SU871289A1 - Устройство дл управлени двигателем посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока.

Известны электроприводы с тиристорными импульсными усилителями, соединенными в мостовую схему, у которых осуществляется поочередная коммутация тиристоров EQ . Недостатком их является низкий КПД в периоды торможения двигателя, так как энергия, вы- ’ рабатываемая двигателем, расходуется только на нагрев якорной обмотки, т.е. передача энергии торможения в питающую сеть исключена.

Ьаиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления двигателем постоянного тока [2}, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диагональ ко- ⁴ торых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам, узла искусственной коммутации, а втс ричные включены последовательно в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен со вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы с управляющими электродами тиристоров. В этом устройстве, с целью, частичного устранения отмеченного недостатка, между полюсами источника питания и тиристорной группой введены дополнительные тиристоры, шунтированные резисторами. Однако энергия торможения при этом выделяется на дополнительных резисторах, что не повышает КПД устройства в целом, так как передача энергии торможения в сеть по-прежнему исключена.

Целью изобретения является повышение КПД устройства.

Эта цель достигается за счет того, что в устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам узда искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а'выходы - с управляющими электродами тиристоров, введен инвертор, ведомый сетью, вход которого соеди- нен с дополнительной обмоткой сетево-. го трансформатора, регулирующий входс выходом задающего блока, а силовой вход - с выходом диодной мостовой схемы, причем одна из ветвей последней выполнена на тиристорах, управляющие электроды которых соединены с выходом модулятора длительности.

Принципиальная схема устройства показана на чертеже.

Устройство содержит силовые тиристоры 1-4, образующие мост, в диагональ которого-включен якорь двигателя 5. Общий вывод силовых тиристоров 2,3 через вторичную обмотку коммутирующего трансформатора б соединен сположительным полюсом выпрямителя 7. Общий вывод тиристоров 1,4 через вторичную обмотку коммутирующего трансформатора 8 соединен с отрицательным полюсом выпрямителя 7.

Первичные обмотки трансформаторов 6 и 8 подключены к соответствую-, щим выходам узла искусственной коммутации 9.

Выход выпрямителя 7 шунтирован конденсатором 10 фильтра.Тиристоры 11, 12 и обратные диоды 13,14 образуют встречный мост, в диагонали которого включен якорь двигателя 5. Общий вывод тиристора 12 и диода 13, а такг же общий вывод тиристора 11 и диода 14 соединены с входом инвертора 15 напряжения ведомого сетью, выход которого подключен к дополнительной обмотке сетевого трансформатора 16. Выпрямитель 7 также питается от вторичной обмотки трансформатора 16. Задающий блок 17 подключен к регулирующему входу инвертора 15 и к входу модулятора 18 длительности, выходы которого соединены с управляющими электродами всех тиристоров. Устройство работает следующим образом.

Включение схемы осуществляется подачей импульсов на управляющие входы тиристоров одной из диагоналей тиристорного моста и на один из дополнительных тиристоров.

Допустим, что включаются тиристоры 1,3 и тиристор 12^ на управляющий вход которого поступает постоянный отпирающий сигнал. При этом якорь двигателя подключен на вып15 рямитель 7 и через двигатель течет ток. На интервале отключения*тиристоров 1,3 под действием запирающих импульсов трансформаторов 6 и 8 ток якоря двигателя будет замыкаться ₂q через открытый тиристор 12, инвертор 15 и диод 14 благодаря действию ЭДС самоиндукции якорной обмотки, В этот период происходит передача энергии от двигателя в питающую сеть через дополнительную вторичную обмотку трансформатора 16, которая подключена к выходу инвертора 15. В установившемся режиме работа двигатель 5 вращается со скоростью, заданной относительной продолжительностью включения тиристоров 1,2, формируемой блоком 17. Одновременно с этим блок 17 устанав ливают через регулирующий вход инвертора 15 величину ЭДС инвертора, примерно равную ЭДС якоря двигателя, и ³⁵ создает оптимальным условие для рекуперации энергии от двигателя в питающую сеть. С изменением относительной продолжительности включения тиристоров 1^3 устанавливается новое ⁴⁰ значение скорости машины, новое значение ЭДС двигателя и примерно равное ему новое значение ЭДС инвертора 15, т.е. оптимальный режим работы двигателя 5 и инвертора 15 сохраняется. Это ⁴⁵;позволяет иметь малый уровень пульсаций тока в нагрузке и сделать минимальными перенапряжения в якорной обмотке 5.

