Устройство для управления импульсным преобразователем с защитой от перегрузок по току

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ, питающим двигатель постоянного тока, содержащее канал управления силовыми тиристорами импульсного преобразователя, имеющий генератор тактовых импульсов и формирователь импульсов управления силовыми тиристорами, и канал управления коммутирующим тиристором , включающий источник напряжения управления, датчик выходного тока преобразователя, формирователь импульсов управления коммутирующим тиристором, сумматор, к входам которого подключены фильтр и выход генератора пилообразного напряжения, к выходу подключен первый вход компаратора , причем вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу генератора.тактовых импульсов , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля амплитуды тока двигателя, канал управления коммутирующим тиристором снабжен триггером, канал управления силовыми тиристорами формирователем импульсов установки триггера, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импуль (Я сов, выход - к входу формирователя импульсов управления силовыми тиристорами и к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к формирователю импульсов управления коммутирующим тиристором и к фильтру, 0) причем источник напряжения управле00 ния подключен к входу сумматора, а « датчик выходного тока преобразователя - к второму входу компаратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) ()1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3642357/24-07 (22) 19.09.83 (46) 23.06.85. Вюл. № 23 (72) Е,С.Гапчинский, Ю.П.Гончаров, Н.А.Тимченко, В.А.Шеенко и В.В.Замаруев (71) Специальное конструкторское бюро Харьковского ордена "Знак Почета" завода "Электромашина" (53) 621.316.925.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 407417, кл. Н 02 Н 7/10, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 740554, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ИМПУЛЬСНО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ, питающим двигатель постоянного тока, содержащее канал управления силовыми тиристбрами импульсного преобразователя, имеющий генератор тактовых импульсов и формирователь импульсов управления силовыми тиристорами, и канал управления коммутирующим тиристором, включающий источник напряжения управления, датчик выходного а тока преобразователя, формироваg(sl) Н 0" Н 7/10, Н 02 М 3/135 тель импульсов управления коммутирующим тиристором, сумматор, к входам которого подключены фильтр и выход генератора пилообразного напряжения, к выходу подключен первый вход компаратора, причем вход. генератора пилообразного напряжения подключен к выходу генератора. тактовых импуль1 сов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности контроля амплитуды тока днигателя, канал управления коммутирующим тиристором снабжен триггером, канал управления силовыми тиристорами— формирователем импульсов установки.триггера, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход — к входу формирователя импульсов управления силовыми тиристорами и к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход — к формирователю импульсов управления ком- мутирующим тиристором и к фильтру, причем источник напряжения управления подключен к входу сумматора, а датчик выходного тока преобразователя — к второму входу компаратора.

1163411

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания двигателей постоянного тока, регулируемых посредством импульсного преобразователя постоянно- 5

ro напряжения.

Цель изобретения — повышение точности контроля амплитуды тока двигателя.

На фиг. 1 приведена блок-схема 1О устройства, на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство для управления импульсным преобразователем 1, питающим дви-15 гатель постоянного тока, содержит канал 2 управления силовыми тиристорами и канал 3 управления коммутирующим тиристором. Канал 2 содержит последовательно соединенные генера- 20 тор 4 тактовых импульсов, формирователь 5 импульсов установки триггера 6 и формирователь 7 импульсов управления силовыми тиристорами. Канал 3 содержит сумматор 8, к входам которого подключены генератор 9 пилообразного напряжения, источник 10 напряжения управления и фильтр 11, Выход сумматора 8 подключен к первому входу компаратора 12, к второму 30 входу которого подключен датчик 13 тока преобразователя 1. Выходы компаратора 12 и формирователя 5 подклю-. чены к входам триггера 6, выход которого подключен к формирователю 14 импульсов управления коммутирующим тиристором и к фильтру 11. Вход генератора 9 пилообразного напряжения подключен к выходу генератора 4 тактовых импульсов. 40

Отрицательный угол пилообразного напряжения Oq (фиг. 2) определяется по условию устойчивости выражением

45 где ; — коэффициент пульсаций выходного тока преобразователя при коэффициенте заполнения импульс- 50 л ного напряжения на нагрузке

= 0,5 и номинальном выходном токе „.

