Электропривод постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P5/06 

16 подсоединены к диагонали однофазного тиристорного моста. Это позволяет реализовать рекуперацию энергии непосредственно в питающую сеть переменного тока и повысить К11Д рекуИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многокоординатном электроприводе, в частности в системах управления автоматическими манипуляторами.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода за счет увеличения КПД рекуперации.

На чертеже представлена принципиальная схема электропривода постоянного тока.

Электропривод содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого включена в диагональ переменного тока тиристорного моста, образованного тиристорами 2-5, источник 6 постоянного тока, выполненный по трехфазной выпрямительной схеме, присоединенной ко вторичной обмотке трехфазного трансформатора тока, к положительному полюсу источника постоянного тока подключен катод вспомогательного диода 7 и коллектор транзисторного ключа 8, эмиттер которого соединен с -катодом обратного тиристора 9 и общим анодом тиристорного моста, общий катод которого подключен к первому выводу сглаживающего дросселя 10, второй вывод которого соединен с анодом вспомогательного диода 7, анодом обратного тиристора 9 и анодом вспомогательного тиристор ,11, катод которого подключен к отрицательному полюсу источника 6 постоянного тока. Кроме того, электропривод содержит однофазный тиристорньй мост, образованный тиристорами 12-15 трехфазный трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой 16, общий анод однофазного тиристорного моста подключен к аноду обратного тиристора 9, общий катод однофазного тиристорного моста соединен с катодо

перации, который тем выше, чем больше вторичная фазная ЭДС, навстречу которой подключается якорная цепь электродвигателя 1 при рекуперации. 1 ил.

5

0

обратного тиристора 9, дополнительная вторичная обмотка 16 трехфазного трансформатора выполнена пЬ схеме разомкнутого треугольника, одна из его фазных обмоток включена встречно относительно двух других, включенных согласно, а выводы дополнительной . вторичной обмотки 16 включены -в диагональ переменного тока однофазного тиристорного моста.

Электропривод работает следующим образом.. .

Рекуперирующее устройство, представляющее собой однофазный тиристор- ный мост, образованный тиристорами 12-15, подключенный к дополнительной вторичной обмотке трансформатора 16, постоянно готово к приему импульсов энергии. Независимо от режима работы электропривода на тиристоры 12-15 подаются управляющие сигналы в соответствии с полярностью напряжения на дополнительной вторичной обмотке

r 16. к диагонали переменного тока однофазного тиристорного моста приложено синусоидальное напряжение с частотой питающей сети, равное удвоенному фазному напряжению дополнитель ной вторичной обмотки 16, по фазе совпадающее с фазным напряжением фазной обмотки, включенной встречно. При этом, когда положительная полуволна результирующего напряжения обмотки 16 приложена к катоду тиристора 12, управляющие сигналы подаются на тиристоры 12 и 14, а во вторую полуволну питающего напряжения управляющие сигналы подаются на тиристоры 13 и 15. Чтобы исключить опрокидывание рекуперирующего устройства, управляющие сигналь с работавших тиристоров CHli- маются до момента перехода результирующего напряжения через ноль за время, необходимое для восстановле5

40

ния управляющих свойств тиристоров 12-15.

В электроприводе реализуются как двигательный, так и управляемые тормозные режимы работы. Это обеспечивает регулирование частоты вращения электродвигателя 1 на всем поле механических характеристик, что диктуется требованиями к системам автоматического управления. Управляемые тормозные режимы представляют собой сочетание на интервале коммутации импульсного преобразователя двух видов тормозных режимов: более интенсивного и менее интенсивного. Это позволяет регулировать среднее значение тока якорной цепи, а соответственно и тормозной момент электродвигателя 1, т.е. темп торможения электропривода.

