Устройство для управления тиристорным преобразователем электропривода постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 H02P5/06 

Изобретение относится к области электротехники, к тиристорным широтно-импульсным преобразователям привода постоянного тока с токоограничением, в частности для электромобилей.

Известно устройство для регулирования тиристорного электропривода постоянного тока с токоограничением путем запрета формирования импульсов управления рабочими тиристорамиП. В режиме токоограничения величина ко.ммутируемого тока определена неоднозначно и зависит от скорости вращения электродвигателя, что требует увеличения запаса коммутационной способности тиристорного преобразователя. Последнее ухудшает габаритно-весовые характеристики преобразователя.

Известно также более совершенное устройство для управления реверсивным широтно-импульсным тиристорным преобразователем электропривода постоянного тока, при работе которого в режиме токоограничения формирование импульсов управления рабочего и коммутирующего тиристоров синхронизировано узлом токоограничения. Когда ток якоря электродвигателя достигает уровня отсечки, узел токоограничения выдает команду на формирование импульсов управления коммутирующим тиристором с повышенной частотой.. Недостатком устройства является увеличе.нпе потерь энергии в коммутирующем контуре в режиме токоограниченияГЦ.

Целью .изобретения .является повышение экономичности электропривода.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержап1ее узел сравнения, входы которого соединены с выходами датчика скважности, и генератора пилообразного напряжения, а выход.- со входом формирователя импульсов управления рабочим тиристором, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов управления коммутирующими тиристорами, датчик тока якоря и узел токоограничения, введены интегрирующее звено, пороговый узел, а вход синхронизации генератора пилообразного напряжения соединен со входом формирователя импульсов управления коммутирующими тиристорами. При этом между генератором тактовых импульсов и формирователем импульсов -управления коммутирующими тиристорами последовательно включены логические ячейки И и ИЛИ, а выход узла токоограничения подключен ко второму входу ячейки ИЛИ и через интегрирующее звено и пороговый узел ко второму входу ячейки И. На фиг. 1 представлена функциональная схема описываемого устройства; нафиг. 2 - временная диаграмма процессов, протекающих при пуске двигателя. Устройство содержит датчик 1 скважности импульсов и генератор пилообразного напряжения 2, которые через узел сравнения 3 подключены ко входу формирователя импульсов управления рабочим тиристором 4 Генератор Тактовых импульсов 5 через логическую ячейку И 6, а затем через логическую ячейку ИЛИ 7 подключен ко входу формирователя импульсов управления коммутирующими тиристорами 8. Выход узла токоограничения 9 подключен ко второму входу логической ячейки ИЛИ 7 и последовательно через интегрирующее звено 10 и пороговый узел 11 - ко второму входу логической ячейки И 6. Вход узла токоограничения 9 подключен к датчику тока якоря электродвигателя 12, а вход генератора пилообразного напряжения 2 соединен с выходом логической ячейки ИЛИ 7. Устройство для управления тиристорным преобразователем электропривода постоянного тока работает следующим образом. В установивщемся режиме, когда величина тока якоря электродвигателя не достигает уставки, уровень выходного напря-. жения узла токоограничения 9 соответствует логическому нулю ячейки ИЛИ 7, а уровень выходного напряжения порогового узла 11 соответствует Логической единице ячейки И 6, и импульсы напряжения генератора тактовУх импульсов 5 проходят на вход формирователя импульсов коммутирующими тиристорами 8 и на синхронизацию генератора пилообразного напряжения 2. В результате рабочий тиристор коммутируется с постоянной тактовой частотой, а момент включения его определяется моментом, когда пилообразное напряжение генератора 2 достигает напряжения уставки датчика 1 скважности импульсов. i №;В режиме токоограничения, когда величина тока якоря электродвигателя достигает уставки узла токоограничения 9, последний срабатывает, и на его выходе формируется импульс напряжения, уровень которого соответствует логической единице ячейки ИЛИ 7. Параметры интегрирующего звена 10 выбраны таким образом, что его выходное напряжение после срабатывания узла токоограничения 9, изменяясь, остается больще порога срабатывания узла 11 в течение времени., примерно равного периоду следования тактовых импульсов. На выходе порогового узла 11 устанавливается