Инерционный фильтр 11 имеет выходное напряжение Ц (фиг. 2), постоянная времени которого в несколько 55 раз превышает тактовый интервал Т следовательно, пульсациями напряжения 0 ц можно пренебречь. Значение (111 > соответствующее максималь-ному коэффициенту заполнения 7 =

= / Т, равно амплитуде напряже— ния (1 . В произвольные моменты времени t условие Ц «(,) = 0ч (() ъ сохраняется, если <; — const, где — 1,2,3,...

Устройство работает следующим образом.

Генератор 4 вырабатывает тактовые импульсы (фиг. 2 и 3 c1 ) с дли- тельностью, равной коммутационному интервалу в работе импульсного преобразователя, и с частотой следования 1 = 1/Т, выбираемой по допустимым пульсациям тока двигателя. В момент спада импульса Vq начинает формироваться пилообразное напряжение Oq генератором 9 (фиг. 2 и 30), также формируются импульсы 0 (фиг. 3 3), устанавливающие триггер 6 в исходное состояние (фиг. 3)). В эти же моменты посредством формирователя 7 включается силовой тиристор импульсного преобразователя 1, подключающий двигатель к источнику питания. Напряжение 0 8 (фиг. ЗФ) пропорционально мгновенному значению тока двигателя, протекающего в с ловом тиристоре.

Момент коммутации тока в силовом тиристоре определяется из условия

Ll,Ю-(1 Ж=O, где ((В (Ц = 0 ю(М " q (Ц 0 «(t) — напряжение установки на входе компаратора 12, При постоянном в пределах тактового интервала напряжении (1, и отсутствии сигнала 011,коммутация происходила бы в момент 1 (фиг,Зж), когда выполняется условие U,o +

+(1 (+;) — Ь „(t1) = О. Срабатывание компаратора 12 и переключение триггера 6 вызывает включение формирователя 14, включение коммутирующего и выключение силового тиристоров °

Ток двигателя спадает, замыкаясь под действием ЭДС самоиндукции в контуре холостого хода преобразователя. Напряжение на зажимах двигателя повторяет форму напряжения U (фиг. Зд). Амплитуда напряжения на двигателе равна напряжению источника питания преобразователя 1.

Напряжение (1« устройства (фиг. 2) получено выделением постоянной составляющей напряжения (1ь на выходе триггера 6 и зависит от

1163 I

3 длительности импульса И, т.е. от коэффициента заполнения с им- пульсного напряжения на нагрузке.

Если напряжение управления (1ю =

= const, то при отсутствии возмущений по току нагрузки или напряжению питания коэффициент = сов и момент коммутации (, определеяется из .условия И, — 0, (+ ) = О, так как ljö(e)+lj9(e, ) = О.

Амплитудное значение тока двигателя устанавливается, таким образом, напряжением управления Ll

Допустим, в одном из пОследующих тактовых интервалов напряжение управления 0ю получает приращение h.И о (фиг. Зг) . Ввиду незначительного падения напряжения на активном сопротивлении обмотки якоря двигателя и повышении противо- 2О

ЭДС при увеличении скорость нарастания тока двигателя снижается. Новому значению напряжения (! (1 ) Ц, должен бы соответствовать новый коэффициент заполнения 25 и момент коммутации 1, когда выпол-, нено условие Uq(e,<)- 0,9(1,,)=О

ryeè g)=0„(e,)+60,о 0 () < 0«(4 )— напряжение уставки в момент (фиг. Зж). Однако напряжение 0 « в этом тактовом интервале (фиг. 3e) пропорционально коэффициенту запол/Ъ кения ь предыдущего интервала и имеет малую скорость изменения. Сле-довательно, човый момент коммутации определяется из условия 55

ЦЦИ 4) 0,4«) = О, где Цg (e<)=

=()1О К)Ц <+ 09(e,) 01, („)

U(1 (+) 09(

За счет неравенства U«(e) I u (e,)) в переходном режиме, вызванном приращением 6 U o, скорость спада до нуля рчзностного сигнала ((Ц -0, (1) на входе компаратора 12 увеличивается. При эшом отклонение мгновенного значения тока от его мгновенного о значения в квазиустановившемся режиме уменьшается. Колебание, вызванное возмущением d Ц o затухает.

