Устройство для управления двигателем постоянного тока

 

Союз Советсиик

Социалистические

Рес1тубпии

< ц 1

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06. 79(21) 2782388/24-07

- (5 l ) N. Кл. с присоеаинением заявки М

Н 02 P 3/14

Геоудлрстееклыб комитет

СССР (23) Приоритет ло делам кзобретемвй к онрытвв

Опубликовано 07. 10 ° 81 ° Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 07.10.81 (53) УДК 621. . 3 16. 71 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Андрущук и иностранец С. Ханево (ЛНЕ) а

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока.

Известны электроприводы с тиристорными импульсными усилителями, соеди$ ненными в мостовую схему, у которых осуществляется поочередная коммутация тиристоров 1J . Недостатком их является низкий КПД в периоды тормо10 жения двигателя, так как энергия, вырабатываемая двигателем, расходуется только на нагрев якорной обмотки, т.е. передача энергии торможения в питающую сеть исключена .

I5

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления двигателем постоянного тока (21, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и об", блатных диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам, узла искусственной коммутации, а втс ричные включены последовательно в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен со вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходыс управляющими электродами тиристоров. В этом устройстве, с целью. частичного устранения отмеченного недостатка, между полюсами источника питания и тиристорной группой введены дополнительные тиристоры, шунтированные резисторами. Однако энергия торможения при этом выделяется на доголнительных резисторах, что не повышает КПД устройства в целом, так как передача энергии торможения в сеть по-прежнему исключена.

Целью изобретения является повышение КПД устройства.

Эта цель достигается за счет того, что в устройство для управления

871289

50 двигателем постоянного тока, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам узла искусственной коммутации, а вторичные включены последовательло в цели питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы — с управляющими электродами тиристоров введен инвертор, ведомый сетью, вход которого соединен с дополнительной обмоткой сетево-. го трансформатора, регулирующий входс выходом задающего блока, а силовой вход — с выходом диодной мостовой схемы, причем одна из ветвей последней выполнена на тиристорах, управляющие электроды которых соединены с выходом модулятора длительности.

Принципиальная схема устройства показана на чертеже.

Устройство содержит силовые тиристоры 1-4, образующие мост, в диагональ которого включен якорь двигателя 5. Общий вывод силовых тиристоров 2,3 через вторичную обмотку коммутирующего трансформатора 6 соединен с положительным полюсом выпрямителя 7. Общий вывод тиристоров 1,4 через вторичную обмотку коммутирующе го трансформатора 8 соединен с отрицательным полюсом выпрямителя 7.

Первичные обмотки трансформаторов 6 и 8 подключены к соответствую-, щим выходам узла искусственной коммутации 9.

Выход выпрямителя 7 шунтирован конденсатором 10 фильтра.Тиристоры 11, 12 и обратные диоды 13,14 образуют встречный мост, в диагонали которого включен якорь двигателя 5. Общий вывод тиристора 12 и диода 13, а так.же общий вывод тиристора 11 и диода

14 соединены с входом инвертора 15 напряжения ведомого сетью, выход которого подключен к дополнительной обмотке сетевого трансформатора 16.

Выпрямитель 7 также питается от вторичной обмотки трансформатора 16.

Задающий блок 17 подключен к регулирующему входу инвертора 15 и к входу модулятора 18 длительности, выходы

4 которого соединены с управляющими электродами всех тиристоров °

Устройство работает следующим образом.

Включение схемы осуществляетсяподачей импульсов на управляющие входы тиристоров одной из диагоналей тиристорного моста и на один из дополнительных тиристоров.

Допустим, что включаются тиристоры 1,3 и тиристор 121 на управляющий вход которого поступает постоянный отпирающий сигнал. При этом якорь двигателя подключен на выпрямитель 7 и через двигатель течет ток. На интервале отключения тиристоров 1,3 под действием запирающих импульсов трансформаторов 6 и 8 ток якоря двигателя будет замыкаться через открытый тиристор 12, инвертор

15 и диод 14 благодаря действию ЭДС самоиндукции -якорной обмотки. В этот период происходит передача энергии от двигателя в питающую сеть через дополнительную вторичную обмотку трансформатора 16, которая подключена к выходу инвертора 15. В установившемся режиме работы двигатель 5 вращается со скоростью, заданной относитель" ной продолжительностью включения тиристоров 1,2, формируемой блоком 17.

