Тиристорный электропривод постоянного тока

 

Изобретегдае относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подачи станков. Целью изобретения является повьшение надежности и КПД. Тиристорный электропривод содержит электродвигатель 1 и две параллельно включенные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенного ключа 17

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„1 7 20 (51) 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4096568/24-07 (22) 04.08.86 (46) 23.02.88. Бюл, Р 7 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро низковольтного аппаратостроения (72) Л.Б.Стамблер, И,Н.Сиротин и И,Р.Забавникова (53) 621,316.718,5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 509966, кл. H 02 Р 5/06, 1973, Авторское свидетельство СССР

Р 771836, кл. Н 02 P 5/06, 1980 ° (54) ТИРИСТОР1Ь1Й ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подачи станков, Целью изобретения является повьппение надежности и КПД, Тиристорный электропривод содержит электродвигатель

1 и две параллельно включенные цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенного ключа 17 (18) на двух транзисторах и элементах И 19 (20). В фазосдвигающий блок

6 введены дополнительно транзисторы

23 и 24, а регулятор скорости 10 выполнен релейным. В электроприводе устранена необходимость фазировки при наладке и улучшены динамические

1376203 характеристики в нижней части диапазона частоты вращения за счет применения релейного регулятора скорости. 2 ил, Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному тиристорному электроприводу постоянного тока.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД электропривода.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема тиристорного электропривода постоянного тока; на фиг.2 - импульсные диаграммы работы электропривода.

Тиристорный электропривод постоянного тока (фиг,1) содержит электродвигатель 1, соединенный с реверсивным тиристорным преобразователем с раздельным управлением двумя группами

2 и 3, управляющие входы которых соединены с выходами двух формирователей 4 и 5 импульсов, каждый из которых содержит последовательно соединенные два логических элемента, второй из которых является элементом

И-НЕ, и импульсный транзисторный усилитель, одни входы формирователей

4 и 5 импульсов объединены и соединены через дифференцирующую цепь с выходом фаэосдвигающего блока 6, содержащего интегратор 7 с зарядным конденсатором 8 и с положительной обратной связью, Первый вход фазосдвигающего блока 6 связан с входным трансформатором 9, а второй— с выходом регулятора 10 скорости, датчик 11 тока, соединенный с прямым входом усилителя 12 и с инверсным входом усилителя 1 3, усилители 14 и 15, регулятор 10 скорости выходом соединен с вторым входом фазосдвигающего блока 6, а входом с датчиком

16 скорости, две параллельно включенные цепи, каждая из которых содержит последовательно соединенные транзисторный ключ 17 (18), элемент И 19 (20) и диод 21 (22). Транзистор 23 включен параллельно конденсатору 8.

Транзистор 24 включен в цепь положительно обратной связи (резисторы

25 и 26) интегратора 7 ° Регулятор 10 скорости выполнен релейным, первый логический элемент 27 (28) в каждом формирователе 4 и 5 импульсов является элементом ЗИ-HE а второй 29 (30)— логическим элементом И-HE. Входной трансформатор 9 соединен с первым входом фазосдвигающего блока 6 через две параллельные цепи, Выход регуля- тора 10 скорости соединен через усилитель 14 с входом усилителя 15, с вторыми входами элемента ЗИ-НЕ второго формирователя 5 импульсов и элемента И 19 первой иэ параллельных цепей. Второй вход элемента И 20 второй параллельной цепи соединен с вы2О ходом усилителя 15 и с вторым входом элемента ЗИ-НЕ формирователя 4 импуль" сов, третий вход которого и третий вход элемента ЗИ-HE формирователя 5 импульсов соединены соответственно

25 с выходами .усилителей 12 и 13, прямые входы которых соединены между собой.

Днфференцирующая цепь содержит последовательно соединенные конденсатор

27 и резистор 28.

Электропривод работает следующим образом.

