Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления электродвигателем постоянного тока.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, вентильная группа моста преобразователя в котором выполнена на симисторах 1.

Известное устройство отличается значительной сложностью и требует проведения дополнительных переключений в схеме с учетом направления тока двигателя.

Известно также устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее источник трехфазного напряжения с нулевым выводом, к выходу которого подключен реверсивный мостовой преобразователь на полностью управляемь1Х вентилях и блок переворота фаз, выходы которого подключены к соответствующим группам вентилей мостового преобразователя через усилители-формирователи, ко вторым входам которых подключены соответствующие выходы регулятора напряжения 2.

Недостатком известного устройства являются больщие потери мощности, вызванные пульсациями напряжения на нагрузке, равными выпрямленному линейному напряжению. Этот недостаток обусловлен тем, что принятые в нем связи между элементами схемы управления, мостового преобразователя и источником трехфазного напряжения приводят к тому, что вентили преобразователя коммутируют только линейное выпрямленное напряжение.

Целью изобретения является повышение его КПД путем уменьшения пульсаций напряжения на нагрузке.

Для этого в известное устройство введены два дополнительных полностью управляемых вентиля, включенных соответственно в две цепи между нулевым выводом источника трехфазного напряжения и выходными зажимами реверсивного преобразователя и усилители-формирователи этих вентилей, каждый из которых включен между соответствующим выходом блока переворота фаз и выходом регулятора напряжения.

На чертеже показано устройство управления электродвигателем. Устройство содержит блок 1 переворота фаз на 180 град.эл., м11огофазнЬ1ё усилйтелиформирователи 2-5, регулятор 6 напряжения. Входы блока 1 переворота фаз подключены к источнику 7 трехфазного 1йапряжения, например, трехфазному трансформатору с нулевым выводом. К одно1йу многофазному выходу блока 1 переворота фаз подключены входы усилителей-формирователей 2 и 3, а к другому - входы усилителей-формирователей 4 и 5. Другие входы усилителей-формирователей 2-5 подключены к выходу регулятора 6 напряжения. Выходы усилителей-формирователей 4 и 3 ггодключены к управляющим входам Вен....-тилей 8-9 и 10 верхней (по схеме) группы и вентилей 11 - 12 и 13 нижней группы моста реверсивного преобразователя 14 соответственно. Выходы усилителей-формирователей 5 и 2 подключены К управляющим входам дополнительных силовых вентилей 15 и 16, включенных в цепи между нулевым выводом источника 7 трехфазного напряжения и выходными зажимами 17 и 18 преобразователя 14, к которым подключена нагрузка. - электродвигатель 19. Вентили 8- 13 преобразователя 14 и вентили 15 и 16 выполнены на полностью управляемых элементах, например, транзисторах. Шина Вход 1 служит для изменения полярности выходного напряжения преобразователя 14, а шина Вход 2 - для управления величиной этого напряжения. Работа устройстваосуществляется следующим образом.. При сигналах любой полярности на щинах Вход 1 и Вход 2 вентиль 15 замкнут, когда вентили 8, 9 и 10 разомкнуты, и разомкнут, когда один из вентилей 8-9 и 10 замкнут. Вентиль 16 замкнут, когда разомкнуты вентили 11 -13 и разомкнут, когда замкнут один из этих вентилей. Время замкнутого состояния вентилей 8-13 пропорциойально величине сигнала на шине Вход 2. При этом переключение вентилей 15-16 осуществляется поочередно со сдвигом по фазе на 60 град.эл., а вентилей 7-9 и 10и 11 - 12и 13 также поочередно со сдвигом на 120 град.эл. относительно друг друга в пределах группы. Вентили 8-9 и 10 верхней группы переключаются поочередно с вентилями 11 -12 и 13 нижней труппы со сдвигом по фазе на 60 град. эл. При этом в зависимости от величины сигнала на щине вход 2 работа предлагаемого устройства осуществляется в двух областях регулирования выходного напряжения: в первый при относительном сигнале O UBxz40,5 и во второй - при относительном сигнале 0,, При сигнале положительной полярности на щине вход 1 в первой и второй областях вентили 8-9 и 10 верхней группы Управляются селективно при положительных сигналах на вЬ1ходе многофазного усилителя-формирователя 4 и положительных полуволнах фазного напряжения (А, В, С), а вентили 11 -12 и 13 нижней группы также селективно при положительных сигналах на выходе многофазного усилителяформирователя 3 и отрицательных полуволнах фазного напряжения (X, Y, Z). В первой области регулирования под действием Напряженйя с вЪкодов усилителей-формирователей 2-5 вентили 15 и 16 замкнуты, а вентили 8-13 разомкнуты, что соответствует голевому напряжению на нагрузке 19. В следующем интервале напряжение с выхода усилителя-формирователя 4 замыкает вентиль 8, а напряжение с выхода усилителя-формирователя 5 размыкает вентиль 15. При этом к нагрузке прикладывается положительный импульс фазного напряжения А, под действием которого ток течет по цепи: А-8-17-19- 18-16-0. Затем вентиль 15 замыкается, а вентиль 8 размыкается и напряжение к нагрузке 19 не прикладывается. На этом интервале ток нагрузки течет либо по цепи 19-16-15-19 под действием энергии, накопленной в индуктивности якоря двигателя, либо по цепи 19-15-16-19 под действием ЭДС вращения якоря. В следующем интервале напряжение с выхода усилителя- формирователя 3 замыкает вентиль 13, а напряжение с выхода усилителя-формирователя 2 размыкает вентиль 16. При этом к нагрузке 19 прикладывается очередной импульс фазного напряжения, под действием которого ток течет по цепи О-15-17- 19-18-13-Z в нагрузку 19. Далее работа устройства в первой области регулирования осуществляется аналогичным образом, .при этом в работе участвуют один из вентилей верхней и один из вентилей Нижней группы моста, замыкаясь в следующей последовательности: 8-13- 9-11 - 10-12-8. При работе устройства во второй области регулирования (0,.г.41) напряжение с выхода усилителя-формирователя 4 замыкает вентиль 8, а напряжение с выхода усилителя-формирователя 3 замыкает вентиль 12. На вентили 15-16 и 9-11 и 13 с выходов усилителей-формирователей 2-5 подаются управляющие сигналы, под действиемкоторых они остаются разомкну: тыми. При этом к нагрузке 19 прикладывается линейное напряжение, под действием которого ток течет по цепи: А-8-17-19- 18-12-В. В следующем интервале вентили 9-13 и 15 размыкаются и к нагрузке 19 при этом прикладывается фазное напряжение, под действием которого ток течет по цепи А-8-17-19-18-16-О в нагрузку 19. Далее замыкается вентиль 8 и вентиль 13, а вентиль 16 размыкается. На нагрузке 19 формируется положительный импульс линейного напряжения, под действием которого ток течет по цепи А-8-17-19- 18-13-С в нагрузку 19.

