SU957398A1

SU957398A1 - Electric drive

Info

Publication number: SU957398A1
Application number: SU813229780A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Андрущук; Виктор Васильевич Андрущук
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1981-01-04
Filing date: 1981-01-04
Publication date: 1982-09-07

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used in controlled DC electric drives.

Известно устройство управления двигателя постоянного тока .A control device for a DC motor is known.

В этой схеме коммутирующие трансформаторы включены последовательно с силовыми тиристорами между общими точками тиристоров и обратных диодов. Коммутирующие трансформаторы работают поочередно и осуществляют переключение силовых тиристоров работающей диагонали. Схема обеспечивает форсированное торможение электродвигателя' за счет того, что в момейт реверса в непроводящий период образуется контур короткого замыкания для ЭДС двигателя составленный нижним или верхним проводящим тиристором и соответствующим 20 обратным диодом. Этот контур действует до тех пор, пока двигатель не изменит знак ЭДС якоря двигателя. В проводящий период двигатель работает в режимеIn this scheme, switching transformers are connected in series with power thyristors between common points of thyristors and reverse diodes. Switching transformers operate alternately and switch the power thyristors of a working diagonal. The circuit provides forced braking of the electric motor due to the fact that a short circuit for the motor EMF composed by the lower or upper conductive thyristor and the corresponding 20 reverse diode is formed during the reverse rotation in a non-conductive period. This circuit is valid until the engine changes the EMF sign of the motor armature. In the conducting period, the engine runs in

противовключения, когда источник питания действует согласно с ЭДС двигателя. В результате в якорной цепи об разуются значительные тормозные токи, неуправляемые со стороны тиристорного ключа и вызывающие существенную перегрузку двигателя. Энергия, вырабатываемая двигателем в период торможения, расходуется только на нагрев якорной обмотки, передача энергии торможения в питающую сеть исключена. Двигатель имеет неудовлетворительные характеристики в тормозном режиме. КПД такой схемы низкий за счет увеличения тепло₁₅ вых потерь в. якорной обмотке.opposition when the power source operates in accordance with the EMF of the motor. As a result, significant braking currents are formed in the anchor circuit, which are uncontrolled by the thyristor switch and cause a significant motor overload. The energy generated by the engine during the braking period is spent only on heating the armature winding, the transfer of braking energy to the supply network is excluded. The engine has poor braking performance. The efficiency of such a circuit is low due to an increase in heat output losses ₁₅ . anchor winding.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, якорная обмотка которого включена в общую диагональ управляемого и полууправляемого мостов, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам блока искусственной коммутации.The closest in technical essence to the proposed one is an electric drive containing a DC motor, the anchor winding of which is included in the general diagonal of the controlled and semi-controlled bridges, two switching transformers, the primary windings of which are connected to the outputs of the artificial switching unit.

957396 одни выводы вторичных обмоток подключены к диагонали управляемого моста, а вторые - к обкладкам конденсатора, подключенного к выходу выпрямителя, вход выпрямителя подключен к одной 5 вторичной обмотке сетевого трансформатора, другая вторичная обмотка которого соединена с выходом инвертора, ведомого сетью, подключенного силовым входом в диагонали полууправляемого моста, за- 10 дающий блок, выход которого подключен к управляющим входам инвертора, ведомого сетью, и моделятора длительности, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров управляв- 15 мого моста [21 Основной недостаток известного устройства состоит в том, что схема осуществляет передачу энергии в сеть при работе _Μмашины в двигательном режиме на интервале закрытия силовых тиристоров. Это обусловлено тем, что в цепь обратных диодов и тиристоров включен инвертор, ведомый сетью, который функционирует независимо от режима работы машины, передача энергии, накопленной индуктивностью якорной обмотки машины в сеть, приводит к увеличению пульсаций тока в нагрузке, снижению КПД двигателя и преобразователя, так как всякое преобразование энергии связано с ее’ потерями.957396 some outputs of the secondary windings are connected to the diagonal of the controlled bridge, and the second to the plates of the capacitor connected to the output of the rectifier, the input of the rectifier is connected to one 5 secondary winding of the network transformer, the other secondary winding of which is connected to the output of the inverter driven by the network, connected by a power input to diagonals of a semi-controlled bridge, the master unit, the output of which is connected to the control inputs of the inverter driven by the network, and the duration simulator, the outputs of which are connected to the control elec upravlyav- genera thyristor bridge 15 forward [21 main drawback of the known device consists in that the circuit transmits the energy to the grid when operating _Μ machine in motoring mode in the interval of closing the power thyristors. This is due to the fact that an inverter driven by a network is included in the circuit of reverse diodes and thyristors, which operates regardless of the operating mode of the machine, the transfer of energy accumulated by the inductance of the armature winding of the machine to the network leads to an increase in ripple current in the load, to a decrease in the efficiency of the motor and converter, since any conversion of energy is associated with its' losses.

