 с вторым выводом 9 дл подключени источника посто ного тока и анодной группой 10 вентилей обратного выпр мительного моста 11, катодна группа 12 вентилей которого св зана с первым выводом 6 дл подключени источника посто нного тока, датчика 13 положени ротора, механически св занйого с валом синхронного электродвигател 1, выход которого св зан с управл ющими входами узлов 14-17 управлени , траНзиЬторами и тиристорами, выходы которых соединены соответственно с управл ющими входами первого 5 и второго 8 транзисторов, и управл ющими входами тиристоров 18-2Q ано ной и тиристоров 21-23 катодной, групп 4 и 7 тиристоров тиристорного мостового инвертора 3, двухканального распределител 24 импульсов, вход которого соединен с выходом датчика 13 положени ротора, а два его выхода соединены соответственно с входами первого 25 и второго 26 формиро вател импульсов заданной длительное ти, выход первого .из которых соедине с управл ющим входом узла 14 управлени первым транзистором и через первый узел 27 временной задержки с синхронизирующим входом узла 16 управлени тиристорами 18-20 анодной группы, а выход вторюго - с управл ющим входом узла 15 управлени вторым транзистором и через второй узел 28 временной задержки - с синхронизирующим входом узла 17 управлени тиристорами 21-23 катодной группы . Анодна 10 и катодна 12 группы вентилей обратного выпр мительного моста выполнены в виде диодов 29-31 и 32-34 соответственно. Вентильный электродвигатель работает следующим образом. Пусть, например, в вентильном электродвигателе реализуетс 120 эл. град. коммутации фаз. При подаче напр жени питани два чувствительных элемента датчика положени ротора вырабатывают сигналы управлени , которые, пройд через распределитель 24 импульсов, поступают на вход формирователей 25 и 26 импульсов заданной длительности. Указанные формирователи вырабатывают импульсы, длительность которых равна времени fg восстановлени задирающих свойств тиристоров. Эти импульсы, пройд через узлы 14 и 15 управлени , поступают на управл ющие входы транзисторов 5 и 8 и на врем tg закрывают их. Одновременно эти импульсы проход т через узлы 27 и 28 временной задержки и через временной интервал,-равпосле по влени сигналов управлени с выхода датчика 13 полог жени ротора обеспечивают срабатывание узлов управлени тиристорами 16 и 17 и подачу импульсов отпирани на соответствук цие тиристоры 18-20 анодной и 21-23 катодной групп- тиристорного инвертора 3. По вление импульсов отпирани на управл ющих электродах тиристоров переводит их из закрытого состо ни в отрытое, так как в момент их по влени транзисторы 5 и 8 оказываютс , открытыми. Таким образом, через врем tз..пocлe подачи напр жени питани фазы обмотки кор 2 оказываютс под напр жением ,, и ротор двигател 1 приходит во вращение.. Допустим, что при подаче напр жени положение ротора двигател было таково, что импульсы отпирани обеспечили открытое состо ние тиристоров 18 и 22. После поворота роторл на некоторый угол по вление сигнала с очередного чувствительного элемента датчика 13 положени ротора приведет к по влению на выходе формировател 26 импульсов заданной длительности импульса длительномтью t, который , пройд через узел 15 управлени транзистором, обеспечит закрытие на врем tg транзистора 8 и приведет к прекращению тока через тиристор 22. При закрытом транзисторе 8 ток кор замыкаетс через диод 32 обратного выпр мительного моста, открытыеThe invention relates to electrical engineering, in particular, to adjustable valve motors. A valve electric drive is known, which contained a SYNCHRONOUS electric motor, the main winding of which is connected to a thyristor inverter bounded by a rectifying reverse bridge, two switching devices consisting of an LC circuit and two opposite devices parallel additional thyristors and connected between the thyristors of the anodic and cathodic groups of the inverter and the terminals connected to the positive and negative fields the power supply itself and the control unit; the outputs of which are connected to the control inputs of the thyristor inverter and the switching devices. The advantage of this circuit solution is consistent reliability due to the use of two switching devices of 1. However, this solution does not release the inverter from four additional switching thyristors and additional reactive elements, which increases the number of inverter connections. In addition, such a technical solution; It is not possible to regulate the current of the core by the pulse width modulated (PWM) voltage at a frequency substantially higher than the rotational speed of the motor, and to provide a continuous current of the core it requires an additional inductance in the power supply circuit. The closest technical solution to the present invention is a valve electric motor, made in the form of a synchronous electric motor, the main winding of which is connected to the outputs of a thyristor bridge inverter, the anode group of the thyristors of which is connected through the first transistor to the first output, to connect a DC source, and the cathode group of the thyristors — through the second transistor with the second output to connect the DC source and the anode group of the valves of the reverse rectifying bridge, to One valve group of which is connected to the first output for connecting a direct current source, a rotor position sensor mechanically connected to the shaft of a synchronous motor, the output of which is connected to the control inputs of the transistor control nodes and thyristor 1Mi, whose outputs are connected respectively to control inputs of the first and second transistors, thyristors of the anodic and cathodic groups of thyristors of the thyristor bridge inverter. The advantage of the known electric motor is the elimination of thunder and low-frequency switching devices that reduce speed, and the ability to control the current of the motor with the high-frequency pulse-width modulation (him) voltage of the winding of the core of the C2 3. inverter. With this control, the energy stored in the winding of the core during the closed state of the transistors returns to the power source, and the current in the motor core circuit flows under the action of an emf directed oppositely to the power source, and as a result, it drops very quickly. In order to avoid current discontinuity of the core, it is necessary to install an