напряжение, соответствующее по уровню логическому нулю ячейки И 6, и импульсы от генератора 5 тактовых импульсов не проходят на входы формирователя импульсов управления коммутирующими тиристорами 8 и генератора пилообразного напряжения 2. На указанные входы через логическую ячейку ИЛИ 7 поступают только импульсы с узла токоограничения 9. Таким образом, в режиме токоограничения рабочий тиристор преобразователя включен в течение времени, необходимого для нарастания тока якоря электродвигателя до величины уставки пауза, как и в установивщемся режиме, зависит от уставки датчика 1 скважности импульсов. Частота коммутации в рассматриваемом режиме зависит от времени нарастания тока якоря, электродвигателя и от уставки датчика 1 скважности импульсов. На диаграмме фиг. 2 по осям ординат отложены напряжения на якоре двигателя и выходные напряжения отдельных узлов устройства, причем индекс этих напряжений соответствует номеру узла на фиг. 1. Весь временной интервал разделен на четыре отрезка. В течение первого отрезка времени выходной сигнал датчика 1 скважности токов за время действия импульса напряжения на якоре электродвигателя не достигает уставки узла токоограничения 9. Коммутация тиристоров преобразователя осуществляется с тактовой частотой. В течение второго отрезка времени выходной сигнал датчика 1 скважности соответствует более щирокому импульсу напряжения на якоре электродвигателя. Выключение рабочего тиристора и начало формирования прямого хода пилообразного напряжения Uj совпадает с моментом, при котором ток якоря электродвигателя достигает уставки узла токоограничения 9. Частота коммутации по сравнению с тактовой частотой увеличена. Импульсы синхронизации от генератора тактовых импульсов 5 запрещены, так как выходное напряжение интегрирующего звена Uio. больше уровня срабатывания порогового узла 11, показанного на фиг. 2 пунктирной линией. На третьем отрезке времени преобразователь также работает в режиме токоограничения, но с больщей средней составляющей тока якоря электродвигателя, ввиду уменьшения выходного напряжения Ui датчика скважности импульса 1 и связанной с этим уменьшением паузы между импульсами напряжения на якоре электродвигателя. Четвертый отрезок времени характеризуется выходом преобразователя из режима токоограничения. Ввиду увеличения выходного напряжения датчика скважности импульсов Ui пауза между импульсами напря жения на якоре электродвигателя Us увеличивается настолько, что выходное напрягжение интегрирующего звена Uio становится равно и меньше порога, срабатывания уз ла 11 и вновь включается синхронизация генератора пилообразного напряжения 2 и формирователя импульсов управлени;я коммутирующими тиристорами 8 от генератора тактовых импульсов. Введение синхронизации импульсов управления коммутирующими тиристорами в режиме токоограничения только с моментом срабатывания узла токоограничения 9 однозначно, обеспечивает величину коммутируемого тока, что, в свою очередь, улучшает надежность коммутации и повышает КПД преобразователя. Введение синхронизации генератора пилообразного напряжения с формирователем импульсов управления коммутирующими тиристорами позволяет регулировать среднее напряжение и ток якоря электродвигателя в режиме токоограничения, что дает возможность снизить частоту коммутации в установивщихся режимах и дополнительно улучшить экономичность устройства. Формула изобретения Устройство для управления тиристорным преобразователем электропривода постоянного тока, содержащее узел сравнения, входы которого соединены с вь1ходами датчика скважности и генератора пилообразного напряжения, а выход - со входом формирователя импульсов управления рабочим тиристором, генератор тактовых импульсов, фор-мирователь импульсов управления коммутирующими тиристорами, датчик тока якоря двигателя и узел токоограничения, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности электропривода, в него введены интегрирующее звено и пороговый узел, вход синхронизации генератора пилообразного напряжения соединен со входом формирователя импульсов управления коммутирующими тиристорами, а между генератором тактовых импульсов и формирователем импульсов управления коммутирующими тиристорами последовате льно включены логические ячейки И, ИЛИ, причем выход узла токоограничения подключен ко второму входу логической ячейки ИЛИ и через интегрирующее звено и пороговый узел - ко второму входу Логической ячейки И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 286049, кл. Н 02 Р 13/16, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 350123, кл. Н 02 Р 23/26, 1969.