Вентильный электропривод постоянного тока

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик (11) 736326 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву— (51) M. Кл.

Н 02 Р 7/28 (22) Заявлено 18.02.75 (21 ) 2105888/24 07 с присоединением заявки .% (23) ПриоритетОпубликовано 25.05.80. Бюллетень .% 19

Дата опубликования описания 30.05.80

Государственный комнтет до делам нзобретений н отнрытнй (53) УДК 621.314. .44 (088,8) (72) Авторы изобретения

Л К Бовина, А. A. Вонотков, Б. А. Кулешов и Ю. В, Мерзляков (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Устроиство относится к электроприводам и может использоваться дпя управления сериесным двигателем постоянного тока с расщепленной обмоткой возбужд е ния.

Известен вентильный электропривод с сериесным двигателем постоянного тока с расщепленной обмоткой возбуждения, содержащий силовые тиристоры, коммутирующий конденсатор, источник постоянного тока и блок управления jlj. Схема такого электропривода функпионально ненадежна, поскольку случайное отпирание, обоих силовых тиристоров вызывает разряд коммутирующего конденсатора, в результате чего теряется ее управляемость.

В другом известном электроприводе, содержащем силовые и вспомогательные тиристоры, коммутируюшие конденсаторы, резисторы, последовательно с которыми включены транзисторы (2) в пусковых режимах возможны срывы коммутании, поскольку к моменту гашения силового

2 тиристора коммутирующий конденсатор предварительно не заряжается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому электроприводу является вентильный электропривод постоянного тока, содержащий сериесный двигатель, последовательно с секлиями расщепленной обмотки возбуждения которого включены силовые тиристоры и, по крайней мере, один блок коммутации, состояший из конденсатора, одна обкладка которого связана с анодом одного из силовых тиристоров, а другая через вспомогательный тиристор и через транзистор с выводами

I5 для подключения источника питания, а также блок управления тиристорами и транзистором (31.

Недостатком этого электропривода является высокая установленная мощность

20 коммутирующего конденсатора. Это обусловпено тем, что напряжение на конденсаторе ограничено величиной напряжения источника питания, что вызывает увепнЧЕНИЕ В1)Е?тЛЕНИ:За((ирания С" Лево! ) т, )И

ТОРЯ ИЛИ ПРИ Одт((ЛЯКОВЬ(Х КОММтд»,,РУ,=.:.,;;. ).. тОКЯХ тРЕОУЕт УВЕЛИЧЕНИЯ Устa)IC т) Е-::,ОЙ мо?дности

КрОме TGI О, етот злектролриво,—, H?i(BB низкий КПД, поскольку ".()Терн в де(и

КОмму Гягии HB завися(Г От 00стоя((ия, ялового тиристора и одинаковы как лрл протекании тОка В сипОВОЙ пепи. Тal и при отсутствии его, Ееель изОбретения — y меньше(»и е у(..- а==НОВЛсЕННОЙ МО1ЦНОСТИ КОММУ»Г((()тУК)ЕЕ(;Е1 0 конденсатора и увеличение КГ(?1.

Это достигается тем, что эчектро привод снабжен дополнительлым сто:-.никОм пос с ОЯннОГО тока» котО))ьгй В»!(а(о=. чен последовательно с переходсм эмит-тер-коллектор упомянутого транзи=:, ора„

На фиг. 1 представлена схема предлагаемогo вентильнаго електролр!лвой"=",-. на фиГ. 2 — диаграммы напряжен)((л, иллюстрирующие его работу.

К по посям источника питания 1 (ерез полуобмотки возбу)кдения 2 и 3. "-.ап(унтированные обратными диодамл 4- и

5 (анодами к отрие1ательному по. Еюсу источника питания 1) г!Одключены сило6 H 7 ка Годами обмоткам возбуждения 2 и 3 v

C Еря Сс НОГO дВИ1 ат ЕЛя (1 OIГОя тс(НЬ)Г Г) та;-„Я. за)п)тнтированный Обратlпт11;1 диодом i (КЯТОДОМ К П(т)10жИТЕЛЬНО(Р(у 1(О)1!Сстт. )( тОЧНИКа диттаиня 1). КатОД ВСЛО(;:01-ят"==;:П-.

