Устройство токоограничения для электропривода с импульсным транзисторным преобразователем Советский патент 1985 года по МПК H02P7/28 

11 Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано в электроприводах постоянного тока с импульсными транзисторными преобразо вателями для целей защиты от перетру зок по току и ограничения тока нагру ки на заданном уровне. Цель изобретения - повьшшние надежности. На фиг.1 изображена схема устройства-, на фиг.2 - диаграммы напряжеУстройство токоограничения для электропривода с импульсным транзисторным преобразователем содержит (фиг.1) широтно-импульсный модулятор 1, импульсный транзисторный преобразователь 2, последовательно соединен ные диод 3 и триггер 4 Шмитта, конденсатор 5, подключенный между общей точкой соединения диода .3 и триггера 4 Ымитта и соединепньй также с одним выводом резистора 6, последовательно . соединенные инвертор 7 и элемент И 8 Второй вход последнего соединен с ииротно-импульсным модулятором 1, а выход - с импульсным транзисторным преобразователем 2, базы транзисторо 9которого соединены с вторым выводом диода 3, выход триггера 4 Шмитта соединен с входом инвертора 7, а вто рой вывод резистора 6 соединен с общей шиной. Выход импульсного-транзисторного преобразователя 2 соединен с электродвигателем 10 и источником 11 питания. Электродвигатель 10шунтирован диодом 12. Устройство токоограничения работа ет следующим образом. В исходном состоянии при сигнале логического нуля на выходе широтноимпульсного модулятора 1, на выходе элемента И 8 присутствует нулевой сигнал. -Следовательно, потенциал на базах транзисторов 9 преобразователя 2 равен нулю и транзисторы 9 закрыты Напряжение на выходе триггера 4 Шмит та меньше чего порогосрабатывания, по этому на выходе триггера 4 присутствует ciirnan логического нуля, а на выходе инвертора 7 - сигнал логической единицы. При появлении последнего на выходе широтно-импульсного модулятора 1 этот сигнал проходит через элемент И 8 на базы транзисторов 9 преобразователя 2, что приводит к их отпиранию и подаче на электродвигатель 10 напряжения источника 11 82 питания. В течение интервала проводимости транзисторов 9 напряжение на переходе база-эмиттер этих транзисторов Ug- определяется как „,Лг5-.- , где 1 - ток транзисторовJ /3 - коэффициент усиления транзистора, сопротивление база-эмиттер транзисторов. Так как величина тока 1- равна току якоря электродвигателя 10, то следовательно Ug будет пропорционально току якоря электродвигателя. В течение интервала проводимости силовых транзисторов 9 диод 3 открыт и напряжение на конденсаторе 5 равно U , так как постоянная времени заряда конденсатора 5, определяемая сопротивлением открытого р-п перехода диода 3 и емкостью конденсатора 5, мала по сравнению с электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10. Если ток электродвигателя 10 в течение интервала проводимости транзисторов не превышает допустимого значения, Ug транзисторов 9 меньше порога срабатывания триггера 4 Шмитта и на выходе его сигнал равен нулю. Когда на выходе широтно-импульсного модулятора 1 сигнал равен нулю, то транзисторы 9 преобразователя 2 закрыты и ток якоря электродвигателя протекает через нулевой диод 12, уменьшаясь по закону, определяемому величиной электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10. В этом случае диод 3 закрыт и конденсатор 5 разряжается через резистор 6. Так как постоянная времени разряда конденсатора 5 выбрана равной электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10, то напряжение на конденсаторе 5 изменяется по такому же закону, как ток якоря электродвигателя 10 и поэтому отпадает необходимость в специальном датчике тока якоря электродвигателя 10. В течение следующего периода широтно-импульсного сигнала процесс повторяется. Этому режиму соответствует участок А временной диаграммы (фиг.2). В случае превышения током якоря электродвигателя 10 предельно допустимого значения, которое определяется перегрузочной способностью ис31

пользуемого электродвигателя 10, напряжение на конденсаторе 5 становится больше порога срабатывания триггера 4, выполняющего функции порогового элемента. В результате этого на вьп4оде триггера 4 появляется сигнал логической единицы, а на выходе инвертора 7 - сигнал логического нуля, который поступая на вход элемента И 8, запрещает прохождение сигнала от широтно-импульсного модулятора через элемент И 8. Транзисторы 9 преобразователя 2 закрьшаются. Это приводит к тому, что закрьшается диод 3, а конденсатор 5 начинает разряжаться через резистор 6. Когда напряжение на конденсаторе 5 достигает величины порога отпускания триггера 4, Последний возвращается в исходное состояние, а на выходе инвертора 7 появляется сигнал логической единицы.. Последний разрешает прохождение сигнала от широтно-импульсного модулятора 1 через элемент И 8, что приводит к отпиранию силовых транзисторов. Если перегрузка элек-тродвигателя 10 не ликвидирована, то при отпирании силовых транзисторов, ток якоря электродвигателя быстро достигает предельно допустимого значения. Это приводит к увеличению напряжения на конденсаторе 5 до порога срабатывания триггера 4, что вызьшает его срабатьшание и, как следствие, запрещение прохождения сигнала на отпирание силовых транзисторов и их закрытие (участок Б времен8 .4

ной диаграммы фиг.2). При этом устанавливается режим автоколебаний, частота которых определяется гистерезисом триггера 4 Шмитта и электромагнитной постоянной времени электродвигателя 10. Величина гистерезиса триггера 4 выбирается из условия надежной работы преобразователя 2, которая обеспечивается при частоте автоколебаний 1-5 кГц.

При этом величина тока электродвигателя 10 не превьппает предельно допустимого значения при любом режиме работы устройства. Число параллельно соединенных транзисторов силового преобразователя 2 определяется как

N . -J ,

I/ т i M--M

где 1) - номинальньй ток электродвигателя;-( - перегрузочная способность

электродвигателя. Ограничение пускового тока электродвигателя на заданном уровне позволяет обеспечить допустимьш по условиям кo iмyтaцни и перегрузки по току решш работы двигателя н уменьшить число параллельно соединенных силовых транзисторов по сравнению с известным при увеличении мощности электродвигателя. Этим достигается расширение функциональньЕХ возможностей предлагаемого устройства по управлешпо двигателями средней и большой мощности, а также повышение надежности.

УСТРОЙСТВО ТОКОСГРАНИЧЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ИМПУЛЬСНЫМ ТРАЙЗИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее широтно-импульсньш модулятор, импульсный транзисторный преобразователь, выход которого предназначен «««sj;, 13 По ,-,... для подключения к электродвигателю, последовательно соединенные диод и триггер Шмитта, конденсатор, подгслюченный медду общей точкой соединения диода и триггера Шмитта и соединенный также с одним вьшодом резистора, источник питания с общей шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности,в него введены последовательно соединенные инвертор и элемент И, при этом второй вход элемента И соединен с широтноимпульсным модулятором, а выход - с импульсным транзисторным преобразователем, базы транзисторов которого со- Щ единены с вторым вьтодом диода, высл ход триггера Шмитта соединен с входом инвертора, а второй вывод резистора с соединен с общей шиной. i 00 ч