Двухдвигательный электропривод постоянного тока и способ управления им Советский патент 1990 года по МПК H02P7/68 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяговом электроприводе постоянного тока.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Двухдвигательный электропривод, реализующий предлагаемый способ, содержит тиристорный преобразователь

1, включающий главные тиристоры 2 и 3, в цепь которых включены двигатели 4 и 5 постоянного тока, коммутирующий узел, состоящий из последовательно соединенных первого вспомогательного тиристора 6, анод которого соединен с анодом первого главного тиристора 2, первого дросселя 7, связанного через коммутирующий конден- сатор 8 с анодом второго вспомогательного тиристора 9, соединенного катодом с катодом первого главного тиристора 2, и последовательно соединенных третьего вспомогательного ти- ристора 10, катод которого соединен с катодом второго главного тиристора 3, и второго дросселя 11, соединенного с первым дросселем 7 и коммутирующим конденсатором 8, через ко- торый связан с катодом четвертого вспомогательного тиристора 12, который соединен также с анодом второго вспомогательного тиристора 9, а анод четвертого вспомогательного тиристора 12 соединен с анодом второго главного тиристора 3, формирователи 13 и 1А импульсов управления соответственно первым 2 и вторым 3 главными тиристорами, формирователь 15 импуль- сов управления вспомогательными тиристорами 6 и 9 первого главного тиристора 2, формирователь 16 импульсов управления вспомогательными тиристорами 10 и 12 второго главного тирис- тора 3, устройство 17 задания, первый вход которого подключен к блоку командного напряжения, широтно-им- пульсный модулятор 18, включающий генератор 19 прямоугольных импульсов, инвертор 20, первое и второе модулирующее устройства 21 и 22, при этом выход генератора 19 соединен с первым входом первого модулирующего устройства 21 через инвертор 20, а с первым входом второго модулирующего устройства - непосредственно, выход устройства 17 задания соединен с вторыми входами первого и второго модулирующих устройств 21 и 22, пер- вый выход первого модулирующего устройства 21 соединен с формирователем 15 импульсов вспомогательными тиристорами 6 и 9 первого главного тиристора 2. Устройство содержит также два логических элемента И-НЕ 23 и 24, RS-триггер 25, одновибратор 26 и датчик 27 контроля напряжения на коммутирующем конденсаторе 8. Причем

, о 5 Q

5

второй выход первого модулирующего устройства 21 соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ 23, второй вход которого соединен с выходом одновибратора 26, а выход - с входом формирователя 15 импульсов управления первым главным тиристором 2. Первый выход второго модулирующего устройства 22 соединен с R-входом RS-триггера 25, выход которого соединен с входом формирователя 16 импульсов управления вспомогательными тиристорами 10 и 12 второго главного тиристора 3, второй выход второго модулирующего устройства 22 соединен с первым входом второго логического элемента И-НЕ 24, выход которого соединен с S-входом RS-триггера 25, входом одновибратора 26 и входом формирователя 14 импульсов управления вторым главным тиристором 3. Второй вход устройства 17 задания соединен с первым выходом датчика 27 контроля напряжения на коммутирующей конденсаторе 8, второй выход датчика 27 контроля напряжения соединен с вторым входом второго логического элемента И-НЕ 24, а вход датчика 27 соединен с коммутирующим конденсатором 8 тиристорного преобразователя 1.

Диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы электропривода, обозначают следующее: а,б - тактовые импульсы соответственно первого 21 и второго 22 модулирующих устройств; в,е,з,к - импульсы управления соответственно вспомогательными тиристорами 6 и 9, первым главным тиристором 2, вспомогательными тиристорами 10 и 12 и вторым главным тиристором 3; г - командный сигнал Uu.; д - выходное напряжение второго логического элемента И-НЕ 24; ж - напряжение на прямом выходе RS-триггера 25; и - выходное напряжение одновибратора 26,

Электропривод работает следующим образом.

При нулевом командном сигнале () на первом выходе модулирующего устройства 21 имеются импульсы, запускающие схему формирования импульсов управления вспомогательными тиристорами 6 и 9 (фиг. 2в,г). Импульсы с первого выхода второго модулирующего устройства 22 блокируются RS-триггером 25, выходной сигнал которого соответствует уровню логи5

ческого нуля. Триггер может быть взведен коротким импульсом, соответствующим уровню логического нуля, на S-входе в момент его поступления на вход схемы формирователя 14 импульсов управления вторым главным тиристором 3, который при отсутствует. Поэтому импульсы управления вспомогательными тиристорами 11 и 12 отсутствуют. Тем самым обеспечивается надежный предварительный заряд конденсатора 8 коммутирующего узла напряжением полярностью, необходимой для гашения второго главного тиристора 3, а также исключается возможность движения электровоза с ползучей скоростью.