Цель изобретения - увеличение КПД. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный ³⁵тиристор, датчик скорости электродвигателя и логический блок, управляющие входы которого соединены с выходами задающего блока и датчика скорости, а выходы подключены к управляющим элек- ⁴⁰тродам тиристоров полууправляемого моста· и дополнительного тиристора, шунтирующего силовой вход инвертора, ведомого сетью.The purpose of the invention is an increase in efficiency. The goal is achieved in that the device is introduced an additional thyristor ^35, the motor speed sensor and logic unit, control inputs of which are connected to the outputs of the driver unit and the speed sensor, and outputs connected to the control elec- trodes ⁴⁰ half controlled thyristor bridge and · auxiliary thyristor shunt power input of the inverter driven by the network.

На чертеже представлена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого включена в общую диагональ управляемого и полууправляемого мостов, собранных соответственно на тиристорах 2-5, тиристорах 6 и 7 и диодах 8 и 9, два коммутирующих трансформатора 10 и 11, первичные обмотки которых подключены к выходам блока 12 искусственной коммутации, одни выводы вторичных обмоток, подключены к диагонали управляемого моста, а вторые - к обкладкам конденса тора 13, подключенного к выходу выпрямителя 14, вход выпрямителя подключен к одной вторичной обмотке сетевого трансформатора 15, другая вторичная обмотка которого соединена с выходом инвертора 16, ведомого сетью, подключенного силовым входом к диагонали полууправляемого моста, задающий блок 17, выход которого подключен к управляющим входам инвертора 16, ведомого сетью, и модулятора 18 длительности, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров -2-5 управляемого моста, дополнительный тиристор 19, датчик 20 скорости электродвигателя и логический блок 21, управляющие входы которого соединены, с выходами задающего блока 17 и датчика 20 скорости, а выходы подключены к управляющим электродам тиристоров 6 и 7 полууправляемого моста и дополнительного тиристора 19, шунтирующего силовой вход инвертора 16, ведомого сетью.The device comprises an electric motor 1, the anchor winding of which is included in the total diagonal of the controlled and semi-controlled bridges assembled respectively on thyristors 2-5, thyristors 6 and 7 and diodes 8 and 9, two switching transformers 10 and 11, the primary windings of which are connected to the outputs of block 12 artificial switching, some outputs of the secondary windings are connected to the diagonal of the controlled bridge, and the second to the plates of the capacitor 13 connected to the output of the rectifier 14, the input of the rectifier is connected to one secondary winding of the network informator 15, the other secondary winding of which is connected to the output of the inverter 16, driven by the network, connected by the power input to the diagonal of the semi-controlled bridge, the master unit 17, the output of which is connected to the control inputs of the inverter 16, driven by the network, and a duration modulator 18, the outputs of which are connected to the control the electrodes of thyristors -2-5 of the controlled bridge, an additional thyristor 19, a motor speed sensor 20 and a logic unit 21, the control inputs of which are connected to the outputs of the master unit 17 and the speed sensor 20 and the outputs are connected to the control electrodes of the thyristors 6 and 7 of the semi-controlled bridge and an additional thyristor 19, shunting the power input of the inverter 16, driven by the network.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Включение схемы осуществляется подачей импульсов на управляющие входы тиристоров мостов.The circuit is switched on by applying pulses to the control inputs of the bridge thyristors.