При реверсе машины отключаются импульсы с управляющих электродов тиристоров 1,3. Тиристоры 1,3 закрываются, и ток^-якоря двигателя 5 протекает под действием ЭДС самоиндукции через тиристор 12, инвертор 15 и . диод 14, осуществляя передачу энергии, накопленной в электромагнитных цепях машины, в питающую сеть. С уп5 равляющего входа тиристора 12 также снимается отпирающий сигнал. Это состояние схемы сохраняется до тех пор, пока ток якоря двигателя не упадет до нуля и тиристор 12 не закроется. Затем с· выхода модулятора 18 начнут подаваться импульсы на управляющие входы тиристоров 2,4 и отпирающий сигнал на вход тиристора 11. Происходят включение второй диагонали тиристорного моста и реверс напряжения на якоре двигателя. Временная пауза меж* ду отключением первой и включением второй диагонали нужна для спадания тока якоря до нуля и закрытия тиристора 12, который не имеет своего ком* мутирующего трансформатора. В противном случае при открытии тиристрров 2,4 второй диагонали ток источника питания через тиристор 12 и диод 14 течет на инвертор 15 и параллельно работают двигатель 5 и инвертор 15 от источника питания.

Рассмотрим теперь работу двигателя от второй диагонали при включе. нии тиристоров 2 и 4. Ток якоря двигателя под действием источника питания и ЭДС двигателя 5, которые теперь имеют одинаковое направление, резко увеличиваются. На интервале отключения тиристоров 2 и 4 ток под действием ЭДС самоиндукции якорной обмотки течет через диод 13 и тиристор 11 на вход инвертора 15 ₅ при этом происходят передача энергии торможения в питающую сеть и уменьшение тока в якорной цепи. Повторное включение силовых тиристоров приводит к закрытию тиристора 11 встречным напряжением источника питания и к росту тока в якорной обмотке.

Таким образом, передача энергии торможения двигателя происходит только на этапе отключения тиристоров 2, 4 и изменением относительной продолжительностью включения силовых тиристоров можно регулировать величину .тормозного тока двигателя 5 и, следовательно, интенсивность торможения. Одновременно с изменением относительг ной продолжительности включения дви; гателя и пропорционально этой величине происходит регулирование величины ЭДС инвертора 15. В общем случае при необходимости можно устанавливать различные соотношения между ЭДС двигателя 5 и ЭДС инвертора путем включения на управляющий вход иневртора 15 нелинейного блока.

По мере торможения двигателя 5 скорость уменьшается, и с изменением на< правления вращения режим противовключения с отдачей энергии торможения в питающую сеть заменяется двигательным режимо/4 работы, который был рас*· смотрен вьАпе.

