Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано в приводах многокоординатных механизмов. Целью изобретения является улучшение регулировочных свойств и энергетических показателей электропривода. В электроприводе реализуются регулируемые тормозные режимы, представляющие собой сочетание на интервале коммутации транзисторного ключа двух видов торможения: более интенсивного (импульс) и менее интенсивного (пауза), что позволяет, изменяя скважность, с которой коммутируется ключ, регулировать среднее значение тока якоря и тормозной момент. В электроприводе реализуется режим транзитной рекуперации энергии, когда кинетическая энергия маховых масс привода, преобразованная в течение импульса интервала коммутации в энергию электромагнитного поля обмоток якоря и сглаживающего дросселя, посредством тиристоров выпрямителя и вторичной обмотки трансформатора отдается в питающую сеть. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4431441/24-07 (22) 30.05.88 (46) 07.07.90. Бюл. М 25 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Л.И,Малинин и Г.А,Персов (53) 621,316.718.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 902185, кл. Н 02 Р 5/06, 1980, Авторское свидетельство СССР

N 1288878, кл, Н 02 P 5/06, 1985. (54) ЭЛ ЕКТРОПРИ В ОД ПОСТОЯ Н НОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электропривддам постоянного тока, и м.б. использовано в приводах многокоординатных механизмов. Целью изобретения является улучшение регулировочных свойств

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано в приводах многокоординатн ых меха н измов.

Целью изобретения является улучшение регулировочных свойств и энергетических показателей электропривода.

На фиг,1 приведена принципиальная схема электропривода постоянного тока; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Электропривод содержит электродви- . гатель 1, якорная обмотка которого включена в одну диагональ тиристорного реверсора 2. Первый вывод другой диагонали через коммутирующий транзисторный. Ы „, 1577049 Al и энергетических показателей электропривода, B электроприводе реализуются регулируемые тормозные режимы, представляющие собой сочетание на интервале коммутации транзисторного ключа двух видов торможения: более интенсивного (импульс) и менее интенсивного (пауза), что позволяет, изменяя скважность, с которой коммутируется ключ, регулировать среднее значение тока якоря и тормозной момент. В электроприводе реализуется режим транзитной рекуперации энергии, когда кинетическая энергия маховых масс привода, преобразованная в течение импульса интервала коммутации в энергию электромагнитного поля обмоток якоря и сглаживающего дросселя, посредством тиристоров выпрямителя и вторичной обмотки трансформатора отдается в питающую сеть, 2 ил. ключ 3 соединен с общим катодом трехфазного выпрямителя 4, -подключенного к вторичной обмотке трансформатора 5, соединенной звездой. Второй вывод другой диагонали тиристорного реверсора 2 подключен к первому выводу сглаживающего дросселя 6, Анодная группа трехфазного выпрямителя 4 выполнена на тиристорах 7—

9, общий анод которых соединен с вторым выводом сглаживающего дросселя и через вспомогательный транзисторный ключ 10— с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора 5 и с анодом обратного диода 11, катод которого подключен к точке соединения коммутирующего транзистор ного ключа 3 и тиристорного реверсора 2.

Тиристорный реверсор 2 выполнен на четы1577049 рех тиристорах 12-15. Катодная группа трехфазного выпрямителя 4 выполнена на, диодах 16-18, Электрапривод работает следующим образом, Применяемый в электроприводе полупроводниковый преобразователь построен по принципу импульсного регулирования якорного тока с разделением функций реверса и управления модулем тока цепи якоря электродвигателя, что позволяет уп; равлять величиной и знаком момента. Во . всех режимах работы, как в двигательном, так и в тормозных, управление модулем якорного тока осуществляется транзисторным кл1очом 3, который коммутируется со скважностью, определяемой алгоритмом, заложенным в систему управления электроприводом. Направление якорного тока определяется сос-оянием тиристорного реверса 2, т.е. тем, какая из групп тиристоров (нечетная 12, 15 или четная 13, 14) включена. В зависимости ат состояния ключей 3 и 10 выпрямитель 4 выполняет следующие функции: только выпрямителя в двигательном режиме работы (ключи 3 и 10 включены); рекуперирующего устройства в режиме рекуператйвного торможения (ключи 3 и 10 выключены); контура замь1кания якорного тока в режиме динамического торможения (ключ 3 включен, ключ 10 выключен). На временных диаграммах (фиг.2) показана логика работы анодной группы выпрямителя (тиристори 7 — 9), каждый из которых включается при положительном потенциале на его катоде, и катодной группы (диоды 16 — 18). Необходима отметить, что сигнал управления на каждый из тиристаров 7-9 подается до точки естественной коммутации фазных ЭДС за время, необходимое для восстановления управляющих свойств тиристоров.