Далее при коммутации фазного напряжения вентили замыкаются в такой же последовательности, как и при работе в первой области, а при коммутации линейного напряжения - в последовательности 8, 12- 8, 13-9, 13-9, 11 - 10, 11 - 10, 12-8, 12. С изменением положительной полярности сигHaj/a на шине вход 1 на отрицательную (реверс) срабатывает блок 1 переворота фаз на 180 град.эл., после чего импульсы напряжения на вь1ходах усилителей-формирова-телей 2 и 5 формируются при отрицательных полуволнах фазного напряжения X,Y,Z, а импульсы напряжения на выходах усилителей-формирователей 3 и 4 при положительных полуволнах фазного напряжения А, В, С. При поступлении на шину вход 1 сигнала отрицательной полярности вентили 8-10 замыкаются в указанной последовательности при положительных сигналах на выходе усилителя-формирователя 4 и отрицательных полуволнах фазного напряжения XiYiZ, а вентили 11 -13 - при положительных сигналах на выходе усилителя-формирователя Зи положительных полуволнах фазного напряжения А, В, С на интервалах от 30 до 150° каждой фазы. Полярность напряжения на нагрузке 19 изменяется на противоположную - отрицательную.

В остальном работа устройства при реверсе осуществляется аналогично описанному выше случаю.

Таким образом, при работе предлагаемого устройства в первой области (ОШв)(,5) в нагрузку 19 коммутируется фазное напряжение, а при работе во второй области (0,) в первой части периода - линейное, а во второй части периода - фаз ное напряжение. При этом пульсации напряжения на нагрузке как в первой, так и во второй области не превышают амплитуду фазного напряжения. Это позволило уменьшить примерно в 4 раза потери мош,ности на нагрузке, что соответствует повышению КПД устройства в среднем на 5%.

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее источник трехфазного напряжения с нулевым выводом, к выходу которого подключен реверсивный мостовой преобразователь на полностью управляемых вентилях и блок переворота фаз, выходы которого подключены к соответствующим группам вентилей

мостового преобразователя через усилители-формирователи, ко вторым входам которых подключены соответствующие выхоы регулятора напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, в него

введены два дополнительных полностью управляемых вентиля, включенных со.ответственно в две цепи между нулевым выводом источника трехфазного напряжения и выходными зажимами реверсивного преобразователя, и усилители-формирователи этих вентилей, каждый из которых включен между соответствуюшим выходом блока переворота фаз и выходом регулятора напряжения.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Симисторный реверсивный привод потоянного тока. Экспресс-информация АЭЭ, 4, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР 543116, кл. Н 02 Р 5/16, 1977.

44&-Ь-Л- - ч.