Н01 O Tиря(Стора 10 Г(ОдКЛК)т;ЕН,,;;; pN(ja=тельноклу полюсу кстОчника HHiTaчи ... (; а анод его через коммутируюепий сатор 1 1 связан с то (кой "-.OB,I(H "- "»-)- -анодов силовых тиристоров 6 и 7. якс.=" ря 8 И яиодя Обва ) HGI 0 и с)дя ка сот Дитлеlи(я aHOIIa Bello."ioT тел =" . Г)

S HðNCTOpa 10 И КОКяг) ТИ-.)уЮЬ1. » со((.; тсатора 1 1;.тот))(ттютленa яc; ..т,т! --(-)Яу

ВТОРОЙ ВЫВОД КОТОРОГО С DHB а Н . К 0 L! Ект. ГсрОМ 1 ранЗИСТОрса 1 3ц . i(B?l(p т i%HI: ет)ОМ трянзистор а 1 3 и ((Оло жити()тнь(лл (!(Ч(е».= сОм исГОчникз питания 1 BKT."топcN допол-нительный источегик постоянного тока

Упра()ляюшие электроды силовьг(6 :-;. .( и вспомогательного 10 тиристоро.-, а также база и емиттер транзистоеа 13 подключены к блоку управления

ЗЯННОМУ С ИСТОЧНИ(тстм УПРатт»т»Я .)Iaс! (т сигнала 16.

На ц)игр 2 Прн?ЕЯТЫ СЛЕдут01!1(ЛЯ ()003 1" ч ения.а — график изменения ту((равляю!,гг-., НЕ)Л(гтя)((ЕЕ(Ля (l„(() ВСПОМГ)), Ят =:!. -:-ного тиристора 10„,„т .-()()ф)лк изменения напряжения базаэ v(HTTBp .: . I»FIT анзис»(opa (.3)

В .- - 1 8(0N((ИЗ?т Е (B Н(Л, ЛЯГ()Я)КЕНИЯ ()Л < (. ) на попюсах Ho((0)IHитель (Or 0 источ=: лика лостояпнОГО Toj(A 1

ГРЯФИК(Л ИЗ Ит)Н(.! И. 1 УПРаВЛЯЮI(1ИХ !. :ЯЛГЯ)наний (), лт) силОВОГО тиP(=c—

Ъв " .Гор а

I ., . ж И . Графгпх.;:, ИЗIÄ(BHBI»l(т Панр»я)((ЕНИЯ

lO ()Л,, 1 i На Е(()Ь .Ъ(утЛ уЮП(ЕМ КОНЯГ „(,»»(ест . -тл";;: роп;п)В(,д работс.BT следуюе((лт, Образо л ()иск уllpg). (.-..Ня . .. i в течение перис15 Да Моду)(я(тии T „збЕСПЕттИВЯЕГ (?)(т))МИГттт.

ООВЯНИЕ i;;,NH ЛЬСЭ уп()атв?т(.:((Ия СИЛОВЬ(Ь( r! pистОр0м О или 7 з заело (лмОсти OT лоляГ)ности нялпя)кен (я (,),, (л-„ источника

yrlp a" )IяюшеГ() сиГИ<зла . - i ° ((рп э Гсм () якорь 8 и подуобмот (а возбуждения 2 илн 3 под((луч аются j((1 Олюс а (тл H c TOHH(r")(:: лит"! )ля j "ем обас(т"-чив-.(лся Вр()): ние cBGHBcíîico двлгателя в спределел-?НСтм НЯПРЯВЛЕНИИ-. 1"(ЗМЕНЯЯ ОТНОСИТЫЬ(г Ю

)(лп(ТB((ПО ТЬ ИЦТЕРВ" r„ a В((т(ЮЧЕНИЯ СИПО вотзо TNpHCTOI)a 6 ((ли г E фу1 КЕЕИИ ВЕ»

r, ЛHi-.HHHi т) ГП)сс(тЛятт()!Ц!-PÎ С(ЛГНЯЛЯ) („)> (+)

)ло)((но р(.е у. IH poaaTE;. .:iH-;,лну сред(. 1-0 .;;.1(a В СЕРВИЕС(том ДВИГЯтЕЛЕ, т.(GC(КОЛЬКУ

С (Ема УСТ00" СТБ 3 : :(Гт(? (т Гт! ИЧНЯ ДЯЛЕЕ с !