В двигательном режиме работы среднее значение напряжения питания электродвигателя 1, а соответственно и его частота вращения, определяется при широтно-импульсном законе модуляции скважностью, с которой коммутируется транзисторный ключ 8. В зависимости от заданного направления вращения включены четная 2,4 или нечетная 3,5 группы тиристорного моста. Кроме того, поданы управляющие сигналы на обратный тиристор 9 и вспомогательный тиристор 11. При этом в импульсе периода коммутации преобразователя, когда транзисторный ключ 8 открыт, ток цепи якоря замыкается по контуру 6-8-2(3)-1-4(5)- -10-11-6, а в паузе, когда ключ 8 закрыт, ток цепи якоря замыкается по контуру 1-4(5)-10-9-2(3)-1. Таким образом, в паузе интервала коммутации ток поддерживается за счет электромагнитной энергии, запасенной в индуктивностях дросселя 10 и якоря . электродвигателя 1. . .

Перевод электропривода из двигательного в любой из тормозных режимов производится в следующей последовательности. Прежде всего снимает- ся управляющий сигнал с обратного тиристора 9 и на время восстановления его управляющих свойств включается транзисторный ключ 8. После этого выключаются транзисторный ключ 8 и вспомогательный тиристор 11. Ток цепи г якоря замыкается через рекуперирующее устройство по контуру 1-4(5)-10- -12(13)-16-14(15)-2(3)-1, что способствует его быстрому опаданию до нуля. После спадания до нуля тока в работающей группе тиристоров с них снимаются управляющие сигналы и через с время восстановления их управляющих свойств подаются управляющие сигналы на другую группу тиристорного моста, .что обеспечивает его реверс.

В режиме управляемого торможения,

0 представляющем сочетание динамического торможения с рекуперативным, среднее значение тормозного тока регулируется скважностью, с которой коммутируется транзисторный ключ 8.

5 При этом обратный тиристор 9 и вспомогательный тиристор 11 выключены. В импульсе интервала коммутации, когда включен транзисторный ключ 8, реализуется режим динамического торможе0 ния, и ток якорной цепи, обусловленный ЭДС двигателя, замыкается по контуру 1-5(4)-10-7-8-3(2)-1. При этом, кинетическая энергия маховых колес электропривода преобразуется в элект5 ромагнитную энергию сглаживающего дросселя 10 и обмотки якоря электродвигателя 1. В паузе интервала коммутации, когда транзисторный ключ 8 выключен, реализуется режим рекупе0 ративного торможения. Ток цепи якоря, определяемый электромагнитной энергией, запасенной в индуктивных элементах преобразователя, сглаживающем дросселе 10 и обмотке якоря электро5 двигателя 1, замыкается через рекуперирующее устройство по контуру 1-5(4)-10-12(13)-15-14(15)-3(2)-1. Таким образом, в паузе интервала коммутации происходит рекуперация энер0 гии в питающгую сеть. В импульсе интервала коммутации ток якорной цепи носит нарастающий характер, а в паузе - спадает с темпом, зависящим от величины фазной ЭДС дополнительной

5 вторичной обмотки 16.

В тормозном режиме, представляющем сочетание режима противовключения с рекуперативным торможением, среднее значение тормозного тока регулируется также транзисторным ключом 8. В этом режиме выключен обратный тиристор 9 и включен вспомогательный тиристор 11. В импульсе интервала коммутации, когда транзисторный ключ 8 открыт, ток якорной цепи, определяемьй суммарным , действием ЭДС электродвигателя 1 и напряжения источника 6 постоянного тока, нарастает по контуру 6-8-3(2)512

-1-5(4)-10-11-6, т.е. реализуется режим противовключения. В паузе, когд ключ 8 закрыт, ток спадает по конту- ру, включающему в себя рекуперирующее устройство 1-5(4)-10-12(13)-16-14(15) -3{2)-1, т.е. реализуется режим рекуперативного торможения.

Режим управляемого торможения,

представляющий собой реализацию в импульсе интервала коммутации режима

противовключения, а в паузе - режима динамического торможения, аналогичен по конфигурации схемы двигательному режиму после реверса тиристорного моста, образованного тиристорами 2-5, т.е. коммутируется транзисторный ключ 8, включены обратный тиристор 9 и вспомогательный тиристор 11. В импульсе ток якорной цепи замыкается по контуру 6-8-3(2)-1-5(4)-10 -11-6, а в паузе по контуру -1-5(4)- -10-9-3(2)-1.