Этим, обеспечивается монотонное возрастание амплитуды тока двигателя и ширины импульса напряжения на двигателе. В одном из последующих тактовых интеРвалов U9(Ь ) 0«(e,z) = О и так как напряжение 0„, (Я < а 0, неизменно, то амплитудное значение 55

U„(+,) = Ц,(,) =u,Ê,) + u„.

Далее процессы в устройстве повторя-. ются при Цщ = Ц|о (t2) + И (О = cQn5 °

411

Допустим, в одном из последующих тактов в интервале протекания тока в сило сном тиристоре из-за снижения противо-9ДС двигателя (увеличение момента на валу двигателя) скорость нарастания тока двигателя получила приращение (фиг. Зж). При этом

И, (kg) = В И ), но так как напряжение на выходе фильтра 11 скачком изменится не можеч а Ц 1((t 9 )

= Ц«(1 ), то момент коммутации 9 определяется из условия

u„ u9(9) 0(,(<9) 0„(e.9) = О при ll«(e9) > /l39(t ) (фиг. Зв, е) . Тогда возможен скачок тока двигателя, поскольку Ц (e9) 0 (e, ) = 0,>(f 1 (фиг . Зж) .

В одном из последующих тактовых интервалов коммутация тока наступает не в момент 1 9, когда 0,9(1, )=

= Ц (19), а в момент +

Jg(e >) 0 «(e, ) (фиг. Зе) . Снижение противо-ЭДС, вызванное сокращением длительности импульса, способствует дальнейшему повышению скорости нарастания тока и возрастанию скорости спада разностного сигнала (1 > ((, ) — 0 > (4) на входе компаратора 12. При этом отклонение мгновенного значения тока от его мгновенного значения в квазиустановившемся режиме уменьшается. Колебание, вызванное приращением тока, хатухает.

Поэтому амплитуда тока двигателя и ширина импульса напряжения на двигателе монотонно снижаются.

В одном из последующих тактовых интервалов U,(Ц 4 Ц (e,, ),, = О и так как напряжение ll = cons k

1О то амплитудное значение Ц, (e1 )

= Ug(t q l = U ö и, следовательно, 0i () = Ц ()

Однако рассмотренные процессы скачкообразного увеличения тока возможны только в случае, если скачком изменится противо-ЭДС двигателя.

В реальных системах электропривода электромеханическая постоянная времени значительно больше постоянной времени фильтра 11. Поэтому. противоЭДС в пределах одного тактового интервала измениться не может и точность контроля амплитуды тока двигателя не нарушается.

1163411

Д ф, С, с У и е ев е„,е, Фиг. 3

Составитель В.Жмуров

Техред 3. Палий Корректор Г. Решетник

Редактор Н.Бобкова

Заказ 4110/52 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Таким образом, подключение напряжения управления и пилообразного напряжения на вход сумматора позволяет получить напряжение уставки на входе компаратора, сравнивающего уставку с сигналом датчика тона. При этом увеличивается мгновенное значение разностного сигнала и увеличивается скорость его спада, что обеспечивает устойчивую работу устройства при больших коэффициентах заполнения импульсного напряжения на нагрузке и скачках тока двигателя. Введение триггера с формирователем импульса его установки и подключение сумма5 тора через фильтр к выходу триггера позволяет скорректировать мгновен ное значение сигнала уставки и обеспечить точность контроля амплитуды токадвигателя какпри переменных коэффициентах заполнения, так ипри длительных перегрузках по току .