На входы формирователей 4 и 5 поступают три сигнала — управляющий сигналы разрешения ("1") или запрета ("0"). На вторые входы формировате35 лей 4 и 5 поступает информация о знаке напряжения задания (U ), т.е. о направлении вращения электродвигателя с датчика 16 через регулятор 10 и усилители 14 и 15, причем положительному значению соответствует "1" в формирователе 5 и "0" в формирователе 4, На третьи входы формирователей 4 и 5 поступает сигнал с дат чика 11 тока через усилители 12 и 13, несущий информацию о наличии отсут45

1376203 ствии) тока в якоре электродвигателя 1 и его направлении, причем "1" свидетельствует об отсутствии тока в якоре и разрешает включать данную группу тиристоров ° При отсутствии тока в якоре "1" поступает на оба третьи входы формирователей 4 и 5, с усилителей 12 и 13 за счет положительного напряжения +U„и дает раз решение на включение любой из групп

2 или 3 тиристоров, управляющий сигнал, поступающий на первые входы формирователей 4 и 5 — это управляемый по фазе положительный импульс.

Он формируется ° следующим образом, Синусоидальное напряжение синхронизации U ïðåîáðàçóåòñÿ на выходе ключей 17 и 18 в серию положительных прямоугольных импульсов с частотой

50 Гц, ширина которых определяется порогом срабатывания (фиг ° 2.1-3) ключей 17 и 18 и составляет примерно

180 . Эти импульсы поступают на вход транзистора 23 через ключ, открытый 25 поступившей на него "1" с выхода усилителя 14 (15) при подаче U, ко торый управляет процессом заряда-разряда конденсатора 8, При закрытом транзисторе фазосдви-30 гающий блок 6 работает в режиме интегратора до тех пор, пока напряжение на конденсаторе 8 не достигает- порога сравнения U „, (фиг.2,4).. транзистора 24. При достижении порогового значения вступает в действие положи. 35 тельная обратная связь интегратора и напряжение на конденсаторе 8 скачком достигает своего положи тельно Го максимума. При этом на выходе дифферен- 40 цирующей цепи 28 и 27 появляется узкий положительный импульс управления (Фиг.2.5) . При выходе положительного прямоугольного импульса (фиг.2,2) на вход транзистора 23 конденсатор 8 45 быстро разряжается через этот транзистор ° Время интегрирования, а следовательно, и фазовый сдвиг импульса управления определяются величиной сигнала U „, поступающего с выхода регулятора 10, т.е, величиной Б

При отсутствии сигнала U начальная фаза импульса управления Ы соответствует естественному углу коммутации и устанавливается с помощью положительной цепи 25 и 26 смещения тран55 зистора 24 (фиг.2.7-9). Это обеспечивает отсутствие зоны нечувствительности электропривода, т.е. при отсутствии U нет люфта электродвигателя 1, При подаче U3 сигнал с выхода регулятора 10 поступает на базу транзистора

24 и смещает управляющий импульс влево относительно начального положения (фиг, 2. 4, 5) на угол,, пропорциональный уровню U . Знак U> учитывается следующим образом.

При положительном U "1" с выхода усилителя 14 поступает на второй вход формирователя 5 и дает разрешение на включение катодной группы 3 тиристоров, при этом на второй вход формирователя 4 поступает "0" с усилителя 15 и блокирует прохождение управляющего импульса на анодную группу 2 тиристоров, При смене полярности U3 меняется знак U „„ на выходе регулятора 10 с выхода усилителя 14 на второй вход

Формирователя 5 поступает "0" и блокирует прохождение управляющего. импульса на катодную группу 3, а с выхода усилителя 15 на второй вход формирователя 4 поступает "1" и дает разрешение на включение анодной группы 2, т.е. происходит смена работающих групп тиристоров и реверс электродвигателя.

Предположим, что при положительном пришла команда на снижение частоты вращения электродвигателя 1 до некоторого уровня. Сигнал Uvnp на выходе регулятора 10 при этом меняет знак и на выходе усилителя 14 имеет место

"0", на выходе усилителя 15 — "1", которая поступает на вход ключа. При этом на входе транзистора 23 положительные прямоугольные импульсы сдвигаются на 180 . Теперь управлякщие импульсы попадают на катодную группу

3 в тот момент времени, когда напряжение на тиристорах отрицательное.