При включении тиристоров 5 и 3 моста и тиристоров 6 и 19 на управляющий вход тиристоров 6 и 19 подается постоянный отпирающий сигнал с логического блока 21. Якорь двигателя 1 будет подключен на выпрямитель 14, и через двигатель потечет ток. На интервалах отключения тиристоров 5 и 3 под действием запирающих импульсов коммутирующих трансформаторов 10 и 11 ток якоря двигателя 1 будет замыкаться через открытые тиристоры 6 и 19 и диод 9 за счет ЭДС самоиндукции якорной обмотки. Вход инвертора 16 шунтирован открытым тиристором 19,. и передачи энергии через инвертор в питающую сеть нет. В установившемся режиме работы двигатель 1 будет вращаться со скоростью, определяемой относительной продолжительностью включения силовых тиристоров 5 и 2, задаваемой блоком 1 8. Одновременно задающий блок 17 устанавливает через управляющий вход инвертора 16 величину ЭДС, примерно равную ЭДС якоря двигателя. Логический блок 21 по сигналу задающего < блока 17 формирует отпирающий сигнал на базу тиристоров 6 и 19. ,When thyristors 5 and 3 of the bridge are turned on and thyristors 6 and 19 are turned on, the control input of thyristors 6 and 19 is supplied with a constant unlocking signal from logic block 21. The armature of motor 1 will be connected to rectifier 14, and current will flow through the motor. At the shutdown intervals of thyristors 5 and 3 under the action of locking pulses of switching transformers 10 and 11, the armature current of the motor 1 will be closed through open thyristors 6 and 19 and diode 9 due to the EMF of self-induction of the armature winding. The input of the inverter 16 is bridged by an open thyristor 19 ,. and there is no energy transfer through the inverter to the mains. In the steady-state operating mode, motor 1 will rotate at a speed determined by the relative duration of power thyristors 5 and 2 turning on, set by block 1 8. At the same time, the driving block 17 sets the EMF value approximately equal to the motor armature EMF through the control input of inverter 16. The logical block 21 on the signal of the master <block 17 generates a trigger signal to the base of thyristors 6 and 19.,

957398 6957 398 6

Таким образом, работа машины в двигательном режиме не сопровождается передачей энергии в сеть, а ток двигателя на интервалах отключения тиристоров 5 и 3 замыкается через тиристоры 5 6 и 19 и диод 9. Уменьшение тока в якорной цепи на этих интервалах обусловлено только потерями энергии на активных сопротивлениях. Следовательно, пульсации тока в двигателе будут минималь- ¹⁰ные.Thus, the operation of the machine in motor mode is not accompanied by the transfer of energy to the network, and the motor current at the shutdown intervals of thyristors 5 and 3 is closed through thyristors 5 6 and 19 and diode 9. The decrease in the current in the armature circuit at these intervals is caused only by energy losses on active resistance. Consequently, the ripple current in the motor will be minimal ¹⁰ .

При реверсе машины отключатся импульсы с управляющих электродов тиристоров 5 и 3, и с задержкой на· один период коммутации прекращается подача постоянных отпирающих сигналов на входы тиристоров 6 и 19 с выхода логического блока 21. Тиристоры 5 и 3 закрываются, и ток якоря двигателя 1 под дей. ствием ЭДС самоиндукции будет замы- 20 каться через открытые тиристоры 6 и 19 и диод 9. Это состояние схемы сохраняется до тех пор, пока ток якоря двигателя не уменьшится до нуля и тиристоры 6 и 19 не закроются. 25When the machine is reversed, the pulses from the control electrodes of thyristors 5 and 3 are turned off, and with a delay of · one switching period, the supply of constant unlocking signals to the inputs of thyristors 6 and 19 from the output of logic block 21 is stopped. Thyristors 5 and 3 are closed, and the armature current of motor 1 under dey. The self-induction EMF will be closed through open thyristors 6 and 19 and diode 9. This state of the circuit remains until the armature current of the motor decreases to zero and thyristors 6 and 19 are closed. 25

Затем с выхода модулятора 18 длительности начнут подаваться импульсы на управляющие входы тиристоров 2 и 4. Логический блок 21 в связи с изменением по знаку задающего сигнала и пере-Зв ключением на вторую диагональ якоря будет немедленно подаваться отпирающий сигнал на управляющий электрод тиристора 7. Сигнал на управляющий электрод тиристора 7 будет задержан, так как датчик 20 скорости своим сигналом показывает, что скорость не изменилась, т.е. двигатель 1 находится в режиме противовключения.Then, from the output of the duration modulator 18, pulses will begin to be fed to the control inputs of thyristors 2 and 4. Logic block 21, in connection with a change in the sign of the reference signal and by switching to the second diagonal of the armature, will immediately be given a trigger signal to the control electrode of thyristor 7. The signal to the control electrode of the thyristor 7 will be delayed, since the speed sensor 20 shows by its signal that the speed has not changed, i.e. engine 1 is in the opposition mode.