Одновременно с этим блок 17 устанавливают через регулирующий вход инвертора 15 величину ЭДС инвертора, примерно равную ЭДС якоря двигателя, и

35 создает оптимальным условие для рекуперации энергии от двигателя в питающую сеть. С изменением относительной продолжительности включения тиристоров 1 3 устанавливается новое значение скорости машины, новое значение ЭДС двигателя и примерно равное ему новое значение ЭДС инвертора 15, т.е. оптимальный режим работы двигателя 5- и инвертора 15 сохраняется. Это

45;позволяет иметь малый уровень пульсаций тока в нагрузке и сделать минимальными перенапряжения в якорной обмотке 5.

При реверсе машины отключаются импульсы с управляющих электродов тиристоров 1,3. Тиристоры 1,3 закрываются, и ток якоря двигателя 5 протекает под действием ЭДС самоиндукции через тиристор 12, инвертор 15 и . диод 14, осуществляя передачу энергии, накопленной в электромагнитных цепях машины, в питающую сеть. С уп871 равляющего входа тиристора 12 также снимается отпирающий сигнал . Это состояние схемы сохраняется до тех пор, пока ток якоря двигателя не упадет до нуля и тиристор 12 не закроется. За- тем с выхода модулятора 18 начнут подаваться импульсы на управляющие входы тиристоров 2,4 и отпирающий сигнал на вход тиристора Il. Происходят включение второй диагонали тиристорного моста и реверс напряжения на якоре двигателя. Временная пауза между отключением первой и включением второй диагонали нужна для спадания тока якоря до нуля и закрытия тиристора 12, который не имеет своего ком мутирующего трансформатора. В противном случае при открытии тиристрров

2,4 второй диагонали ток источника питания через тиристор 12 и диод 14 течет иа инвертор 15 и параллельно работают двигатель 5 и инвертор 15 от источника питания.

Рассмотрим теперь работу двигателя от второй диагонали при включе.25 нии тиристоров 2 и 4. Ток якоря двигателя под действием источника питания и ЭДС двигателя 5, которые теперь имеют одинаковое направление, резко увеличиваются. На интервале от30 ключения тиристоров 2 и 4 ток под .действием ЭДС самоиндукции якорной обмотки течет через диод 13 и тиристор ll на вход инвертора

15 при этом происходят передача энергии торможения в питающую

35 сеть и уменьшение тока в якорной цепи. Повторное включение силовых тиристоров приводит к закрытию тиристора 11 встречным напряжением источника питания и к росту тока в якор40 ной обмотке.

Таким образом, передача энергия торможения двигателя происходит толь. ко на этапе отключения тиристоров 2, 4 и изменением относительной продолжительностью включения силовых тиристоров можно регулировать величину .тормозного тока двигателя 5 и сле-! довательно, интенсивность торможения.

Одновременно с изменением относитель» ной продолжительности включения дви гателя и пропорционально этой величине происходит регулирование величины ЭДС инвертора 15. В общем случае при необходимости можно устанавливать различные соотношения между ЭДС двигателя 5 и ЭДС инвертора

289 6

15 путем включения на управляющий вход иневртора 15 нелинейного блока.

По мере торможения двигателя 5 скорость уменьшается, и с изменением на правления вращения режим противовключения с отдачей энергии торможения в питающую сеть заменяется двигательным режимом работы, который был рас смотрен Bbtme.

Таким образом, устройство позволяет осуществить эффективное торможение двигателя и обеспечивнет передачу энергии, накопленной в механических звеньях машины, в питающую сеть, что приводит к существенному увеличению КПД электропривода.

Формула изобретения

Устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выхо— дам узла искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмот» кой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы — с управляющими электродами тиристоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, в него введен инвертор, ведомый сетью, выход которого соедиHeH c дополнительной обмоткой сетевого трансформатора, регулирующий вход— с выходом задающего блока, а силовой вход — с выходом диодной мостовой схемы,,причем одна из ветвей последней выполнена на тнристорах, управляющие электроды которых соединены с выходом модулятора длительности.

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

I. Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. — Л., Энергия", 1973, с. 238-239.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 414696, кл. Н 02 P 7/24, 1971 (прототип).

Составитель В. Самохин

Техред А, Савка. Корректор С. Шекмар

Редактор Г. Петрова

8452/27 Тираж 733

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Подписное

Филиал ППН "Harem", г .Ужгород, ул. Проектная,