Устройство для управления импульсным преобразователем с защитой от перегрузок по току Советский патент 1985 года по МПК H02H7/10 H02M3/135 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания двигателей постоянного тока, регулируемых посредством импульсного преобразователя постоянно го напряжения. Цель изобретения - повышение точ ности контроля амплитуды тока двигателя. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Устройство для управления импуль ным преобразователем 1 , 1итающим дв гатель постоянного тока, содержит канал 2 управления силовыми тиристо рами и канал 3 управления коммутиру ющим тиристором. Канал 2 содержит последовательно соединенные генератор 4 тактовых импульсов, формирова тель 5 импульсов установки триггера 6 и формирователь 7 импульсов управления силовыми тиристорами. Ка нал 3 содержит сумматор 8, к входам которого подключены генератор 9 пил образного напряжения, источник 10 напряжения управления и фильтр 11. Выход сумматора 8 подключен к перво му входу компаратора 12, к второму входу которого подключен датчик 13 тока преобразователя 1. Выходы комп ратора 12 и формирователя 5 подключены к входам триггера 6, выход которого подключен к формирователю 14 импульсов управления коммутирующим тиристором и к фильтру 11. Вход генератора 9 пилообразного напряжения подключен к выходу генератора 4 так товых импульсов. Отрицательный угол jp пилообра ного напряжения i) (фиг. 2) опред ляется по условию устойчивости выражениемагс-Ь(-|к,ИвмУ, где Kfg - коэффициент пульсаций выходного тока преобразователя при коэффициенте заполнения (/ импульс ного напряжения на нагрузке с- 0,5 и номинальном выходном TOKeij Инерционный фильтр 11 имеет выходное напр/1жение l (фиг. 2), пос тоянная времени которого в нескольк раз превышает тактовый интервал Т следовательно, пульсациями напряжения и и можно пренебречь. Значе112ние (JD , соответствующее максимальному коэффициенту заполнения бт т/ равно амплитуде напряжения U(). В произвольные моменты времени tx. условие i „ Сг;) Uq(-t) сохраняется, если const , где ; 1,2,3,... Устройство работает следующим образом. Генератор 4 вьфабатывает тактовые импульсы (фиг. 2 и 3 d ) с длительностью, равной коммутационному интервалу в работе импульсного преобразователя, и с частотой следования i 1/Т, выбираемой по допустимым пульсациям тока двигателя, В момент спада импульса (J начинает формироваться пилообразное напряжение (J) генератором 9 (фиг. 2 и ЗБ), также формируются импульсы (Jj (фиг. 3 S), устанавливающие триггер 6 в исходное состояние (фиг. 3). В эти же моменты посредством формирователя 7 включается силовой тиристор импульсного преобразователя 1, подключающий двигатель к источнику питания. Напряжение U | (фиг. 3) пропорционально мгновенному значению тока двигателя, протекающего в ciinoBOM тиристоре. Момент коммутации тока в силовом тиристоре определяется из условия U8(t)-u,3(, rfleU3(-tl UioW+U9 tl Jii()- напряжение установки на входе компаратора 12. При постоянном в пределах тактового интервала напряжении У i и отсутствии сигнала 0 : коммутация происходила бы в момент t (фиг.Зж), когда выполняется условие U ц, + + Uq(b,) - IJ о (t)) 0. Срабатывание компар-атора 12 и переключение триггера 6 вызывает включение формирователя 14, включение коммутирунщего и выключение силового тиристоров, Ток двигателя спадает, замыкаясь под действием ЭДС самоинд5псции в контуре холостого хода преобразователя. Напряжение на зажимах двигателя повторяетформу напряжения Ug (фиг. Зд). Амплитуда напряжения на двигателе равна напряжению источника питания преобразователя 1. Напряжение U ц устройства (фиг. 2) получено вьщелением пос- . тоянной составляющей напряжения У на выходе триггера 6 и зависит от 3 длительности импульса IIг , т.е. от коэффициента заполнения С импульсного напряжения на нагрузке. Если напряжение управления U(Q соп5l: , то при отсутствии возмущений по току нагрузки или напряже нию питания коэффициент 1 const и момент коммутации L определеяется из .условия Чц,, (-t-i) О, так как U,,(t VUqi-b.i) 0. Амплитудное значение тока двигателя устанавливается, таким образом, .