Временная пауза между отключением первой диагонали и включением второй диагонали нужна для спадания тока до нуля и закрытия тиристоров 6 и 19, которые не имеют своих коммутирующих трансформаторов. В противном случае при открытии тиристоров 2 и 4 второй диагонали источник питания через . тиристоры 6 и 19 и диод 9 будет закорочен.A temporary pause between turning off the first diagonal and turning on the second diagonal is needed to drop the current to zero and close the thyristors 6 and 19, which do not have their own switching transformers. Otherwise, when the thyristors 2 and 4 of the second diagonal are opened, the power source is through. thyristors 6 and 19 and diode 9 will be shorted.

При включении тиристоров 2 и 4 второй диагонали ток якоря двигателя 1 под действием источника питания и ЭДС двигателя 1, которые теперь действуют согласно, резко увеличится. Причем на интервалах отключения тиристоров 2 и 4 ток под действием ЭДС самоиндукции якорной обмотки потечет через диод 8 и тиристор 7 на вход инвертора 16 напряжения, который начнет передавать энергию торможения в питающую сеть. При этом ток будет уменьшаться. Повторные включения силовых тиристоров 2 и 4 будут приводить к закрытию тиристора 7 встречным напряжением источника питания и отключению инвертора 16. Ток якоря в этом случае вновь будет расти. Этот процесс включения двигателя 1 на источник питания и отключения его с замыканием тока якоря на инвертор 16 будет сохраняться до тех пор, пока будет продолжаться режим противовключения , т.е. пока датчик 20 скорости не изменит знак своего сигнала. Как. только закончится реверс, и сигнал датчика 20 скорости изменит свой знак, логический блок 21 сформирует отпирающий сигнал на управляющий электрод тиристора 19, который откроется и зашунтирует вход инвертора 16, ведомого сетью. Передача энергии в сеть переменного тока прекратится. Двигатель разгоняется в обратном направлении, потребляя энергию от источника Питания. Режим торможения противовключением прекращается, и наступает двигательный режим, который был описан выше.When thyristors 2 and 4 of the second diagonal are turned on, the armature current of motor 1 under the influence of the power source and EMF of motor 1, which now act according to it, will increase sharply. Moreover, at the shutdown intervals of thyristors 2 and 4, the current under the influence of the EMF of the self-induction of the armature winding will flow through the diode 8 and thyristor 7 to the input of the voltage inverter 16, which will begin to transmit braking energy to the supply network. In this case, the current will decrease. Repeated switching on of the power thyristors 2 and 4 will lead to the closing of the thyristor 7 by the opposite voltage of the power source and the inverter 16 will turn off. In this case, the armature current will again increase. This process of turning the motor 1 on to the power source and turning it off with the armature current shorted to the inverter 16 will continue until the anti-turn-on mode continues, i.e. until the speed sensor 20 changes the sign of its signal. How. as soon as the reverse is completed, and the signal of the speed sensor 20 changes its sign, the logic unit 21 will generate a trigger signal to the control electrode of the thyristor 19, which will open and bypass the input of the inverter 16 driven by the network. Power transmission to the AC mains will stop. The engine accelerates in the opposite direction, consuming energy from the power source. The anti-inclusion braking mode is terminated, and the motor mode occurs, which was described above.

Таким образом, устройство осуществляет эффективное торможение двигателя с одновременной передачей энергии торможения в сеть переменного тока только на участке уменьшения скорости до нуля, т.е. пока машина работа в режиме противовключения. При переходе машины в двигательный режим передача энергии прекращается, и вся энергия источника питания идет на разгон машины и на работу против сил сопротивления. Это приводит к существенному увеличению КПД электропривода и уменьшению уровня *' пульсаций тока в нагрузке.Thus, the device provides effective engine braking with simultaneous transfer of braking energy to the alternating current network only in the area where the speed decreases to zero, i.e. while the machine is working in the opposition mode. When the machine enters the motor mode, the energy transfer stops, and all the energy of the power source is used to accelerate the machine and work against resistance forces. This leads to a significant increase in the efficiency of the electric drive and a decrease in the level of ripple current in the load.

Claims

1. USSR author's certificate number 221118, cl. H O2 P 5 / OO, 1965.

2. USSR author's certificate No. 2782388, cl. H 02 P 5 / O6, 1979.