Ток в якоре начинает исчезать, при этом теряется электромагнитная энергия электродвигателя 1, Когда ток якоря упадет до нуля, информация по току не поступает, на третьи входы формирователей 4 и 5 поступает "1" с усилителей 12 и 13 за счет положи» тельного напряжения + U т.е, готовы к включению обе группы тиристоров.

С усилителя 15 поступает "1" и дает разрешение на включение анодной группы 2, при этом происходит рекуперативное торможение электродвигате" ля до тех пор, пока не превысит сиг 1 нал с датчика 16, Когда это прои137б 203 зойдет, сигнал П снова меняет свой I AP знак и вновь включается катодная группа 3 уже на новом уровне U

Таким образом, по сравнению с

5 известным,предлагаемый электропривод позволяет исключить из схемы управления электроприводом по одному фазосдвигающему блоку и оба формирователя дежурных, импульсов в каждой фаse так как одновременное появление управляющих импульсов в анодной и

1 катодной группах исключается, блок логики и множество перекрестных связей, что значительно упрощает схему, снижает потребляемую мощность управления, повышает надежность электропривода и его КПД и устраняет необходимость фазировки при наладке, что снижает трудоемкость и себесто- 2р имость электрапривода, Появляется возможность регулировать максимальный угол отпирания тиристоров и уп-. равлять процессом интегрирования, что обеспечивает отсутствие люфта 25 электродвигателя при отсутствии напряжения задания, а это также повышает надежность электропривода. Применение релейного регулятора частоты вращения позволяет использовать электропривод в режиме скольжения, что обеспечивает улучшение динамических характеристик в нижней части диапазона регулирования.

Формула изобретения

Тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, соединенный с реверсивным тиристорным преобразователем с раздель-рр

1 ным управлением двумя группами, управляющие входы которых соединены с выходами двух формирователей импульсов, каждый из ко горых содержит последовательно соединенные два логичес- 45 ких элемента, второй из которых является элементом И-НЕ, и импульсный транзисторный усилитель, одни входы формирователей импульсов объединены и соединены через дифференцирующую цепь с выходом фазосдвигающего блока, содержащего интегратор с зарядным конденсатором и положительной обратной связью, первый вход фазосдвигающего блока связан с входным трансформатором, датчик- тока, соединенный с прямым входом первого усилителя и с инверсным входом второго усилителя, третий и четвертый усилители, регулятор скорости, выходом соединенный с вторым входом фазосдвигающего блока, а входом — с датчиком скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД в него введены две параллельно включенные. цепи, каждая из которых содержит посгедовательно соединенные транзисторный ключ, элемент И и . диод, в фазосдвигаюший блок введены дополнительно два транзистора, регулятор скорости выполнен релейным, а первый логический элемент в двух. форми" рователях импульсов является элементом ЗИ"НЕ, при этом входной трансформатор соединен с первым входом фазосдвигающего блока через две парал т лельные цепи, выход регулятора ско рости соединен через третий усилитель с входом четвертого усилителя, с вторыми входами элемента ЗИ-НЕ второго формирователя импульсов и логического элемента И первой из параллельных цепей, второй вход элемента И второй параллельной цепи соединен с выходом четвертого усилителя и с вторым входом элемента ЗИ-НЕ первого формирователя импульсов, третий вход которого и третий вход элемента ЗИ-HE второго формирователя импульсов соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей, прямые входы которых соединены между собой, первый транзистор включен параллельно конденсатору фазосдвигающего блока, а второй транзистор включен в цепь положительной обратной связи интегратора.

1376203

Составитель Ю.Воробьев

Техред А. Кравчук

Корректор А.Тяско

Редактор М.Бпанар

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 795/53

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проект ая, оектная 4