При подаче командного сигнала импульсы, сдвинутые во времени, будут присутствовать на всех выходах широт но-импульсного модулятора 18. Однако в первом модулирующем устройстве 21 импульс с второго выхода в цепь формирования импульсов управления первым главным тиристором 2 не поступит из-за наличия запрещающего сигнала, соответствующего уровню логического нуля (фиг. 2и), на одном из входов логического элемента И-НЕ 23.

С второго выхода второго модулирующего устройства 22 импульс при наличии разрешающего сигнала от датчика контроля коммутирующего напряжения 27, соответствующего уровню логической 1 на втором входе логического элемента И-НЕ 24, через этот элемент поступит на схему формирователя 14 импульсов управления вторым главным тиристором (фиг. 2ж), на S-вход КЗ-триггера 25 и вход одновиб- ратора 26. При этом будут сняты блокировки на Аормирование импульсов управления вспомогательных тиристоров 10 и 12 и первым главным тиристором 2. На выходе RS-триггера 25 установится сигнал, соответствующий уровню логической 1. Спадом входного импульса на R-входе триггер изменит свое состояние и запустит схему формирования импульсов управления второй группой вспомогательных тиристоров 10 и 12 (фиг.-2з), При включении этих тиристоров погасится второй главный тиристор 3, а конденсатор 8 коммутирующего узла перезарядится напряжением полярностью, необходимой для гашения первого главного тиристо- .ра 2. Сигнал, соответствующий уровню

523366

логической1 J, с выхода одновибра- тора 26 длительностью порядка половины периода коммутации (фиг. 2и) поступит на второй вход первого элемента И-НЕ 23. Тем самым дает разрешение на прохождение сигнала для формирования импульсов управления первым главным тиристором 2 (фиг. 2к). СпаQ дом импульса с первого выхода первого модулирующего устройства 21 формируются импульсы управления первой группой вспомогательных тиристоров 6 и 9. Первый главный тиристор 2 за15 кроется, а коммутирующий конденсатор 8 перезарядится напряжением полярностью, необходимой для гашения второго главного тиристора 3. В дальнейшем цикл повторяется.

Q Если по какой-либо причине перед подачей командного напряжения Uu напряжение на конденсаторе 8 коммутирующего узла будет отсутствовать, на втором выходе датчика 27 контроля

5 коммутирующего напряжения установится запрещающий сигнал, соответствующий уровню логического нуля, который поступит на второй вход логического элемента И-НЕ 24. В этом случае не0 зависимо от величины Uu импульсы управления главными тиристорами и вспомогательными тиристорами второго главного тиристора будут отсутство-- вать. Такая жесткая циклограмма сле5 дования импульсов управления тиристорами, а также контроль уровня напряжения на коммутирующем конденсаторе исключают возможность срыва коммутации в начальный период работы пре0 образователя, значительно повышают помехоустойчивость устройства и снижают требование к точности настройки широтно-импульсного модулятора. При изменении командного напряжения от

5 нуля до максимального значения

(0«i ) изменяется сдвиг по времени между импульсами управления главными и вспомогательными тиристорами, а преобразователь при этом рао ботает в импульсном режиме.

При максимальном командном сигнале широтно-импульсным модулятором формируются только две последовательности импульсов управления главными

5 тиристорами, а привод переходит на работу на естественной характеристике. Датчик 27 осуществляет контроль хнапряжения на коммутирующем конденсаторе. При снижении в процессе разряда напряжения на коммутирующем конденсаторе 8 до граничного уровня по условию коммутации главных тиристоров датчик срабатйшает и на втором входе второго элемента И-НЕ 24 появится сигнал, соответствующий уровню логического О. Тем самым блокируется прохождение импульсов управления ГЛаВНЫМИ ТИрИСТОрамИ И ВТОРОЙ

группой вспомогательных тиристоров 10 и 12. В этот же момент сигнал с первого выхода датчика 27 путем воз- де йствия неустройство 17 задания снижает командное напряжение. В этом случае будут формироваться импульсы управления только первой группой вспомогательных тиристоров (аналогично работе устройства при ) , обеспечивая дозаряд конденсатора 8 ком- мутирующего узла. При заряде конденсатора датчик 27 снимает блокирующий сигнал с элемента И-НЕ 24 и воздейстБие на устройство 17 задания . Привод при этом переходит на работу на естественную характеристику. Поддержание конденсатора коммутирующего узла в заряженном состояни обеспечивает надежную работу привода при переходе с естественной характе- ристики на искусственные.

Таким образом, благодаря реализации предлагаемого способа управления гиристорным преобразователем двух- двигательным электроприводом путем введения в устройство двух логических элементов И-НЕ, RS-триггера, од- новибратора и датчика контроля напряжения на коммутирующем конденсаторе обеспечивается жесткая циклограмма следования импульсов управления тиристорами в зависимости с& величины командного сигнала, тем самым значительно повышается эксплуатационная надежность тиристорного тягового электропривода.

