Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к области электротехники и м.б. использовано в многокоординатном электроприводе. в частности в системах управления автоматическими манипуляторами. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода за счет увеличения КПД рекуперации . Электропривод содержит дополнительный однофазный тиристорный мост, образованный тиристорами 12-15, и дополнительную вторичную обмотку 16 трехфазного трансформатора источника питания 6, которая выполнена по схеме разомкнутого треугольника, одна из его, фазных обмоток включена встречно относительно двух других, включенных согласно, выводы обмотки (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (п 4 Н 02 P 5/06

J 4» l

И

1Ж („ - ТЦ а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3890163/24-07 (22) 05.05.85 (46) 07.02.87. Бюл. У 5 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Л.И.Малинин и Г.А. Персов (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 783934, кл. Н 02 P 3/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

9 902185, кл, Н 02 P 5/06, 1984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области электротехники и м.б ° использовано в многокоординатном электроприводе, ФЪУ в частности в системах управления автоматическими манипуляторами, Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода за счет увеличения КПД рекуперации. Электропривод содержит дополнительный однофазный тиристорный мост, образованный тиристорами 12-15, и дополнительную вторичную обмотку

16 трехфазного трансформатора источника питания 6, которая выполнена по схеме разомкнутого треугольника, одна из его. фазных обмоток включена встречно относительно двух других, включенных согласно, выводы обмотки с ф

1288878

16 подсоединены к диагонали однофаэного тиристорного моста. Это позволяет реализовать рекуперацию энергии непосредственно в питающую сеть переменного тока и повысить КПД рекуИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многокоординатном электроприводе, в частности в системах управления автоматическими манипуляторами.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода за счет увеличения

КПД рекуперации.

На чертеже представлена принципиальная схема электропривода постоянного тока.

Электропривод содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого включена в диагональ переменного тока тиристорного моста, образованного тиристорами 2-5, источник 6 постоянного тока, выполненный по трехфазной выпрямительной схеме, присоединенной ко вторичной обмотке трехфазного трансформатора тока, к положительному полюсу источника постоянного тока подключен катод вспомогательного диода 7 и коллектор транзисторного ключа 8, эмиттер которого соединен с,катодом обратного тиристора 9 и общим анодом тиристорного моста, общий катод которого подключен к первому выводу сглаживающего дросселя 10, второй вывод которого соединен с анодом вспомогательного диода 7, анодом обратного тиристора

9 и анодом цспомогательного тиристора, 11, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника 6 постоянного тока. Кроме того, электропривод содержит однофазный тиристорный мост, образованный тиристорами 12-15, трехфазный трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой 16, общий анод однофазного тиристорного моста подключен к аноду обратного тиристора 9, общий катод однофазного тиристорного моста соединен с катодом перации, который тем выше, чем больше вторичная фазная ЭДС, навстречу которой подключается якорная цепь электродвигателя 1 при рекуперации.

1 ил. обратного тиристора 9, дополнительная вторичная обмотка 16 трехфазного трансформатора выполнена пЬ схеме разомкнутого треугольника, одна из его фазных обмоток включена встречно относительно двух других, включенных согласно, а выводы дополнительной . вторичной обмотки 16 включены в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста.

Электропривод работает следующим образом.

Рекуперирующее устройство, пред15 ставляющее собой однофазный тиристорный мост, образованный тиристорами

12-15, подключенный к дополнительной вторичной обмотке трансформатора 16, постоянно готово к приему импульсов

20 энергии. Независимо от режима работы электропривода на тиристоры 12-15 подаются управляющие сигналы в соответствии с полярностью напряжения на дополнительной вторичной обмотке

16. К диагонали переменного тока однофазного тиристорного моста приложено синусоидальное напряжение с частотой питающей сети, равное удвоен1 ному фазному напряжению дополнительной вторичной обмотки 16, по фазе совпадающее с фазным напряжением фазной обмотки, включенной встречно. При этом, когда положительная полуволна результирующего напряжения обмотки 16 приложена к катоду тиристора 12, уп35 равляющие сигналы подаются на тиристоры 12 и 14, а во вторую полуволну питающего напряжения управляющие сигналы подаются на тиристоры 13 и 15.