additional inductance, the weight and dimensions of which are significant. With synchronous (simultaneous) control of the transistors, the current of the core is closed through the shunt drives and the power source, the bridge's thyristor passes the mine. This circumstance leads to the necessity of separating the signal for unlocking the corresponding thyristors with the switching frequency of the transistors, which worsens the energy characteristics of the valve motor. The aim of the invention is to determine the energy characteristics of a valve electric motor. The goal is achieved by the fact that the valve motor. containing a synchronous motor, the root winding of which is connected to the Outputs of a thyristor bridge inverter, the anode group of thyristors is connected through the first transistor and the first output for connecting a direct current source, and the second transistor to the second terminal for connecting a direct current source and the anodic valve group of the reverse rectifier of the new bridge, the cathode valve group of which is connected to the first terminal. for connecting a constant current source, a rotor position sensor mechanically connected to the shaft of a synchronous electric motor, the output of which is connected to the control inputs of the control nodes of transistors and thyristors, the outputs of which are connected respectively to the control inputs of the first and second transistors, anode and cathode thyristors thyristor groups of the thyristor bridge inverter, a two-channel impulse distributor is additionally introduced. two pulse shapers of a given duration and two time delay nodes, and the thyristor control nodes are made in the form of distributor shapers with synchronization inputs, the input of two analog pulse distributor {Connected to the output of the rotor position sensor / and its two outputs are connected respectively to the inputs of the first and the second pulse shaper of a given duration, the output of the first of which is connected to the control input of the control unit by the first transistor and through the first time zone node LCD - a timing input controlling unit thyristor anode group, and the second - a control input node and controlling said second transistor through a second node is synchronized with the time ZsSherzhki ruyuschim input node control thyristor cathode group thyristor bridge inverter. The drawing shows a diagram of a valve motor. The device is designed as a synchronous motor 1, the root winding 2 of which is connected to the outputs of the thyristor bridge inverter 3, the anode group 4 of the thyristors of which is connected through the first transistor 5 to the first output b for connecting a DC source and the cathode group 7 of the thyristors through the second transistor 8 a second terminal 9 for connecting a DC source and an anode group 10 of the valve of a rectifying reverse bridge 11, the cathode group 12 of the valves of which is connected to the first terminal 6 for connecting direct current source, sensor 13 of the rotor position, mechanically connected to the shaft of the synchronous motor 1, the output of which is connected to the control inputs of the control units 14-17, transistors and thyristors, the outputs of which are connected respectively to the control inputs of the first 5 and second 8 transistors, and the control inputs of thyristors 18-2Q anodes and cathode thyristors 21-23, groups 4 and 7 of thyristors of thyristor bridge inverter 3, two-channel pulse distributor 24, the input of which is connected to the output of sensor 13 and its two outputs are connected respectively to the inputs of the first 25 and second 26 pulse generator with a specified long duration, the output of the first of which is connected to the control input of the first transistor control unit 14 and through the first time delay unit 27 with a clock input of the control unit 16 thyristors 18-20 of the anode group, and the output of the second with the control input of the second transistor control node 15 and through the second time delay node 28 with the synchronizing input of the thyristor control node 17 of the cathode group 21-23. Anodna 10 and cathode 12 valve groups of a rectifying bridge are made in the form of diodes 29-31 and 32-34, respectively. The valve motor operates as follows. Suppose, for example, in the valve motor is realized 120 e. hail. phase switching. When the supply voltage is applied, two sensitive elements of the rotor position sensor produce control signals, which, having passed through the distributor 24 pulses, are fed to the input of the formers 25 and 26 pulses of a given duration. These shapers produce pulses whose duration is equal to the fg recovery time of the tearing properties of the thyristors. These pulses, having passed through the control nodes 14 and 15, arrive at the control inputs of the transistors 5 and 8 and close them for a time tg. Simultaneously, these pulses pass through nodes 27 and 28 of the time delay and at a time interval, after the control signals from the output of the rotor-decal sensor 13 are received, trigger the thyristor control nodes 16 and 17 and feed the unlocking thyristors 18-20 to the anode one. and 21-23 of the cathode group of the thyristor inverter 3. The appearance of the unlocking pulses on the control electrodes of the thyristors transfers them from the closed state to the open state, since at the moment of their occurrence the transistors 5 and 8 turn out to be open . Thus, after the time tz..when the supply voltage is supplied, the phases of the windings of the core 2 come under voltage, and the rotor of the engine 1 comes into rotation. Let’s assume that when applying voltage, the position of the rotor of the engine provided that the open pulses the state of thyristors 18 and 22. After rotating the rotor at a certain angle, the signal from the next sensitive element of the rotor position sensor 13 will result in the output of the pulse former 26 of a given pulse duration of duration t, having passed through the transistor control node 15, will ensure that the transistor 8 is closed for the time tg and will lead to the cessation of the current through the thyristor 22. When the transistor 8 is closed, the current of the core is closed through the diode 32 of the reverse rectifying bridge, opened

