Электропривод постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H02P5/06 

1

(21)4431441/24-07

(22) 30.05.88

(46) 07.07.90. Бюл. № 25

(71)Новосибирский электротехнический институт

(72)Л.И.Малинин и Г.А.Персов (53)621.316.718.5(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 902185, кл. Н 02 Р 5/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1288878, кл. Н 02 Р 5/06, 1985.

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

(57)Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам постоянного тока, и м.б. использовано в приводах многокоординатных механизмов. Целью изобретения является улучшение регулировочных свойств

и энергетических показателей электропривода. В электроприводе реализуются регулируемые тормозные режимы, представляющие собой сочетание на интервале коммутации транзисторного ключа двух видов торможения: более интенсивного (импульс) и менее интенсивного (пауза), что позволяет, изменяя скважность, с которой коммутируется ключ, регулировать среднее значение тока якоря и тормозной момент. В электроприводе реализуется режим транзитной рекуперации энергии, когда кинетическая энергия маховых масс привода, преобразованная в течение импульса интервала коммутации в энергию электромагнитного поля обмоток якоря и сглаживающего дросселя, посредством тиристоров выпрямителя и вторичной обмотки трансформатора отдается в питающую сеть. 2 ил.

сл

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано в приводах многокоординатных механизмов. Целью изобретения является улучшение регулировочных свойств и энергетических показателей электропривода. В электроприводе реализуются регулируемые тормозные режимы, представляющие собой сочетание на интервале коммутации транзисторного ключа двух видов торможения: более интенсивного (импульс) и менее интенсивного (пауза), что позволяет, изменяя скважность, с которой коммутируется ключ, регулировать среднее значение тока якоря и тормозной момент. В электроприводе реализуется режим транзитной рекуперации энергии, когда кинетическая энергия маховых масс привода, преобразованная в течение импульса интервала коммутации в энергию электромагнитного поля обмоток якоря и сглаживающего дросселя, посредством тиристоров выпрямителя и вторичной обмотки трансформатора отдается в питающую сеть. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированным электроприводам постоянного тока, и может быть использовано в приводах многокоординатных механизмов.

Целью изобретения является улучшение регулировочных свойств и энергетических показателей электропривода.

На фиг.1 приведена принципиальная схема электропривода постоянного тока; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Электропривод содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого включена в одну диагональ тиристорного реверсора 2. Первый вывод другой диагонали через коммутирующий транзисторный

ключ 3 соединен с общим катодом трехфазного выпрямителя 4, -подключенного к вторичной обмотке трансформатора 5, соединенной звездой. Второй вывод другой диагонали тиристорного реверсора 2 подключен к первому выводу сглаживающего дросселя 6. Анодная группа трехфазного выпрямителя 4 выполнена на тиристорах 7- 9, общий анод которых соединен с вторым выводом сглаживающего дросселя 6 и через вспомогательный транзисторный ключ 10 - с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора бис анодом обратного диода 11, катод которого подключен к точке соединения коммутирующего транзистор - ного ключа 3 и тиристорного реверсора 2. Тиристорный реверсор 2 выполнен на четысл

XI XI

о

N О

рех тиристорах 12-15. Катодная группа трехфазного выпрямителя 4 выполнена на диодах 16-18.

Электропривод работает следующим образом.

Применяемый в электроприводе полупроводниковый преобразователь построен по принципу импульсного регулирования якорного тока с разделением функций реверса и управления модулем тока цепи якоря электродвигателя, что позволяет управлять величиной и знаком момента. Во всех режимах работы, как в двигательном, так и в тормозных, управление модулем якорного тока осуществляется транзисторным ключом 3, который коммутируется со скважностью, определяемой алгоритмом, заложенным в систему управления электроприводом. Направление якорного тока определяется состоянием тиристорного реверса 2, т.е. тем, какая из групп тиристоров (нечетная 12,15 или четная 13,14) включена. В зависимости от состояния ключей 3 и 10 выпрямитель 4 выполняет следующие функции: только выпрямителя в двигательном режиме работы (ключи 3 и 10 включены); рекуперирующего устройства в режиме рекуперативного торможения (ключи 3 и 10 выключены); контура замыкания якорного тока в режиме динамического торможения (ключ 3 включен, ключ 10 выключен). На временных диаграммах (фиг.2) показана логика работы анодной группы выпрямителя (тиристоры 7-9), каждый из которых включается при положительном потенциале на его катоде, и катодной группы (диоды 16-18). Необходимо отметить, что сигнал управления на каждый из тиристоров 7-9 подается до точки естественной коммутации фазных ЭДС за время, необходимое для восстановления управляющих свойств тиристоров.

В двигательном режиме работы постоянно включены вспомогательный транзисторный ключ 10 и в зависимости от направления вращения двигателя 1 четная 13, или нечетная 12, 15 группы тиристоров реверсора 2, Транзисторный ключ 3 коммутируется со скважностью, определяемой алгоритмом управления приводом. При этом в импульсе интервала коммутации, когда поток энергии направлен из питающей сети в двигатель, т.е. при включенном транзисторном ключе 3. якорная цепь замыкается по контуру 5-1-(16-18)-3- 12(13)-1-15(14)-6-10-5. В паузе интервала коммутации, когда ток якорной цепи поддерживается за счет электромагнитной энергии,.запасенной в обмотках якоря электродвигателя 1 и дросселя 6, т.е. когда транзисторный ключ 3 выключен, ток якорной

цепи замыкается по контуру 1-15(14)-6-10- 11-12(13)-1.

Таким образом, скважность, с которой коммутируется транзисторный ключ 3, определяемая алгоритмом управления приводом, в свою очередь, определяет величину потока энергии, поступающей в электродви: гатель из питающей сети.