В двигательном режиме работы постоянно включены вспомогательный транзисторный ключ 10 и в зависимости от направления вращения двигателя 1 четная

13, 14 или нечетная 12, 15 группы тиристоров реверсора 2, Транзисторный ключ 3 коммутируется со скважностью, определяемой алгоритмом управления приводом. При этом в импульсе интервала коммутации, когда поток энергии направлен из питающей сети в двигатель, т,е, при вклк>ченном транзисторном ключе 3, якорная цепь замыкается по контуру 5 — 1 — (16 — 18)-312(13) — 1 — 15(14)-6-10-5. В паузе интервала коммутации, когда ток якорной цепи поддерживается за счет электромагнитной энергии, запасенной в обмотках якоря электродвигателя 1 и дросселя 6, т.е. когда транзисторный ключ 3 выключен, ток якорной

45>

55 цепи замыкается по контуру 1-15 (14) — 6 — 1011 — 12{13) — 1, Таким образом, скважность, с которой коммутируется транзисторный ключ 3, определяемая алгоритмом управления приводом, в свою очередь, определяет величину потока энергии, поступающей в электродвигатель из питающей сети.

В электроприводе реализуются регулируемые тормозные режимы, представляющие собой сочетание на интервале коммутации транзисторного ключа 3 двух видов торможения; более интенсивного (импульс) и менее интенсивного (пауза), что позволяет, изменяя сквэжность, с которой коммутирустся ключ 3, регулировать среднее значение тока якоря электродвигателя, а следовательно, и его тормозной момент.

При переходе электропривода из двигательного режима в тормозной выключаются оба транзисторных ключа 3 и 10 и якорный ток двигателя замыкается навстречу фазной

ЭДС вторичной обмотки трансформатора 5 по контуру 1 — 15{14) — 6 — (7 — 9) — 5 — 11 — 12(13) — 1, что способствует его быстрому спаданию до нулевого значения. Затем тиристорный реверсор 2 перекоммутируется в состояние, при котором ток якоря направлен согласно с ЭДС двигателя, что соответствует тормозному режиму электропривода. Вид тормозного режима определяется внешними контурами, к которым подключается реверсор 2, т.е. состоянием транзисторных ключей 3 и 10.

Структура схемы электропривода при реализации управляемого тормозного режима в виде сочетания нэ интервале коммутации режимов противовключения и динамического торможения аналогична структуре двигательного режима с той раз1 ницей, что тиристорный реверсор скоммутирован .в направлении протекания якорного тока согласно с ЭДС двигателя, В рассматриваемом режиме транзисторный ключ 10 пос оянно включен, а ключ 3 коммутируется сзаданной сква>кностью,,В импульсе ин тервала коммутации, когда электропривод. работает в режиме торможения противовключением, ток якоря замыкается по цепи

1 — 15(14) — 6 — 10 — 5 — (16 — 18) — 3 — 13(12) — 1. В паузе интервала коммутации, когда транзисторный ключ 3 выключен и в приводе реализуется режим динамического торможения, ток якоря замыкается по цепи 1—

14(15) — 6 — 10 — 11 — 13{12)-1.