-.ЯСОМ-(т ", В((T H рак)0:1 а 0)П ((ЕЕ Л(1Гтов(л./

НЬ).:,Дт-(и .-.:()(ОЕттпо тиl )(СТОР : 6), т ,I ал(е(л(ле:, 0 с:.-=) тирхстора осу) (Е-:: 2н((ЯЕ1(.-:;т Вк)ЧЮЧЕН;(B!" .ВСГ(0?ЛОГ;1- ЕЛЬ=

5 !т.01.0 ТИ()ИС ЕОРЯ 1..) F. )т.;с(M(B:(B)ar;(од)а МОr )

Д т .)HHH! : В (т(0МЕН Ы ВСЕМЕНИ (i= 0 () I, М

:... ((Р .., ПУТ М. Псдачи УПРаж.)ноп. .)Гс?р

ИЬ (I;rC ЬСа !»I,i (+ ) ИЗ бЛОКЯ унраВЧЕНия

1 "т (;)-0 .; НЯПРЯжсЕНИЕ ij -;) На л ОК

Hr» т 11л (»ii »i()(1(ъ? i ", тт тдс тл(т )р Р 1 ((тт. т(яс

i (0: ), Ьл °,:. . Э й(=Г;, Х ЕЗ ..КОСОК,! ПРП?(ЛЯ= дь.вя сГс я к с! ЛОВому THp HcT Îp у 6 ч еоез

В - тот„(=: Г с»);т-»ЫЙ т ИРтЛC-.i .ОР () 06PRT)(HN

Диод 4,, Hpо(лсходлт за(тяп ко;»-(мутир)л»

-!5 I.(.го кснденсат01((1 . дс напряжения .:-.От)(-,т: -,.СЕ(0)?(110Й П0.1ЯРН(Сти, ГДЕ 1(- Haпр. к(ени = ис» : Очни) а ((итал((я * ла фиг J.

ВТа (Н)дя) НО(.тв ; КЯЗ стим В Скобкак}, таряд

0 (.т")ДЕСТВЛя Ется П(» ПЕПЕ((т! 0)10)FHT B»(Ы- N

"".) 4 П»О ° ИC О HH 1(т ПИ 1 - ЕЛ H 1 ЯКООЕт 8

Г-.-, .-т), - :. ()Игатв.я i:Or;GHННОГО тОКа—

"-Омм»тир т" цл»i ((ia)(Г! iac-1 r Dp (. 1 . Вспо»МО т:атсттт!.-П. Л? ", "Ip .-;C 00 (0 -. с)тринтя т (тт(Етч" (И

Гrpio)(l И---;-0-;НК((я:т(Л TRHH(j 10 На HHTBpЗВЛЕ

В?)ЕМЕ.!»((т, И- i 1, Г;, (...,. ч 2(1- 3

10 — — т тр

)ст

Х

3 .;(; (?-, —:-,;, ттт; тП НОИ»(о Чувал

1-"ОЙ Нагriя». ЕНИН Ь тс .. 1 -т-) МЕ?Кд) бс!ЗОЙ

5 ф и его эмиттером (фиг. 2 б). Поэтому после окончания заряда коммутирутошего конденсатора 11 вспомогательный тиристор 10 закрывается.

Напряжение гашения силового тиристора 6 с полярностью, указанной на фиг.1 без скобок, создается в результате перезаряда коммутируюшего конденсатора 11 во время отрицательной полуводны напряжения Од-. Ц3 транзистора 13 (фиг.2-б), поступаюшего с блока управления 15.

Если во: время перезаряда коммутируюшего конденсатора 11 силовой тиристор 6 закрыт, коммутируюший конденсатор 11 перезаряжается по цепи: положительный полюс дополнительного источника постоянного тока 14 — транзистор

13 — резистор 12 — коммутируюший конденсатор 11 — обратный диод 9 - отpHMTelIbHbIH полюс дополнитепьного источника постоянного тока 14 (фиг.2-г и 2-д). В этом случае значения напряжений на коммутируюшем конденсаторе

11 в моменты выключения силового тиристора 6 (момент времени Ь = »т Г„) определяются выражением

О Я) -0„4, k=eT где U напряжение на полюсах дополнительного источника гостоянного тока 14.

Если силовой тиристор 6 открывается после начала перезаряда коммутируюшего конденсатора 11, например, B момент времени 1 ) н™, то с этого момента осушествляется перезаряд коммутируюIIIего конденсатора 11 суммарным напряж.ением дополнительного источника постоянного тока 14 и источника питания 1

0 4 + U по цепи: подожительнь:й по.-пос источника питания 1 — отрицатмтьный полюс дополнительного источника постоянного тока 14 — транзистор 13резистор 12 — коммутируюший конденсатор 11 — силовой тиристор 6 — полуобмотка возбуждения 2 — отрицательный полюс источника питания 1 (фиг, 2-е и 2-ж). Значения напряжений на коммутируюшем конденсаторе 11 в моменты выключения силового тиристора 6 в этом случае равны

U (-Ь1 =и„ т,О„(2)

+ hT 14 причем (3) и.

