Реверсивный тиристорный электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированнь1х электроприводах постоянного тока, например, для управления подачей металлорежущих станков.

Известен тиристорный электропривод, содержащий тиристорный преобразователь, к выходу которого подключен электродвигатель, соединенный со звеном обратной связи, через сумматор подключенным к усилителю постоянного тока, выходы которого поканально через цепочки, образованные последовательно соединенными нуль-органом и усилителем импульсов, подключены к управляющим входам тиристорного преобразователя, генератор тактовых импульсов, подключенный через усилитель к другим входам нуль-органов, задатчик режима, соединенный через сумматор с входом усилителя постоянного тока 1.

Недостатком известного электропривода является большое количество элементов, вызванное наличием двух нуль-органов, усилителя постоянного тока с двойным преобразованием входных сигналов и генератора тактовых импульсов пилообразной и прямоугольной формы, имеющих сложную электрическую схему.

Наиболее близким решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является реверсивный тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий тиристорный преобразователь, к выходу которого подключен электродвигатель, соединенный со звеном обратной связи, две системы фазового управления, состояп1ие каждая из последовательно соединенных формирователя пилообразного напряжения, нуль-органа и усилителя импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам тиристорного преобразователя, сумматор, к входу которого подключено звено обратной связи, а один выход через усилитель соединен с входами двух других усилителей, связанных каждый с соответствующим формирователем пилообразного напряжения, другой же выход сумматора через логическое переключающее устройство соединен с другими входами нульорганов 2.

Недостатком известного электропривода вляется сложность, вызванная наличием вух нуль-органов, двух формирователей илообразного напряжения, а также необхоДймость в сложном логическом переклюающем устройстве, двух операционных усиителях управляющих сигналов для прямоо и обратного движения привода.

Цель изобретения - упрощение электроривода и повышение его надежности.

Указанная цель достигается введением балансного усилителя постоянного тока с «падающей характеристикой, инвертора нака напряжения и конденсатора, которые подключен параллельно входу нуль-органа, ругой вход которого через вышеупомянутый балансный .силитель постоянного тока соеинен с выходом сумматора, а выход нульоргана через инвертор знака напряжения одключен ко второму усилителю импульсов. При. этом отпадает необходимость во втором нуль-органе, втором формирователе пилообранного напряжения, логическом переключающем устройстве, двух усилителях ПбСтоянного тока.

На фиг. 1 представлена структурная схема электропривода; на фиг. 2 - характеристика балансного усилителя постоянного тока; на фиг. 3 поясняется работа электропривода.

К выходу тиристорного феобразователя 1 (фиг. I), питающегося от сети переменного тока, подключена якорная обмотка (или обмотка возбуждения), в зависимости от применяемого способа реверсирования) электродвигателя 2, выход которого через звено 3 обратной связи (обычно тахогенератор или датчик тока) соединен с входом сумматора 4, к другому входу которого подключен задатчик режи.ма (здесь не показан). Выход сумматора 4 через бала нсньи усилитель 5 постоянного тока с «па ,г.ющей характеристикой соединен с нуль-орг::ном 6, к общей точке соединения которого с формирователем 7 пилообразно 0 напряжения, Параллельно входу нульоргана 6, подключен конденсатор 8. Выход нуль-органа 6 через усилитель 9 импульсов прямого .канала и через последовательно соединенные инвертор 10 знака напряжения и усилитель 11 импульсов канала реверса соединен с управляющими входами тиристорного преобразователя 1.

Формировате ть 7 пилообразного напряжения может выполнен, например, в виде последовательно соединенных выпрямителя 12, усилителя-ограничителя 13 и конденсатора 14.

Нуль-орган 6 состоит из транзистора 15 и резисторов 16-18.

«Падающая характеристика балансного усилителя 5 постоянного тока приведена

на фиг. 2. При входном сигнале балансноп усилителя 5, равном нулю П . 0), его выходной сигнал соответствует отрезкуОА (Uy ОА). С увеличением в сторону положительных значений до величины, соот-

ветствующей отрезку ОВ (UBj( OB), Uy падает до нуля (U, 0).

С изменением U в сторону отрицательных значений (Увх 0) величина Uy становится больше отрезка ОА и далее возрас

o тает до максимального значения, равного в пределе питающему усилитель 5 напряжению Ui (Uy Um.ax).

Таким образом, выходной сигнал балансного усилителя 5 постоянного тока, обычно выполняемого на трех транзисторах, одно полярен. Знак его противоположен знаку выходного напряжения формирователя 7.

Работа электропривода происходит следующи.м образом.

Синусоидальное напряжение питающей

0 сети выпрямляется с помощью выпрямителя 12 и поступает на усилитель-ограничитель 13, где преобразуется в прямоугольные импульсы напряжения, начало и конец которых определяются моментами перехоJ да через нуль напряжения питающей сети, и которые заряжают конденсатор 14. Таким образом, формироватепь 7 вырабатывает пилообразнонарастающее напряжение Исх (фиг. 3,а), которое поступает на вход нульоргана 6.

