SU1198661A1

SU1198661A1 - Устройство улучшения коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока

Info

Publication number: SU1198661A1
Application number: SU843763278A
Authority: SU
Inventors: Irina N Kapitinskaya; Vladimir I Karitskij; Leonid Ya Makarovskij; Igor A Skorobogatov
Original assignee: Kb Polt Inst Kujbysheva
Priority date: 1984-07-02
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1985-12-15

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к средствам улучшения процесса коммутации коллекторных электрических машин постоянного тока с регулированием скорости вращения как за счет изменения напряжения на якоре при постоянстве потока возбуждения, так и управления потоком возбуждения при постоянстве ЭДС якоря машины.

Цель изобретения - повышение быстродействия в переходных процессах при настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы характеристик устройства.

Устройство состоит из управляемого усилителя мощности, регулирующего ток в обмотке 1 дополнительных полюсов коллекторной электрической машины 2 постоянного тока. В якорную цепь 2 включены управляющие элементы 3, дающие информацию о величине добавочного тока коммутации. Выход элемента 3 посредством резисторов 4 и 5 соединен с двумя входами регулятора напряжения 6. Для придания регулятору 6 пропорционально-интегральных дифференциальных свойств его вход соединен через резисторы 7 и 8 с емкостями 9 и 10. Первый выход регулятора 6 соединен с первым входом первого широтно-импульсного модулятора 11, а второй выход регулятора 6 — с первым входом второго широтно-импульсного модулятора 12. Генератор тактовых импульсов 13 своим первым и вторым выходами соединен с вторыми входами модулятора 11 и 12. Выходы модулятора 11 и 12 соединены с входами первого и второго импульсных усилителей И и 15 соответственно. Третий выход генератора 13 соединен с входом делителя 16 частоты. Два выхода делителя 16 соответственно подключены к входам третьего и четвертого импульсных усилителей 17—18. Выходы усилителей 17 и 18 подключены к двум входам устройства выключения тиристоров 19, соответственно выход которого соединен с первым входом широтно-импульсного преобразователя 20. Второй и третий входы преобразователя 20 соответственно соединены с выходами усилителя 14 и 15. К первому входу преобразователя 20 подключена обмотка 1 дополнительных полюсов машины 2, а также резистор 21, соединенный с третьим входом 6. Второй выход преобразователя 20 соединен с входом устройства токоограничения 22, два выхода которого соответственно подключены к третьим входам широтно-импульсных преобразователей 11

61 2 и 12. Третий выход преобразователя 20 соединен с первым входом устройства 23 управления разрядным тиристором, второй вход которого подключен к четвертому вы₅ ходу генератора 13. Выход устройства 23 соединен с четвертым входом преобразователя 20. В целом управляемый усилитель мощности выполнен на блоках 11—20,'

22-23.

Ю Устройство улучшения коммутации работает следующим образом.

Управляемый усилитель мощности настраивается таким образом, что при прямолинейной коммутации, когда сигнал с эле15 ментов 3 управления, характеризующий величину добавочного тока при ускоренной или замедленной коммутации, равен нулю, усилитель мощности обеспечивает начальный ток, соответствующий настройке дополни20 тельных полюсов на середину зоны безыскровой работы. При изменении характера коммутации изменяется сигнал с управляющих элементов 3, например, бесконтактного датчика, который через резисторы 4 и 5 пода25 ется во входную цепь регулятора напряжения 6. Пропорциональная, интегральная

. и дифференциальная составляющие усиленного сигнала подаются на вход управляющего усилителя мощности и регулирование тока дополнительных полюсов последним происхохид до тех пор, пока не обеспечится их автоматическая настройка на работу машины в · середнине безыскровой зоны. Работа управляемого усилителя мощности поясняется фиг. 2, Генератор 13 тактовых импульсов

³⁵ генерирует (фиг .2-а) отрицательное пилообразное напряжение с прямоугольной положительной насадкой в конце хода пилы. Частота колебаний, вырабатываемых генератором 13, равна выбранной частоте комму⁴⁰ тации (период Т_к). Длительность прямоугольной насадки — время обратного хода ”пилы” выбирается с условием, чтобы оно было несколько больше длительности импульса гашения тиристоров, т.е. ί_6Ερ /х ? ί_η.