требования к системе элект-. ропривода допускают некоторое увеличение коэффициента формы тока, то в паузе интервала коммутации двигательного режима можно реализовывать рекуперацию энергии в питающую сеть, При этом выключается обратный тиристор 9, и ток цепи якоря в паузе интервала коммутации двигательного режима замыкается через рекуперирующее устройство. Таким образом, в случае, когда ток в паузе интервала коммутации двигтальеного режима замыкается через обратный тиристор 9, вся энергия, запасенная в индуктив- ностяхякорной цепи, выделяется в виде тепловых потерь на активных сопротивлениях якорной цепи. При выключенном обратном тиристоре 9 в паузе интервала коммутации двигательного режима имеет место рекуперация энергии в питающую сеть, что улучшает энергетические показатели электропривода. При использовании электродвигателей последовательного или смешанного возбуждения обмотка последовательного возбуждения включается вместо сглаживающего дросселя.

Для компенсации влияния индуктивности рассеяния вторичных обмоток трансформатора источника питания на электромагнитные процессы в электроприводе на выходе выпрямителя может устанавливаться конденсатор небольшой емкости.

Таким образом, электропривод позволяет реализовать рекуперацию энергии непосредственно в питающую сеть переменного тока без промежуточного преобразования в энергию электрического поля конденсатора, что позволяет исключить связанные с ним потери и тем самым повысить КПД рекуперации, который тем выше, чем больше величина вторичной фазной ЭДС, навстречу которой подключается якорная цепь в режиме рекуперации; введение однофазного тиристорного моста и дополнительной вторичной обмотки, соединенной указанным образом, позволяет получить удвоенное

значение результирующей ЭДС, на которую происходит рекуперация, по сравнению с обычным соединением по схеме

звезда при одинаковых обмоточных данных трансформатора, что соответственно повышает КПД рекуперации по сравнению с обычными схемами рекуперации; рекуперация реализуется в обе

полуволны результирующей ЭДС, что уменьшает искажения питающей сети за счет более симметричной передачи энергии в питающую сеть.

30

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная

обмотка которого включена в диагональ переменного тока тиристорного моста, источник постоянного тока, выполненный по трехфазной выпрямительной схеме, присоединенной к вторичной обмотке трехфазного трансформатора, к положительному полюсу источника постоянного тока подключены катод вспомогательного диода и коллектор транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с катодом обратного

тиристора и общим анодом тиристорного моста, общий катод которого подключён к первому выводу сглаживающего дросселя, второй вывод которого соединен с анодом вспомогательного диода, анодом обратного тиристора и анодом вспомогательного тиристора, катод которого соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока,

о тли.ч ающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик электро привода за счет увеличения КДЦ рекуперации, дополнительно введен однофазный тнристорный

71288878g

мост, трехфазный трансформатор снаб-форматора выполнена по схеме раэомкжен дополнительной вторичной обмот-нутого треугольника, одна из его

кой, общий анод однофазного тирис-фазных обмоток включена встречно отторного моста подключен к аноду об- -носительно двух других, включенных

ратного тиристора, общий катод одно- 5согласно, а выводы дополнительной

фазного тиристорного моста соединенвторичной обмотки включены в диагос катодом обратного тиристора, до-наль переменного тока однофазного

полнительная вторичная обмотка транс-тиристорного моста.

Изобретение относится к области электротехники и м.б. использовано в многокоординатном электроприводе. в частности в системах управления автоматическими манипуляторами. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода за счет увеличения КПД рекуперации. Электропривод содержит дополнительный однофазный тиристорный мост, образованный тиристорами 12-15, и дополнительную вторичную обмотку 16 трехфазного трансформатора источника питания 6, которая выполнена по схеме разомкнутого треугольника, одна из его, фазных обмоток включена встречно относительно двух других, включенных согласно, выводы обмотки (Л