Если для обеспечения заданных динамических показателей конкретной системы электропривода описанный — îðìîçíîé режим является избыточным, то в электроприводе мажет быть реализован энергетически

1577049 более выгодный режим торможения в виде сочетания на интервале коммутации режимов дийамического торможения (в импульсе интервала коммутации) и рекуперативного торможения (пауза интервала коммутации)-.

В рассматриваемом режиме транзисторный ключ 10 выключен, а ключ 3 коммутируется с заданной скважностью. Заметим, что каждая иэ параллельных ветвей выпрямителя 4 находится в проводящем состоянии, когда на подключенном к ней соответствующем выводе вторичной обмотки трансформатора 5 положительный потенциал и включен соответствующий тиристор анодной группы выпрямителя 4 (фиг,2), т.е. в проводящем состоянии поочередно находится каждая из параллельных ветвей: диод 16— тиристор 7, диод 17 — тиристор 8, диод 18— тиристор 9. В импульсе интервала коммутации данного режима, когда транзисторный ключ 3 включен, ток якорной цепи замыкается по контуру 1 — 14(15) — 6(7 — 9) — (16-18)-313(12) — 1, а в паузе, когда коммутирующий транзисторный ключ 3 выключен, ток якоря замыкается по цепи 1-14(15) — 6 — (7 — 9) — 5-1113(12) — 1, Таким образом, в паузе реализуется режим так называемой транзитной рекуперации энергии, когда кинетическая энергия маковых масс привода, преобразованная в течение импульса интервала коммутации в энергию электромагнитного поля обмоток якоря 1 и сглаживающего дросселя

6, посредством тиристорного комплекта 7 — 9 и вторичной обмотки трансформатора 5 отдается непосредственно в питающую сеть.

Переход электропривода из тормозного режима в двигательный происходит аналогично переходу из двигательного в тормозной, т.е. закрываются оба транзисторных ключа 3 и 10, и после спадания якорного тока до нуля по цепи 1 — 14(15)-6(7 — 9)-5 — 11—

13(12) — 1, т,е. когда тиристорный реверсор 2 обесточен, происходит его переключение на. направление якорного тока, соответствующее двигательному режиму, Электропривод допускает использование двигателей постоянного тока любого способа возбуждения. В случае применения двигателей последовательного или смешанного возбуждения обмотка последовательного возбуждения включается вместо сглаживающего дросселя 6 в неразветвлен5 ную часть якорной цепи, В электроприводе пульсации результирующей ЭДС реС перирующего устройства носят многофазный характер. Поэтому ситуаций, когда ЭДС двигателя больше

10 результирующей ЭДС рекуперирующего устройства (при соответствующем выборе

Егф), приводящих к потере управляемости электроприводом, принципиально не может быть,: что позволяет улучшить регулировоч15 ные свойства электропривода. Лучшие энергетические показатели достигаются за счет большей эффективности рекуперации энергии, также обусловленной многофазностью результирующей ЭДС рекуперирую20 щего устройства.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная об- .

25 мотка которого включена в одну диагональ тиристорного реверсора, первый выводдругой диагонали которого через коммутирующий транзисторный ключ соединен с общим катодом трехфазного выпрямителя, под30 ключенного к вторичной обмотке трансформатора, соединенной звездой, второй вывод другой диагонали тиристорного реверсора подключен к первому выводу сглаживающего дросселя, отличающийся

35 тем, что, с целью улучшения регулировочных свойств и энергетических показателей, в него введены вспомогательный транзисторный ключ и обратный диод, а анадная группа трехфазного выпрямителя выполне40 на на тиристорах, общий анод которых соединен с вторым выводом сглаживающего дросселя и через вспомогательный транзисторный ключ — с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора и с анодом

45 обратного диода, катод которого подключен к точке соединения коммутирующего транзисторного ключа и тиристорного реверсора.

1577049

Редактор С.Пекарь

Заказ 1854 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Составитель Т.Рожкова

Техред M.Mîðãåèòàë Корректор Н.Ревская

1 !

1

1

I