45 Напряжение пилообразной формы с двух выходов генератора 13 поступает на вторые'' входы широтно-импульсных модуляторов 11 и 12, которые предст'с зляют собой пороговые устройства — триггеры Шмидта - с

50 отрицательным порогом срабатывания О _ПОр (фиг. 2 б ) · Величина пилообразного напряжения, поступающего на вход модулятора 1 ί при отсутствии сигнала с регулятора 6, меньше порога срабатывания триггера на

55 величину зоны нечувствительности и _зн>

На входе регулятора 6 выделяется алгебраическая сумма сигналов с элементов управления 3 и обмоток 1 дополнительных

3

полюсов. При этом на двух выходах регулятора 6 возникают сигналы противоположной полярности, поступающие на первые входы модуляторов 11 и 12. Модулятор И или 12, на котором появился положительный сигнал, срабатывает, причем, только в те моменты времени периода коммутации Т_к, когда суммарное напряжение регулятора 6 и напряжение пилообразной формы генератора 13 достигает величины порога

11 пор срабатывания триггера Шмидта

(фнг. 2 6). В конце каждого периода коммутации модуляторов 11 или 12 возвращается в исходное положение - закрытое состояние. В результате происходящего процесса на выходе модуляторов 11 или 12 возникают прямоугольные импульсы (рис. 2 в), ширина которых зависит от величины отрицательного напряжения 11упт> поступающего на вход модулятора 11 или

12 с выхода регулятора 6. Чем больше величина отрицательного сигнала, поступающего с регулятора 6, тем раньше суммарное напряжение на входы модуляторов 11 или

12 достигнет величины (I _ПОр (фиг. 2 6), тем шире будет импульс на выходе модуляторов 11 или 12 (фиг. 2 в). При изменении полярности результирующего сигнала на входе регулятора .6 полярность выходных сигналов регулятора 6 меняется и начинает работать модулятор 12, а 11 закрывается. Выходные сигналы с модуляторов 11 и 12 дифференцируются и импульсы от передних фронтов, которые изменяют свое положение в течение периода коммутации Т_к в зависимости от величины выходного сигнала регулятора 6, поступают на вход соответствующего импульсного усилителя 14 или 15 (фиг. 2 г).

После усиления импульсы поступают на одну из диагоналей широтно-импульсного преобразователя 20. С третьего выхода генератора 13 продифференцированные импульсы, соответствующие началу обратного хода (фиг. 2 д) ”пилы” (неподвижный фронт), поступают на делитель 16 частоты, представляющий собой симметричный триггер со счетным входом, с выхода которого следует две серии импульсов частотой вдвое ниже частоты коммутации с периодом Т« и сдвинутые относительно друг друга на время, равное Т_к (фиг. 2 е, ж). С выхода делителя 16 две серии импульсов поступают соответственно на третий и четвертый импульсные усилители 17 и 18, а далее в устройство выключения тиристоров 19. На фиг. 2|,и, показана форма запирающего напряжения на тиристорах одной диагонали ι моста. Для надежного выключения тиристо198661 *

ра 19 длительность импульсов гашения )_пдолжны быть не менее (110 -120) мкс, но увеличивать ее свыше 130 мкс нс следует, так как этим ограничивается возможность получения максимальной величины скважности при заранее заданной частоте коммутации. При этом время ί _ч, в течение которого тиристор восстанавливает свои запирающие свойства, в течение бестоковой па10 узы должно быть не менее 7, (1620) мкс. Включение тиристоров работающей диагонали происходит одновременно, а отключение - поочередно (фиг. 2 э, и), что сделано с целью создания цепи замыкания