Чтобы исключить "опрокидывание" рекуперирующего устройства, управляющие сигналы с работавших тиристоров снимаются до момента перехода результирующего напряжения через ноль за время, необходимое для восстановле1288878

Перевод электропривода из двигательного в любой из тормозных режимов производится в следующей последовательности. Прежде всего снимает- 50 ся управляющий сигнал с обратного тиристора 9 и на время восстановления его управляющих свойств вкЛючается транзисторный ключ 8. После этого выключаются транзисторный ключ 8 и . вспомогательный тиристор 11. Ток цепи .якоря замыкается через рекуперирую щее устройство по контуру 1-4(5)-10-12(13)-16-14(15)-2(3)-1, что спония управляющих свойств тиристоров 12-15.

B электроприводе реализуются как двигательный, так и управляемые тормозные режимы работы. Это обеспечивает регулирование частоты вращения электродвигателя 1 на всем поле механических характеристик, что диктуется требованиями к системам автоматического управления. Управляемые 10 тормозные режимы представляют собой сочетание на интервале коммутации импульсного преобразователя двух видов тормозных режимов: более интенсивного и менее интенсивного ° Это 15 позволяет регулировать среднее значение тока якорной цепи, а соответственно и тормозной момент электродвигателя 1, т.е. темп торможения электропривода. 20

В двигательном режиме работы среднее значение напряжения питания электродвигателя 1, а соответственно и его частота вращения, определяется при широтно-импульсном законе моду- 25 ляции скважностью, с которой коммутируется транзисторный ключ 8. В зависимости от заданного направления вращения включены четная 2,4 или нечетная 3 5 группы тиристорного моста. Кроме того, поданы управляющие сигналы на обратный тиристор 9 и вспомогательный тиристор 11. При этом в импульсе периода коммутации преобразователя, когда транзисторный ключ 8 открыт, ток цепи якоря замыкается по контуру 6-8-2(3)-1-4(5)-10-11-6, а в паузе, когда ключ 8 закрыт, ток цепи якоря замыкается по контуру 1-4(5)-10-9-2(3)-1. Таким 40 образом, в паузе интервала коммутации ток поддерживается за счет электромагнитной энергии, запасенной в индуктивностях дросселя 10 и якоря электродвигателя 1. 45 собствует его быстрому =паданию до нуля. После спадания до нуля тока в работающей группе тиристоров с них снимаются управляющие сигналы и через время восстановления их управляющих свойств подаются управляющие сигналы на другую группу тиристорного моста, что обеспечивает его реверс.

В режиме управляемого торможения, представляющем сочетание динамического торможения с рекуперативным, среднее значение тормозного тока регулируется скважностью, с которой коммутируется транзисторный ключ 8.

При этом обратный тиристор 9 и вспомогательный тиристор 11 выключены.

В импульсе интервала коммутации, когда включен транзисторный ключ 8, реализуется режим динамического торможения, и ток якорной цепи, обусловленный ЗДС двигателя, замыкается по контуру 1-5(4)-10-7-8-3(2)-1. При этом. кинетическая энергия маховых колес электропривода преобразуется в электромагнитную энергию сглаживающего дросселя 10 и обмотки якоря электродвигателя 1. В паузе интервала коммутации, когда транзисторный ключ 8 выключен, реализуется режим рекуперативного торможения. Ток цепи якоря, определяемый электромагнитной энергией, запасенной в индуктивных элементах преобразователя, сглаживающем дросселе 10 и обмотке якоря электродвигателя 1, замыкается через рекуперирующее устройство по контуру

1-5(4)-10-12(13)-15-14(15)-3(2)-1.

Таким образом, в паузе интервала коммутации происходит рекуперация энергии в питающую сеть. В импульсе интервала коммутации ток якорной цепи носит нарастающий характер, а в паузе — спадает с темпом, зависящим от величины фазной ЭДС дополнительной вторичной обмотки 16.

В тормозном режиме, представляющем сочетание режима противовключения с рекуперативным торможением, среднее значение тормозного тока регулируется также транзисторным ключом 8. В этом режиме выключен обратный тиристор 9 и включен вспомогательный тиристор 11.