Транзистор 5 и тиристор 18 с« одной группы. Следовательно, несмотр на то, что транзистор 8 закрыт, тиристор 18 анодной группы остаетс открытым до тех пор, пока JOK кор не снизитс до величины тока удержа НИН тиристора. Посто нна времени корной цепи не измен етс в зависимости от состо ни транзистора 8, и, следовательно, даже при относительно небольшом значении этой посто н .ной арёмени пульсации тока кор оказываютс незначительными (ток кор безразрывен КTransistor 5 and thyristor 18 with “one group. Therefore, despite the fact that the transistor 8 is closed, the thyristor 18 of the anode group remains open until the JOK core decreases to the value of the holding current of the NIN thyristor. The time constant of the core circuit does not change depending on the state of the transistor 8, and, therefore, even with a relatively small value of this constant time range, the ripple current of the core is insignificant (the core current is continuous.

После запирани тиристора,22 катодной группы (через врем tgjTpaHзистор 8 открываетс , а на соответствующем выходе узла 17 управлени тиристорами {с задержкой относительно момента по влени сигнала на выходе очередного чувствительного элемента-датчика 13 положени ротора на врем з по вл етс сигнал, обеспечиваювщй отпирание тиристора 23.After locking the thyristor, 22 of the cathode group (after time tgjTpaH, the 8 opens and at the corresponding output of the thyristor control unit 17 {with a delay relative to the moment when the signal at the output of the next sensor element 13 of the rotor position appears, a signal appears that ensures unlocking thyristor 23.

Теперь при повороте ротора двигател на 60 эл. град, сработает очереной чувствительный элемент датчика, что. приведет к по влению импульсов на выходе формировател 25 импульсов заданной длительности, обеспечивающего на врем tg закрытие транзистора 5 и, как следствие, закрытие тиристора 18 анодной группы. При этом в течение времени кор будет протекать по цепи тиристор 23, транзистор 8 и диод 31.Now when turning the rotor of the engine at 60 e. hail, triggered blackened sensor element sensor that. will result in the appearance of pulses at the output of the generator of 25 pulses of a predetermined duration, providing for the time tg the closure of the transistor 5 and, as a result, the closure of the thyristor 18 of the anode group. During this time, the core will flow through the thyristor 23, the transistor 8 and the diode 31.

Далее процесс повтор етс аналогично ..Further, the process is repeated in the same way.

При необходимости регулировани тока кор с помс цью высокочастотной широтно-импульсной модул ции следует управл ть только транзисторами 5. Одиа1(о в этом случае необходимо выделение дополнительных импульсов отпирами на тиристоры анодной группы с частотой закрыти транзистора 5. If it is necessary to control the current of the core with a high-frequency pulse-width modulation, only transistors 5 should be controlled. Odia1 (o in this case, it is necessary to select additional pulses by unlocking the thyristors of the anode group with the closure frequency of the transistor 5.

