Электропривод постоянного тока

 

"тно.гааз ми„,, «тв ° «4

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ Ф

Союз Советских

Социвлкстическмх

Республик

<,746850 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.03 78(21) 2597923/24-07 (51)М. Кл.

Н 02 P 5/16 с присоединением заявки №

Гесударстееиный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 07.07,80. Бюллетень № 25 (53) УДК,621.313.. . 2-58(088.8) дю делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 10.07.80

В. В. Андрущук (72) Автор изобретения

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени N. И. Калинина (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам постоянного тока.

В известном приводе постоянного то,ка регулирование напряжения на нагрузке осуществляется за счет изменения продолжительности включения источника нитания (11. Высокая частота коммутации при индуктивном характере нагрузки позволяет получить режим непрерывных токов в нагрузке.

Основным недостатком такого устрой ства является режйм сквозных токов, который возникает в перехбдной период включения транзисторов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному элекгроприводу является электропривод, содержащий электродвигатель с датчиком тока, два силовых транзистора, соединенных последовательно и шунтированных диодами, параллельно одному иэ которых включена цепь якоря с датчиком тока, модулятор длительности управляющих импульсов, 2, выходы которого включены через ключи к базам силовых транзисторов, вторые входы ключей подключены к выходу датчика тока через разделительные диоды (21.

Недостатком этого устройства является то, что запасенная конденсатором фильтра источника питания энергия выде; ляется в виде тепловых потерь на добавочном резисторе и транзисторе, что приводит к уменьшению КПД схемы. о

Цель изобретения - повышение Kill привода, Это достигается тем, что в предложенный электропривод введены дополни!

5 тельный транзистор, элемент И-НЕ, инвертор, ведомый сетью, вход которого шунтирован конденсатороМ и подключен через последовательно соединенные дополнительный транзистор и обратный диод к цепи якоря с датчиком тока, а база дополнительного транзистора соединена через элемент И-НЕ с выходом датчика тока нагрузки и выходом модулятора длительности импульсов управления, 46йИО

5

3

7 подключенного к базе силового транзист ора, шунт ирующе го на грузку с да тчик ом тока.

На чертеже приведена схема электро привода постоянного тока, Силовые транзисторы 1 и 2 включены последовательно и шунтированы обратны» ми диодами 3 и 4. К коллектору и эмиттеру транзистора 2 подключена нагрузка в виде якоря двигателя 5 и последовательно соединенного с ним датчика 6 тока. Параллельно нагрузке через дополнительный транзистор 7 и.диод 8 присоединен вход инвертора 9,.ведомого сетью, шунтированный конденсатором 10, Выходные зажимы силовых транзисторов 1 и

2 подключены к сетевому выпрямителю

11, выход которого шунтирован конденсатором 12. Выход инвертора 9 включен на дополнительную обмотку 13 трансфор» матора, питающего сетевой выпрямитець

11 через обмотку 14. Первый выход модулятора 15 длительности соединен через ключ 16 с базой силового транзистора 2, а через первый вход элемента

-HE 1 7 с базой дополнительного транзистора 7. Второй выход модулятора

15 длительности соединен, через ключ

18 с базой силового транзистора 1. Выход датчика 6 тока подключен к второму входу элемента И- K 17 и через разделительные дьоды 3.9 и 20 к управляющим входам ключей 16 и 18.

Работает электропривод следующим образом. При подаче на вход модулятора

15 длительности управляющего сигнала на его выходах появляются импульсы управления, накодящиеся по отношению друг к другу в противофазе и осуществляющие поочередную коммутацию силовых транзисторов 1 и 2.

Двигательный режим работы. В исход ном состоянии ток через двигатель 5 не протекает, и сигнал на выходе датчика 6 тока равен нулю. Ключи 16 и 18 открыты. При появлении импульса на втором выходе модулятора 15 длительности транзистор 1 открывается и подключает якорь двигателя 5 на выход выпрямителя

11, Через двигатель 5 потечет ток, и сигнал с выхода датчика 6 тока отрицательной полярности пройдет через разделительный диод 19 и закроет ключ 16.

В дальнейшем на протяжении всего двигательного режима работы машины импуль сы управления с выхода модулятора длительности будут коммутировать только транзистор 3.. Транзистор 2 будет посто.янно закрыт сигналом с датчика 6 тока.

Одновременно с этим будет постоянно закрыт дополнительный транзистор 7, так как на один из входов элемента И-HE

17 постоянно подается сигнал с выхода датчика 6 тока, поэтому на выходе этого элемента будет нулевой потенциал. На интервалах закрытия транзистора 1 ток якори двигателя будет замыкаться через обратный диод 3, поэтому сигнал с выKog8 r HK 6 roKEt останется неизменным.