36326 6

Б. Ии к моме1-."у = "— »? - начапа перезаряда силовой тиристор 6 открыт (на-пример, управдяюший импульс О . (1

> ь пода=,ся HQ с ловсй тиристор B??Оме п

l времени (; . ), то перыаряд ко»ыу„2 тируюшего конденсатора 1 1 Осушести ястся суммарт?ь?м напряжением О,? 4 дополнительноro источника постоянного тока 14 и ) источника питания 1 по указанной выше пепи (фиг. 2-з и 2-n).

Вэтом,.спучае напряжения на коммутирутотцем конденсаторе 11 в моменты зь?? .чючан?тя силового тиристора 6, достиrаюшие своих:Аякс?тт тмтьньтх значений»

РаВНЫ

iU (9) = U., 8

1«,= НТ,„

Как Видно из Выражений (2)» (3) и (4)» благодаря введению допсан?ттедьнт го источника постоянного тока 14 значения, напряжений ца коммутируюшем конденсаторе 1 1 превышают соответст=

Вуюшие напряжения B известном электро-. привсде. Кроме того, исключение в предлагаемом электроприводе из цепи коммуTQIIIIII (IcolvQDjTHp»юший конденсатор 3 1 вспомогательный тиристор 10 — обратный диод 4 — силовой тиристор 6 — коммутир ?юптий конденсатор 1 1) Одного ВспОмога тельного тиристора позвопяет уменьнить паде?т?те ?.-.апряжеттия на эде?тентах этой ц ?Нт B момент Koìú"óòàHIIH силового то"..Q и» сдедовате7п-Но» увытттч?тть напояже«

IHIå» прик тадываемое в обратном направлении к силовому тиристору, что: обеспечивает сттижениа Времени Выключения cuioBor o тири ора. Поэтому при ОдинакоВых В личи?тах .,IBHсимлльных комму THруе мык токов Обо.:л эд.".ктроприводов в пред= дагаемом эде."Вопривода требуется меньшая установчс??Hot мошность ттоммутттрую шаго конде??сатосра,.

Коммутационные потери, определяемые вели--тиной емкости коммутируюшего конде1?сатора и Ве?тич?т .той напряжения на нем В ьтоме?т:-o;„ìóòàIIIII -<=v7» предлат аемам электр IIDIIBD?Ie зависят от состояния силового тиристора. Они минимапьнь. B соответствии с выражением (1), (2) и (4) при установившемся режиме работы серн сного двигате?тя постоянно=

=:o тока. Выбирая величину напряжения допопнитедьного источника постоянного тока 14 тт4 ?и, (з) мОжнО HGJIpiHTB В установившемся режи ме снижение коммутационнт.тх потер?«Иа

7 736 сравнению с известным электроприводом.

Кроме того, коммутационные потери в установившемся режиме в предлагаемом электроприводе ниже, чем в известном, так как увеличение величины напряжения

5 на коммутирующем конденсаторе в момент выключения силового тиристора при одинаковой величине максимального коммутируемого тока сериесного двигателя значительно снижает величину емкости 1О коммутирующего конденсатора. Следовательно, КГЯ предлагаемого вентильного электропривода постоянного тока выше КПД известного электропривода.

326 8 состоящий из конденсаторе, одна обкладка которого связана с анодом одного из силовых тиристоров, а другая через вспомогательный тиристор и через транзистор — с выводами для подключения источника питания, а также блок управленин тиристорами и транзистором, отлич аюшийсятем,что,с целью уменьшения установленной мощности коммутирующего конденсатора и увеличения КПД on снабжен дополнительным источником постоянного тока, который включен последовательно с переходом эмиттер-коллектор упомянутого транзистора

Формула изобретения

Вентильный:мюктропривод nocTOHHHQ го тока, содержащий сериесный двига- 20 тель, последовательно с секциями расщепленной обмотки возбуждения которого включены силовые тиристоры, и„по крайней мере, один блок коммутации, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3302089, кл. 318-257, 1967.

2, Авторское свидетельство СССР

% 289487, кл. H 02 P 5/16, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

Мя 350120, кл. Н 02 Р 7/28, 1972.

aju„„(t)

05 Тн

Тн

5,5Тн ?Тн

?,5 Тн сек, а) v,(t) е vz(c) е) и„,(a) Ю57н

057н Тн

2,5 Тн 57н

27и сел.

Фи„Ф

r) иее®!

57н t,+? 27н 257н t,27 37

7н сел зг)и„(» сел э) uz,(с!

Тк t +7í 1,57н 27н t Ин 2,57н 37м и 05 Тн сел

Мин(

Составитель О. Наказная

Редактор H. Воликова Техред Q. Андрейко Корректор T. Скворпоьа

Заказ 2443/45 Тираж 783 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113085, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ЛПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4