,₅ ЭДС самоиндукции обмотки дополнительных полюсов, возникающей при выключении тиристора. На фиг. 2 к показана форма выходного напряжения, т.е. на дополнительных полюсах. Устройство управления разрядным

₂₀ тиристором служит для включения разрядного тиристора в необходимый момент времени, т.е. при перенапряжениях на емкости фильтра питания тиристорного моста. На второй вход устройства 23 постоянно по2₅ ступают импульсы с четвертого выхода генератора 13, соответсвующие концу обратного хода ”пиль:'’ и сигнал с третьего выхода преобразователя 20, подаваемый на первый вход устройства 23. На выходе устройства 23 появляются импульсы (фиг. 2 л)

³⁰ управления только при наличии сигнала на первом входе устройства 23. На фиг. 2 показано напряжение на разрядном тиристоре при работе и напряжение на резисторе (фиг. 2 н) последовательно включенном

35 с разрядным тиристором. Устройство токоограничения 22 представляет собой задержанную обратную отрицательную связь по току дополнительных полюсов. Задачей является ограничение тока дополнительных по40 дюсов на определенном уровне в динамических режимах. На вход устройства 22 поступает сигнал, пропорциональный величине тока дополнительных полюсов, а с выхода сигнал поступает на третьи входы мо45 дуляторов 11 и 12, причем полярность сигнала и величина его такова, что достаточно для полного закрывания и, следовательно, снятия управляющих импульсов с тиристоров. Сигнал с выхода устройства 22 появ50 ляется только после того, как ток дополнительных полюсов достигнет определенной величины — величины уставки токоограничения. Придание регулятору 6 пропорционально-интегрально-дифференциальных свойств,

55 введение отрицательной обратной связи по

напряжению дополнительных полюсов приводит к форсированным изменениям выходного напряжения и компенсации двух посто5

янных времени, а выполнение управляемого усилителя мощности по принципу шпротноимпульсного преобразователя уменьшает лоI

1198661 ' *

стоянные времени, подлежащие компенсации время переходного процесса обратно· пропор ционально частоте управления.

1198661

Claims

УСТРОЙСТВО УЛУЧШЕНИЯ КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее управляемый усилитель мощности с клеммами подключения к обмотке дополнительных полюсов, элементы управления в якорной цепи машины, усилитель напряжения с пропорционально-интегрально-дифференциальным законом изменения выходного напряжения, два входа которого присоединены к элементам управления в якорной цепи машины, а третий вход подключен к первому выходу управляемого усилителя мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия в переходных процессах при настройке дополнительных полюсов на середину безыскровой зоны, управляемый усилитель мощности содержит генератор тактовых импульсов, делитель частоты, четыре импульсных усилителя, устройство выключения тиристоров, устройство токоограничения, устройство управления разрядным тиристором, широтноимпульсный преобразователь, два широтноимпульсных модулятора, подключенных первыми входами соответственно к первому и второму выходам усилителя напряжения с. пропорционально-интегрально-дифференциальным законом изменения выходного напряжения, вторыми входами соответственно — к первому и второму выходам генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с входом делителя частоты, * выходы каждого из двух широтно-импульсных модуляторов через первый и второй импульсный усилители подключены к вто- _βрому и третьему входам широтно-импульс- ®

ного преобразователя, два выхода делителя частоты подсоединены через третий и .четвертый импульсные усилители к двум входам устройства выключения тиристоров, подключенного выходом к первому входу широтно-импульсного преобразователя, второй выход которого соединен с входом устройства токоограничения, подключенного двумя выходами соответственно к третьим входам двух широтно-импульсных модуляторов, третий выход широтно-импульсного преобразователя соединен с первым входом устройства управления разрядным тиристором, второй вход которого подключен к четвертому выходу генератора тактовых импульсов, а выход устройства управления разрядным тиристором подсоединен к четвертому входу широтно-импульсного преобразователя.

511 .,„1198661

< . 1