В электроприводе реализуются регули0 руемые тормозные режимы, представляющие собой сочетание на интервале коммутации транзисторного ключа 3 двух видов торможения: более интенсивного (импульс) и менее интенсивного (пауза), что по5 зволяет, изменяя скважность, с которой коммутируется ключ 3, регулировать среднее значение тока якоря электродвигателя, а следовательно, и его тормозной момент. При переходе электропривода из двига0 тельного режима в тормозной выключаются оба транзисторных ключа 3 и 10 и якорный ток двигателя замыкается навстречу фазной ЭДС вторичной обмотки трансформатора 5 по контуру 1-15(14)-6-(7-9)-5-11-12(13)-1,

5 что способствует его быстрому спаданию до нулевого значения. Затем тиристорный реверсор 2 перекоммутируется в состояние, при котором ток якоря направлен согласно с ЭДС двигателя, что соответствует тормоз0 ному режиму электропривода. Вид тормозного режима определяется внешними контурами, к которым подключается реверсор 2, т.е. состоянием транзисторных ключей 3 и 10. .

5Структура схемы электропривода при

реализации управляемого тормозного режима в виде сочетания на интервале коммутации режимов противовключения и динамического торможения аналогична

0 структуре двигательного режима с той разницей, что тиристорный реверсор скоммути- рован в направлении протекания якорного тока согласно с ЭДС двигателя, В рассматриваемом режиме транзисторный ключ 10

5 постоянно включен, а ключ 3 коммутируется с заданной скважностью. В импульсе интервала коммутации, когда электропривод работает в режиме торможения противо- включением, ток якоря замыкается по цепи

0 1-15(14)-6-10-5-(16-18)-3-13(12)-1. В паузе интервала коммутации, когда транзисторный ключ 3 выключен и в приводе реализуется режим динамического торможения, ток якоря замыкается по цепи 15 14(15)-6-10-11-13(12)-1.

Если для обеспечения заданных динамических показателей конкретной системы электропривода описанный тормозной режим является избыточным, то в электроприводе может быть реализован энергетически

более выгодный режим торможения в виде сочетания на интервале коммутации режимов динамического торможения (в импульсе интервала коммутации) и рекуперативного торможения (пауза интервала коммутации) В рассматриваемом режиме транзисторный ключ 10 выключен, а ключ 3 коммутируется с заданной скважностью. Заметим, что каждая из параллельных ветвей выпрямителя 4 находится в приводящем состоянии, когда на подключенном к ней соответствующем выводе вторичной обмотки трансформатора 5 положительный потенциал и включен соответствующий тиристор анодной группы выпрямителя 4 (фиг.2), т.е. в про- водящем состоянии поочередно находится каждая из параллельных ветвей: диод 16 - тиристор 7, диод 17 - тиристор 8, диод 18 - тиристор 9. В импульсе интервала коммутации данного режима, когда транзисторный ключ 3 включен, ток якорной цепи замыкается по контуру 1-14(15)-6(7-9)-(16-18)-3- 13(12)-1, а в паузе, когда коммутирующий транзисторный ключЗ выключен, ток якоря замыкается по цепи 1-14(15)-6-(7-9)-5-11- 13(12)-1. Таким образом, в паузе реализуется режим так называемой транзитной рекуперации энергии, когда кинетическая энергия махрвых масс привода, преобразованная в течение импульса интервала ком- мутации в энергию электромагнитного поля обмоток якоря 1 и сглаживающего дросселя 6, посредством тиристорного комплекта 7-9 и вторичной обмотки трансформатора 5 отдается непосредственно в питающую сеть.

Переход электропривода из тормозного режима в двигательный происходит аналогично переходу из двигательного в тормозной, т.е. закрываются оба транзисторных ключа 3 и 10, и после спадания якорного тока до нуля по цепи 1-14(15)-6(7-9)-5-11- 13(12)-1, т.е. когда тиристорный реверсор 2 обесточен, происходит его переключение на направление якорного тока, соответствующее двигательному режиму.

Электропривод допускает использование двигателей постоянного тока любого способа возбуждения. В случае применения

двигателей последовательного или смешанного возбуждения обмотка последовательного возбуждения включается вместо сглаживающего дросселя б в неразветвленную часть якорной цепи.

В электроприводе пульсации результирующей ЭДС рекуперирующего устройства носят многофазный характер. Поэтому ситуаций, когда ЭДС двигателя больше результирующей ЭДС рекуперирующего устройства (при соответствующем выборе Е2ф), приводящих к потере управляемости электроприводом, принципиально не может быть /что позволяет улучшить регулировочные свойства электропривода. Лучшие энергетические показатели достигаются за счет большей эффективности рекуперации энергии, также обусловленной многофаз- ностью результирующей ЭДС рекуперирующего устройства.

Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, якорная обмотка которого включена в одну диагональ тиристорного реверсора, первый выводдру- гой диагонали которого через коммутирующий транзисторный ключ соединен с общим катодом трехфазного выпрямителя, подключенного к вторичной обмотке трансформатора, соединенной звездой, второй вывод другой диагонали тиристорного реверсора подключен к первому выводу сглаживающего дросселя, отличающийся тем, что, с целью улучшения регулировочных свойств и энергетических показателей, в него введены вспомогательный транзисторный ключ и обратный диод, а анодная группа трехфазного выпрямителя выполнена на тиристорах, общий анод которых соединен с вторым выводом сглаживающего дросселя и через вспомогательный транзисторный ключ - с нулевым выводом вторичной обмотки трансформатора и с анодом обратного диода, катод которого подключен к точке соединения коммутирующего транзисторного ключа и тиристорного реверсора.

IJptmmJf

I4j

#Ј/2 /