В импульсе интервала коммутации, когда транзисторный ключ 8 открыт, ток якорной цепи, определяемый суммарным, действием ЭДС электродвигателя 1 и напряжения источника 6 постоянного тока, нарастает по контуру 6-8-3(2)1288878

-1-5(4)-10-11-6, т.е. реализуется

1 режим противовключения. В паузе, когда ключ 8 закрыт, ток спадает по контуру, включающему в себя рекуперирующее устройство 1-5(4)-10-12(13)-16-14(15)-5

-3(2)-1, т.е. реализуется режим рекуперативного торможения.

Режим управляемого торможения, представляющий собой реализацию в импульсе интервала коммутации режима 10 противовключения, а в паузе — режима динамического торможения, аналогичен по конфигурации схемы двигательному режиму после реверса тиристорного моста, образованного тиристорами 15

2-5, т.е. коммутируется транзисторный ключ 8, включены обратный тиристор 9 и вспомогательный тиристор 11.

В импульсе ток якорной цепи замыкается по контуру 6-8-3(2)-1-5(4)-10- 20

-11-6, а в паузе по контуру 1-5(4)— — 10-9-3(2)-1.

Если требования к системе элект-. ропривода допускают некоторое уве- 25 личение коэффициента формы тока, то в паузе интервала коммутации двигательного режима можно реализовывать рекуперацию энергии в питающую сеть.

При этом выключается обратный тирис- 30 тор 9, и ток цепи якоря в паузе интервала коммутации двигательного режима замыкается через рекуперирующее устройство. Таким образом, в случае, когда ток в паузе интервала коммутации двигтальеного режима замыкается через обратный тиристор 9, вся энергия, запасенная в индуктивностях якорной цепи, выделяется в виде тепловых потерь на активных 40 сопротивлениях якорной цепи. При выключенном обратном тиристоре 9 в паузе интервала коммутации двигательного режима имеет место рекуперация энергии в питающую сеть, что - 45 улучШает энергетические показатели электропривода. При использовании электродвигателей последовательного или смешанного возбуждения обмотка последовательного возбуждения включается вместо сглаживающего дросселя.

Для компенсации влияния индуктивности рассеяния вторичных обмоток трансформатора источника питания на электромагнитные процессы в электроприводе на выходе выпрямителя может устанавливаться конденсатор.небольшой емкости.

Таким образом, электропривод позволяет реализовать рекуперацию энергии непосредственно в питающую сеть переменного тока без промежуточного преобразования в энергию электрического поля конденсатора, что позволяет исключить связанные с ним потери и тем самым повысить КПД рекуперации, который тем выше, чем больше величина вторичной фазной

ЭДС, навстречу которой подключается якорная цепь в режиме рекуперации; введение однофазного тиристорного моста и дополнительной вторичной обмотки, соединенной указанным образом, йозволяет получить удвоенное значение результирующей ЭДС, на которую происходит рекуперация, по сравнению с обычным соединением по схеме

"звезда" при одинаковых обмоточных данных трансформатора, что соответственно повышает КПД рекуперации по сравнению с обычными схемами рекуперации; рекуперация реализуется в обе полуволны результирующей ЭДС, что уменьшает искажения питающей сети за счет более симметричной передачи энергии в питающую сеть.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого включена в диагональ переменного тока тиристорного моста, источник постоянного тока, выполненный по трехфазной выпрямительной схеме, присоединенной к вторичной обмотке трехфазного трансформатора, к положительному полюсу источника постоянного тока подключены катод вспомогательного диода и коллектор транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с катодом обратного тиристора и общим анодом тиристорного моста, общий катод которого подключен к первому выводу сглаживающего дросселя, второй вывод которого соединен с анодом вспомогательного диода, анодом обратного тиристора и анодом вспомогательного тиристора, катод которого соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик электропривода за счет увеличения КПД рекуперации, дополнительно введен однофазный тиристорный

1288878 8 форматора выполнена по схеме разомкнутого треугольника, одна из его фазных обмоток включена встречно относительно двух других, включенных согласно, а выводы дополнительной вторичной обмотки включены в диагональ переменного тока однофаэного тиристорного моста. мост, трехфазный трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмот.кой, общий анод однофазного тиристорного моста подключен к аноду обратного тиристора, общий катод одно- 5 фазного тиристорного моста соединен с катодом обратного тиристора, дополнительная вторичная обмотка трансСоставитель Т.Рожкова

Техред А.Кравчук Корректор Т.Колб

Редактор Н.Егорова

Заказ 7822/56 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4