При необходимости избежать выдел ни дополнительных импульсов отпирани на тиристоры анодной группы при широтно-импульсном управлении транзистором 5 в схему следует ввести дополнительный транзистор и диод . таким образом, чтобы управл квдий вход этого транзистора был подключе к ВЫХОДУ формировател 25 импульсов заданной длительности (через узел 14 управлени , эмиттер - к общей точке анодной группы тиристоров инвертора 3, а коллектор - к аноду дополнительного диода, катод которого подключен к первому выводу 6 дл подключени источника посто нного TOKaJl .If it is necessary to avoid the allocation of additional pulses unlocking the thyristors of the anode group with the pulse-width control of the transistor 5, an additional transistor and a diode should be introduced into the circuit. so that the control input of this transistor is connected to the OUTPUT of the driver of 25 pulses of a given duration (via control unit 14, the emitter to the common point of the anode group of the inverter 3 thyristors, and the collector to the anode of the additional diode whose cathode is connected to the first terminal 6 to connect a constant TOKaJl source.

При этом дополнительный транзистор должен закрыватьс синхронно (одновременно ) с транзистором 5 на врем лишь в моменты переключени тока с одного тиристора анодной группы на другой. Переключение транзистора 5 при регулирозв-ании тока кор с помощью широтно-импульсной модул ции дополнительный транзистор остаетс открытым и обеспечивает пртекание тока через тиристоры анодной группы при закрытомтранзисторе |5. Следовательно, ток в тиристорах анодной группы при высокочастотном управлении транзистором 5 не будет спадать до нул и тиристоры останутс в открытом состо нии вплоть до MOj ieHTa перевода тока кор с одного из них на другой.In this case, the additional transistor must close synchronously (simultaneously) with the transistor 5 for a time only at the moments of switching the current from one anode group thyristor to another. Switching the transistor 5 when adjusting the current of the core with the help of pulse-width modulation, the additional transistor remains open and provides current flow through the thyristors of the anode group when the transistor is closed | 5. Consequently, the current in the thyristors of the anode group with the high-frequency control of the transistor 5 will not drop to zero and the thyristors will remain in the open state until MOj iHTa transfer the current of the core from one of them to the other.

Таким образом,предлагаемое изобретение позвол ет избавитьс от дополнительной индуктивности в цепи кор вентильного электродвигател , что улучшает его массогабаритн|ле показатели и КПД.. Улучшение энергетических характеристик происходит благодар рассеиванию при коммутации энергии, запасенной в обмотке кор в самой обмотке кор , а также благдар снижению мощности динамических потерь на тиристорах 5 и 8.Thus, the invention allows to get rid of additional inductance in the core of a valve electric motor, which improves its weight and size indicators and efficiency. Improved energy performance occurs due to dissipation during switching of the energy stored in the core winding in the core itself, as well as reducing the power of dynamic losses on thyristors 5 and 8.

Claims

(54) (57) A FAN MOTOR containing a synchronous motor, the anchor winding of which is connected to the outputs of a thyristor bridge inverter, the anode second pin to connect the source? direct current and the anode group of valves of the reverse rectifier bridge, the cathode group of valves of which is connected to the first output for connecting a constant source ^; / current, rotor position sensor, mechanically connected to the shaft of a synchronous electric motor, the output of which is connected to the control inputs of the nodes! control transistors and thyristors, the outputs of which are connected respectively to the control inputs of the first and second transistors, thyristors of the anode and cathode groups of thyristors of a thyristor bridge inverter, with the fact that, in order to increase energy characteristics, a two-channel pulse distributor, two pulse shapers of a given duration and two time delay nodes are additionally introduced into it, and thyristor control nodes are made in the form of formers-distributors with synchronization uyuschimi inputs, wherein the bi-distributor pulse input coupled to an output datchi- _β ka rotor position, and two outputs respectively connected © its vho- with T rows of the first and second predetermined duration pulse shaper, I first output of which is connected to the 1 'input node upravlyaihtsim , controlling the first transistor and through the first time delay node with the clock input of the thyristor control unit of the anode group, and the second output with the control input of the second transistor control unit and through the second node time delay with the synchronizing input of the thyristor control unit of the cathode group of the thyristor bridge inverter.