Таким образом, устройство позволяет осуществить эффективное торможение двигателя и обеспечивает передачу энергии, накопленной в механических звеньях машины, в питающую сеть, что приводит к существенному увеличению КПД электропривода.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах посто нного тока. Известны электроприводы с тиристо ными импульсными усилител ми, соеди ненными в мостовую схему, у которых осуществл етс  поочередна  коммутаци  тиристоров ГЧ . Недостатком их  вл етс  низкий КПД в периоды торможени  двигател , так как энерги , вы рабатываема  двигателем, расходуетс  только на нагрев  корной обмотки, т передача энергии торможени  в питающую сеть исключена. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  управлени  двигателем посто нного тока 2}, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и об| )аткых диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам узла искусственной коммутации, а втс ричные включены последовательно в цепи питани  тиристорной мостовой схемы от выпр мител , вход которого соединен со вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модул тор длительности , вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы с управл ющими электродами тиристоров . В этом устройстве, с целью, частичного устранени  отмеченного недостатка , между полюсами источника питани  и тиристорной группой введены дополнительные тиристоры, шунтированные резисторами. Однако энерги  торможени  при этом выдел етс  на дополнительных резисторах, что не повышает КПД устройства в целом, так как передача энергии торможени  в сеть по-прежнему исключена. , Целью изобретени   вл етс  повышение КПД устройства. Эта цель достигаетс  за счет того , что в устройство дл  управлени  двигателем посто нного тока. содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диа гональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, пе вичные обмотки которых подключены к выходам узда искусственной коммутации , а вторичные включены последовательло в цепи питани  тиристорной мостовой схемы от выпр мител , вход которого соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модул тор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока , аВЫХОДЫ - с управл ющими электродами тиристоровJ. введен инвертор, ведомый сетью, вход которого соединен с дополнительной обмоткой сетево го трансформатора, регулирующий вхо с выходом задающего блока, а силовой вход - с выходом диодной мостовой схемы, причем одна йз ветвей последней выполнена на тиристорах, управл ющие электроды которых соединены с выходом модул тора длительное ти. Принципиальна  схема устройства п казана на чертеже. Устройство содержит силовые тиристоры 1-А, образующие мост, в диагональ которого-включен  корь двигател  5. Общий вывод силовых тиристоров 2,3 через вторичную обмотку коммутирующего трансформатора 6 соед нен сположительным полюсом выпр мител  7. Общий вывод тиристоров 1,4 через вторичную обмотку коммутирующе го трансформатора 8 соединен с отриц тельным полюсом выпр мител  7. Первичные обмотки трансформаторов 6 и 8 подключены к соответствующим выходам узла искусственной комму тации 9. Выход выпр мител  7 шунтирован ко денсатором 10 фильтра.Тиристоры 11, 12 и обратные диоды 13,14 образуют встречный MOCTJ в диагонали которого включен  корь двигател  5. Общий вывод тиристора 12 и диода 13, а так же общий вывод тиристора 11 и диода 14 соединены с входом инвертора 15 напр жени  ведомого сетью, выход которого подключен к дополнительной обмотке сетевого трансформатора 16. Выпр митель 7 также питаетс  от вто ричной обмотки трансформатора 16. Задаюпщй блок 17 подключен к регули рующему входу инвертора 15 и к вход модул тора 18 длительности, выходы 9 которого соединены с управл ющими электродами всех тиристоров. Устройство работает следующим образом . Включение схемы осуществл етс  подачей импульсов на управл кнцие входы тиристоров одной из диагоналей тиристорного моста и на один из дополнительных тиристоров. Допустим, что включаютс  тиристоры 1,3 и тиристор 12 на управл ющий вход которого поступает посто нный отпирающий сигнал. При этом  корь двигател  подключен на выпр митель 7 и через двигатель течет ток. На интервале отключени  тиристо рв 1,3 под действием запирающих импульсов трансформаторов 6 и 8 ток  кор  двигател  будет замыкатьс  через открытый тиристор 12, инвертор 15 и диод 14 благодар  действию ЭДС самоиндукции  корной обмотки. В этот период происходит передача энергии от двигател  в питающую сеть через дополнительную вторичную обмотку трансформатора 16, котора  подключена к выходу инвертора 15. В установившемс  режиме работь двигатель 5 вращаетс  со скоростью, заданной относительной продолжительностью включени  тиристоров 1,2, формируемой блоком 17. Одновременно с зтим блок 17 устанавливают через регулирующий вхрд инвертора 15 величину ЭДС инвертора, примерно равную ЭДС  кор  двигател , и создает оптимальным условие дл  рекуперации энергии от двигател  в питающую сеть. С изменением относительной продолжительности включени  тиристоров 1.3 устанавливаетс  новое значение скорости машины, новое значение ЭДС двигател  и примерно равное ему новое значение ЭДС инвертора 15, т.