напряжением управления (J|Q. Допустим, в одном из последующих тактовых интервалов напряжение управления (J|o получает приращение bUio (фиг. Зг) . Ввиду незначительного падения напряжения на активном сопротивлении обмотки якоря двигателя и повьшении против ЭДС при увеличении С скорость нарастания тока двигателя снижается. Новому значению напряжения ll|g(t jl +ь (J(o должен бы соответствовать новый коэффициент заполнения и момент коммутации tg , когда вьт нено условие ,,, (i5)0 гдеи8(У и,Д,&и,(Ц) + и„Н,1 напряжение уставки в момент i, (фиг. Зж). Однако напряжение в этом тактовом интервале (фиг. Зе) пропорционально коэффициенту запол нения IT предыдущего интервала и имеет малую скорость изменения. Сл довательно, новый момент коммутации 4 определяется из условия Uo(t4l-Ue(4l О, где и(-Ь 13io(,)(i4UU,|(-t,l , однако ll,iU4b 1 ,,) (фиг. Зв, е). За счет неравенства (j,(i)i (J,(i) в переходном режиме, вызванном при ращением uUio , скорость спада до нуля р-язностного сигнала Ug(-b) U|(-t на входе компаратора 12 увеличивае ся. При этом отклонение мгновенног значения тока от его мгновенного значения в квазиустановившемся режиме уменьшается. Колебание, вызва ное возмущением iU|o , затухает. Этим,обеспечивается монотонное во растание амплитуды тока двигателя и ширины импульса напряжения на двигателе. В одном из последующих тактовых интервалов U()(t7l и„(1 и так как напряжение Ою UiU U/g неизменно, то амплитудное значение и,, (i) U8(-tT Uio(-t2) +bU,o. Далее процессы в устройстве повтор ются при и,о 11((э(Ь2) consb 114 Допустим, в одном из последующих тактов в интервале протекания тока в силовом тиристоре из-за снижения противо-ЭДС двигателя (увеличение момента на валу двигателя) скорость нарастания тока двигателя получила приращение (фиг. Зж). При этом 1-( Ji-l( ° напряжение на выходе фильтра 11 скачком изменится не може-с., allj(i(5) Ul,(i;) то момент коммутации t определяется из условия u,,,(i,)-u,,(t9) о при lJ,,U,UfU,(tq)| (фиг. Зв, е) . Тогда возможен скачок тока двигателя, поскольку.Uг,,и)1и,,t 101 и ,(Щ (фиг. Зж). В одном из последующих тактовых интервалов коммутация тока наступает не в момент i|3 , когда 1з( Uii,(i.)j а в момент , поскольку напряжение IJ|, на выходе фильтра, определяемое коэффициентом заполнения предшествующего тактового интервала, снижается и U Hi-jlU,, ) (фиг. Зе) . Снижение противо-ЭДС, вызванное сокращением длительности импульса, способствует дальнейшему повышению скорости нарастания тока и возрастанию скорости спада разностного сигнала 1 g (i ) - и I, (i) на входе компаратора 12. При этом отклонение мгновенного значения тока от его мгновенного значения в квазиустановившемся режиме уменьшается. Колебание, вызванное приращением тока, хатухает. Поэтому амплитуда тока двигателя и ширина импульса напряжения на двигателе монотонно снижаются. В одном из последующих тактовых интервалов U,,ti + l|q (ti) и так как напряжение U,, , то амплитудное значение U|,(t,s) (.б1 IJ ч и, следовательно, U,(t,5) U,(t) . Однако рассмотренные процессы скачкообразного увеличения тока возможны только в случае, если скачком изменится противо-ЭДС двигателя. В реальных системах электропривода электромеханическая постоянная времени значительно больше постоянной времени фильтра 11 . Поэтому, противоЭДС в пределах одного тактового интервала измениться не может и точность контроля амплитуды тока двигателя не нарушается. 51 Таким образом, подключение напряжения управления и пилообразного напряжения на вход сумматора позволяет получить напряжение уставки на входе компаратора, сравнивающего уставку с сигналом датчика тона. При этом увеличивается мгновенное значение разностного сигнала и увеличивается скорость его спада, что обеспечивает устойчивую работу устройства при больших коэффициентах заполнения 11 импульсного напряжения на нагрузке и скачках тока двигателя. Введение триггера с формирователем импульса его установки и подключение сумматора через фильтр к выходу триггера позволяет скорректировать мгновент ное значение сигнала уставки и обеспечить точность контроля амплитуды тока двигателя как при переменных коэффициентах заполнения,так ипри утолительных перегрузках по току

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ, питающим двигатель постоянного тока, содержащее канал управления силовыми тиристорами импульсного преобразователя, имеющий генератор тактовых импульсов и формирователь импульсов управления силовыми тиристорами, и канал управления коммутирующим тиристором, включающий источник напряжения управления, датчик выходного тока преобразователя, формирователь импульсов управления коммутирующим тиристором, сумматор, к входам которого подключены фильтр и выход генератора пилообразного напряжения, к выходу подключен первый вход компаратора, причем вход генератора пилообразного напряжения подключен к выходу генератора.тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля амплитуды тока двигателя, канал управления коммутирующим тиристором снабжен триггером, канал управления силовыми тиристорами формирователем импульсов установки триггера, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импуль(Я сов, выход - к входу формирователя импульсов управления силовыми тиристорами и к первому входу триггера, второй вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к формирователю импульсов управления коммутирующим тиристором и к фильтру, 0) причем источник напряжения управле00 ния подключен к входу сумматора, а « датчик выходного тока преобразователя - к второму входу компаратора.