На вход сумматора 4 поступают напряжение с задатчика режима а и напряжение обратной связи U ос со звена 3 обратной связи. .

Если напряжение обратной связи меньше задающего напряжения, т.-е. Ij. 0, то напряжение на выходе балансного усилителя 5 (фиг. 2).

Напряжения Uci и U:;,. поступающие на входы нуль-органа 6, алгебраически суммируются и в момент их равенства, определяемого величиной напряжения Uy , на выходе нуль-органа 6 формируется пилообразный импульс напряжения Uj. (фиг. 3,а). Конденсатор 14 разряжается через сопротивление база-эмиттер транзистора 15 и

5 резистор 18 (фиг. 1). Напряжение Uj далее преобразуется усилителем 9 и.мпульсов в импульсы прямоугольной формы УЗ (фиг. 3,а), которые поступают на управляющий вход прямого канала тиристорного пре0 образователя.

Время Т| открытия вентилей тиристорного преобразователя 1 (на фиг. 3, а заштриховано) определяется моментом прихода управляющих импульсов Uj. При уменьшении напряжения Ц напряжение увеличивается, а Uy уменьшается (фиг. 2). Это приводит к тому, что возрастает время Т| и в каждом периоде питающего тиристорный преобразователь 1 напряжения Uc. управляемые вентили открываются раньше, в результате чего повышается напряжение на выходе тирнсторного преобразователя 1, к которому подключен электродвигатель 2. Если напряжение обратной связи и равно задающему напряжению, т. е. UQC, йзад то Ugx О, а напряжение на выходе балансного усилителя 5 Uy ОА (фиг. 2). При этом на выходе нуль-органа 6 отсутствуют импульсы напряжения и оба канала управления тиристорным преобразователем оказываются запертыми. Если напряжение обратной связи становится больше задаюш,его напряжения, т.е. UjcLA-Uoc , то при дальнейшем росте входного напряжения балансного усилителя 5 Ugx в сторону отрицательных значений, его выходное напряжение Uy увеличивается (Uy ОА), и начинает заряжаться конденсатор 8, до этого не оказывавший на работу особого влияния. При некоторой величине обратного напряжения, приложенного между базой и эмиттером транзистора 15, наступает явление пробоя р-п перехода. Конденсатор 8 разряжается на сопротивление база-эмиттер транзистора 15 и на выходе нуль-органа 6 формируется отрицательный пилообразный импульс (фиг. 3,6). Момент пробоя определяется приложенным к переходу база-эмиттер транзистора 15 обратным напряжением, напряжением конденсатора 8 Ucz и выходным напряжением балансного усилителя 5 Uy С ростом отрицательного Напряжения момент начала формирования пилообразного импульса смещается влево относительно момента перехода через нуль питающего напряжения Uc. Отрицательные пилообразные импульсыU2 инвертируются инвертором 10 знака напряжения и через усилитель 11 импульсов поступают на управляюший вход реверсного канала тиристорного преобразователя. Моменты пробоя ti (фиг. 3,6) наступают в периоды отсутствия импульса с формирователя 7 пилообразного напряжения и в пределе соответствуют моментам перехода питающего напряжения Uc через нуль. Вышеописанный режим, как видно из приведенной, схемы, возможен в двух случаях: в первом, . во втором, когда U(j UjaAВ первом случае .обеспечивается реверсивный режим работы тиристорного преобразователя. Двигате. r.pii этом вращается в противоположном сснзвному режиму направлении, а во втором случае обеспечивается режим торможения привода. Величина 1апряжения пробоя U.j (фиг. 3,6) и щириня «нулевой зоны о О до ti может быть выбрана соответствуюи:. подбором транзистора 15, конденсатора 8 и режима работы, задаваемого резистором 17. Формула изобретения Реверсивный тиристорный электропривод постоянного тока, содержащий тиристорный преобразоватать, к выходу которого подключен электродвигатель, соединенный со звеном обратной связи, последовательно соединенные формирователь пилообразного напряжения, нуль-орган и усилитель импульсов, выход которого подключен к управляющему входу прямого канала тиристорного преобразовате тя, К управляющему входу реверсного канала которого подключен второй усилитель импульсов, и сумматор, к входу которого подключено звено обратной связи, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него введены балансный усилитель постоянного тока с «падающей характеристикой, инвертор знака напряжения и конденсатор, который подключен параллельно входу нульоргана, другой вход которого через вышеупомянутый балансный усилитель постоянного тока соединен с выходом сумматора, а выход нуль-органа через инвертор знака напряжения подключен ко второму усилителю импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Корытин А. М. Шапарев Н. К., Оптимизация управления металлорежущими станками, М., «Машиностроение, 1974, с. 160- 162. 2. Солоду)о Я. Ю. и др. Тиристорный электропривод постоянного тока, М., «Энергия, 1971, с. 28. -JU „

«с --у-bLЬ0 0

-(JBtrnoK -iJgx.

-I

//г.З