е. оптимальный режим работы двигател  5 и инвертора 15 сохран етс . Это позвол ет иметь малый уровень пульсаций тока в нагрузке и сделать минимальными перенапр жени  в  корной обмотке 5. При реверсе машины отключаютс  имПульсы с управл ющих электродов тиристоров 1,3. Тиристоры 1,3 закрываютс , и ток  кор  двигател  5 протекает под действием ЭДС самоиндукции через тиристор 12, инвертор 15 и . ди6д 14, осуществл   передачу энергии, накопленной в электромагнитных цеп х машины, в питающую сеть. С управл ющего входа тиристора 12 также снимаетс  отпирающий сигнал. Это сос то ние схемы сохран етс  до тех пор, пока ток  кор  двигател  не упадет д нул  и тиристор 12 не закроетс . Затем с-выхода модул тора 18 начнут по даватьс  импульсы на управл кмцие вхо ды тиристоров 2,4 и отпиракндий сигна на вход тиристора 11. Происход т включение второй диагонали тиристорного моста и реверс напр жени  на  коре двигател . Временна  пауза меж ду отключением первой и включением второй диагонали нужна дл  спадани  тока  кор  до нул  и закрыти  тиристора 12, который не имеет своего ком мутирзпощего трансформатора. В против ном случае при открытии тиристрров 2,4 второй диагонали ток источника питани  через тиристор 12 и диод 14 течет на инвертор 15 и параллельно работают двигатель 5 и инвертор I5 от источника питани . Рассмотрим теперь работу двигател  от второй диагонали при включе. НИИ тиристоров 2 и 4. Ток  кор  двиг тел  под действием источника питани  и ЭДС двигател  5, которые теперь имеют одинаковое направление, резко увеличиваютс . На интервале от ключени  тиристоров 2 и 4 ток под .действием ЭДС самоиндукции  корной обмотки течет через диод 13 и тиристор 1 на вход инвертора 15 при этом происход т передача энергии торможени  в питающую сеть и уменьшение тока в  корной цепи . Повторное включение силовых тиристоров приводит к закрытию тиристора 11 встречным напр жением источника питани  и к росту тока в  корной обмотке. Таким образом, передача энерги  торможени  двигател  происходит толь ко на этапе отключени  тиристоров 2, 4 и изменением относительной продолжительностью включени  силовых тирис торов можно регулировать величину .тормозного тока двигател  5 и, сле довательно, интенсивность торможени  Одновременно с изменением относитель ной продолжительности включени  дви; гател  и пропорционально этой величине происходит регулирование величины ЭДС инвертора 15. В общем случае при необходимости можно устанавливать различные соотношени  между ЭДС двигател  5 и ЭДС инвертора 15 путем включени  на управл ющий вход иневртора 15 нелинейного блока. По мере торможени  двигател  5 скорость уменьшаетс , и с изменением на правлени  вращени  режим противовключени  с отдачей энергии торможени  в питающую сеть замен етс  двигательным режимо работы, который был рас смотрен вьйпе. Таким образом, устройство позвол ет осуществить эффективное торможение двигател  и обеспечивает передачу энергии, накопленной в механических звень х машины, в питающую сеть, что приводит к существенному увеличению КПД электропривода. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  двигателем посто нного тока, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выхо дам узла искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно в цепи питани  тиристорной мостовой схемы от выпр мител , вход которого соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модул тор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы - с управл ющими электродами тиристоров, отличающе е с   тем, что, с целью повышени  КПД устройства, в него введен инвертор, ведомый сетью, выход которого соединен с дополнительной обмоткой сетевого трансформатора, регулирунщий вход с выходом задающего блока, а силовой вход - с выходом диодной мостовой схемы,.причем одна из ветвей последней выполнена на тиристорах, управл клцие электроды которых соединены с выходом модул тора длительности. Источники информации, прин тые,во внимание при экспертизе 1.Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах посто нного тока.- Л., Энерги , 1973, с. 238-239.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 02 Р 7/24, 1971 (про№ 414696, кл. Н тотип).