Формула изобретения

1. Двухдвигательный электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатели, тиристорный преобразователь, включающий в себя главные тиристоры, включенные последовательно с якорными обмотками двигате- лей постоянного тока, коммутирующий узел,состоящий из последовательно соединенных перв6 го вспомогательного тиристора, анод которого соединен с

$ 0 5 0

д $

0

г

анодом первог) главного тиристора, первого дросселя, коммутирующего конденсатора и второго вспомогательного тиристора, соединенного своим катодом с катодом первого главного тиристора, и последовательно соединенных третьего вспомогательного тиристора, катод которого соединен с катодом второго главного тиристора, второго дросселя, коммутирующего конденсатора и четвертого вспомогательного тиристора,соединенного своим анодом с анодом второго главного тиристора, формирователи импульсов управления тиристорами, устройство задания, первый вход которого соединен с блоком командного напряжения, широтно-импульсный модулятор, состоящий из генератора прямоугольных импульсов, инвертора и двух модулирующих устройств, при этом выход генератора соединен с первым входом первого модулирующего устройства через инвертор, а с первым входом второго модулирующего устройства - непосредственно, выход устройства задания соединен с вторыми входами первого и второго модулирующих устройств, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности электропривода, он дополнительно снабжен двумя логическими элементами И-НЕ, RS-триг- гером, одновибратором и датчиком контроля напряжения на коммутирующем конденсаторе, причем первый выход первого модулирующего устройства соединен с формирователем импульсов вспомогательными тиристорами первого главного тиристора, второй выход первого модулирующего устройства соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом одновибра- тора, а выход - с входом формирователя импульсов управления первым главным тиристором, первый выход второго модулирующего устройства соединен с R-входом RS-триггера, выход которого соединен с входом формирователя импульсов управления второй группой вспомогательных тиристоров, второй выход - с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, входом одновибратора и входом формирователя импульсов управления вторым главным тиристором, второй вход устройства задания соединен с первым выходом

датчика контроля напряжения на коммутирующем конденсаторе, второй выход датчика контроля напряжения соединен с вторым входом второго логиче кого элемента И-НЕ, а вход - с коммутирующим конденсатором тиристорно- го преобразователя.

2. Способ управления двухдвигаТеЛЬНЫМ ЭЛеКТрОПрИВОДОМ ПОСТОЯННОГО

тока с широтно-импульсным регулированием и общим узлом коммутации,заключающийся в том, что при нулевом командном сигнале формируют импульсы управления вспомогательными тирис торами первого главного тиристора, при подаче командного сигнала формируют две последовательности импульсов управления главными и вспомогательными тиристорами, при максималь- ном командном сигнале формируют импульсы управления главными тиристорами,

отличающийся тем,

что, с целью-повышения надежности электропривода, при нулевом командном сигнале блокируют импульсы управления вспомогательными тиристорами второго главного тиристора, дополнительно контролируют напряжение на коммутирующем конденсаторе и при достижении на нем напряжения, достаточного по условиям коммутации, при подаче командного сигнала формируют импульсы управления главных тиристоров, начиная.с второго главного тиристора, а при максимальном командном сигнале при снижении напряжения на коммутирующем конденсаторе до Граничного значения формируют импульсы управления вспомогательными тиристорами первого главного тиристора и блокируют импульсы управления главными тиристорами и вспомогательными тиристорами второго главного тиристора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяговом электроприводе постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности. Предлагаемый способ управления двухдвигательным электроприводом постоянного тока с широтно-импульсным регулированием и общим узлом коммутации заключается в определенном формировании и блокировке управляющих импульсов на главные и вспомогательные тиристоры в зависимости от уровня командного сигнала и напряжения на коммутирующем конденсаторе. Двухдвигательный электропривод, реализующий предлагаемый способ содержит тиристорный преобразователь с двумя главными тиристорами, в цепь которых включены двигатели постоянного тока, коммутирующий узел, состоящий из индуктивно-емкостного контура и двух групп вспомогательных тиристоров, включенных в диагонали моста, образованного обмотками двигателей и главными тиристорами, широтно-импульсный модулятор. Благодаря реализации предлагаемого способа управления двухдвигательным электроприводом путем введения в устройство двух логических элементов И-НЕ, RS - триггера одновибратора и датчика контроля напряжения на коммутирующем конденсаторе обеспечивается жесткая циклограмма следования импульсов управления тиристорами в зависимости от величины командного сигнала и напряжения на коммутирующем конденсаторе, тем самым повышается надежность тиристорного тягового электропривода. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг.1

««

мм

4

V

б О

I

I

a

е

ж

и

к

1

L

I

L

I

Фиг. 2