При переходе в тормозной режим работы распределение сигналов управления изменится. Тормозной режим начинается с момента, когда ток, протекающий через диод 3, на интервале отключения транзистора 1 уменьшится до нуля. В этот момент сигнал с датчика 6 тока станет равным нулю, и диоды 19 и 20 окажутся открытыми. При этом состояние транзистора 1 не изменится, так как по-прежнему с выхода модулятора 15 длительности идет на его базу запираю25 щий сигнал. Транзистор 2 немедленно открывается, так как в рассматриваемый промежуток времени с первого выхода модулятора 1 5 длительности на базу транзистора 2 поступает отпирающий сигнал. Теперь ток в якорной цепи потечет под действием ЭДС, двигателя 5 через транзистор 2 в обратном направлении, и сигнал на выходе датчика 6 тока изменит свой знак.

3 При положительной полярности сигнала на выходе датчика 6 тока диод 19 закроется, а диод 20 откроется. Это приводит к закрытию ключа 18 в базовой цепи силового транзистора 1. Поэтому очередной импульс управления, поступающий со второго выхода модулятора 15 длительности не проходит на базу транзистора и не открывает его. Однако в этот момент с первого выхода модулятора 15 через открытый ключ 16 приходит нулевой сигнал, и транзистор 2 за кроется. Ток якоря двигателя должен протекать через обратный диод 4 на источник питания, вызывая перенапряжение на конденсаторак фильтра, но в этот момент на обоих входах элемента И-НЕ 1 7 будет нулевой потенциал (ячейка И воспринимает положительный потенциал как нулевой, если она работает от отрицательног о .сигнала), и на базу дополнительного

55 транзистора 7 поступит отпирающий потенциал, Транзистор 7 откроется и подключит к якорю двигателя вход инвертп746850

Источники информации, 4О принятые во внимание при экспертизе

1. Глазенко Т. А. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. -"Энергия, 1965, с. 32-33.

2. Авторское свидетельство СССР по

4s заявке М 2465275/18-21, кл. Н 02 Р 5/16, 1977. ра 9, ведомого сетью, шунтированный конденсатором 10. Начнется заряд кон» денсатора 10 тормозным током двигатепя 5 через транзистор 7 и диод 8. С приходом очередного импульса управления с первого выхода модулятора 15 силовой транзистор 2 откроется, а дополнительный транзистор 7 закроется, так как на выходе элемента -HE 17 будет нулевой потенциал. Ток двигателя будет 10 протекать в прежнем направлении, замыкаясь вновь через с".ловой транзистор 2.

Транзистор 1 будет находиться в течение всего тормозного режима в закрытом состоянии, так как ключ 18 будет 15 постоянно закрыт. Таким образом, схема коммутатора обеспечивает постоянное закрытие транзистора 2 в двигательном режиме и постоянное закрытие транзистора 1 в тормозном режиме, т, е. исклю- рр чает сквозные токи при переключениях транзисторов. Одновременно с этим предложенный коммутатор на интервалах закрытия транзистора 2 только в период тормозного режима работы двига- 25 теля подключает к якорю двигателя инвертор 9, ведомый сетью, с накопительным конденсатором 10, на котором запасается энергия тормозного режима машины, затем она на интервалах про- ЗО водимости инвертора 9 возвращается в питающую сеть через дополнительную обмотку 13 силового трансформатора.

Описанный процесс торможения двигателя

5 с передачей энергии торможения в сеть будет продолжаться до тех пор, пока скорость двигателя и противо-ЭДС машины не уменьшатся до уровня, при котором произойдет полное отключение инвертора 9, ведомого сетью, и силового транзистора

2 под действием сигнала датчика 6 тока и наступит двигательный режим.

Передача энергии в сеть происходит с частотой питающей сети, в то время как двигатель переключается с частотой

1-10 кГц. В этом случае существенно

6 упрощается схема инвертора, ведомого сетью.

Технико-економический эффект состоит в том, что полностью исключаются потери энергии тормозных режимов машины, улучшаются механические характе» ристики двигателя, повышается КПД установки.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с датчиком тока, два силовых транзистора, соединенных последовательно и шуйтированных диодами, параллельно одному из которых включена цепь якоря с датчиком тока, модулятор, длительности управляющих импульсов, выходы которого включены через ключи к базам силовых транзисторов, вторые входы ключей подключены к выходу датчика тока через разделительные диоды, отличающийся тем,что, с целью повышения КПД в него введены дополнительный транзистор, элемент

И-НЕ, инвертор, ведомый сетью, вход которого шунтирован конденсатором и подключен через последовательно соеди-. ненные дополнительный транзистор и об» ратный диод к цепи якоря с датчиком тока„ а база дополнительного транзистора соединена через элемент И-НЕ с выходом датчика тока нагрузки и выходом модуля тора длительности импульсов управления, подключенного к базе силового транзис тора, шунтирующего нагрузку с датчиком тока.

r ф ч Ф с. ф 4 g ч фф . " е: у "Ю

746850

Составитель И. Коротеева

Редактор Г. Загребельная Техред М. Петко Корректор 10. Макаренко

Заказ 3969/49 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4