Вентильный электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P7/28 

Устройство относится к электроприводам и может использоваться для управ ления сернесным двигателем постоянного тока с расщепленной обмоткой возбуждения. Известен вентильный электропривод с сериесным двигателем постоянного тока с растепленной обмоткой возбуждения содержащий силовые тиристоры, коммутирующий конденсатор, источник постоянного тока и блок управления l. Схема такого электропривода функиионально ненадежна, поскольку случайное отпирание. обоих силовых тиристоров вызывает разряд коммутирующего конденсатора, в результате чего теряется ее управляв- мость. В другом известном электроприводе, содержащем силовые и вспомогательные тиристоры, коммутирующие конденсаторы резисторы, последовательно с которыми включены транзисторы 2 в пусковых режимах возможны срывы коммутации, поскольку к моменту гашения силового Т1фистора коммутирующий конденсатор предварительно не заряжается. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому электроприводу является вевтильный электропривод постоянного тока, содержащий сериесный двигатель, последовательно с секциягла расщепленной о мотки возбуждения которого включены силовые тиристоры и, по крайней мере, один блок коммутаций, состоящий из конденсатора, одна обкладка которого связана с анодом одного из силовых тиристоров, а другая через вспомогательный тиристор и через транзистор с вьшодами для подключения источника питания, а также блок управления тиристс ами и транзистором fs. Недостатком этого электропривода является высокая установленная мощность коммутирующего конденсатора. Это обусловлено тем, что напряжение на конденсаторе ограничено величиной напряжения источника Питания, что вызьшает ували-.

чоние времени запирзния силового Х ркс тора шш при одинаковых 1сомк;ггйру8;. токах требу1зт увеличения ycrniiQ-ifie-:icA мощности.

Кроме тогОе этот злектроприБо/л имеет ииэкий КПДв поскольку п;этери в цепи коГЛмутаций не зависят от состояния силового тиристора и одинаковы как при протекании тока в силовой цепи, так и . При отсутствии егоо

Цель изобретения «- ук еньшегше усгга™ новлснной мощности кокаауткруюа:его конденсатора и увеличение К1Ше

Это достигае1:ся тем, что элезстро привод снабнсен дополнительным «:с1ч:г---.

НИКОМ постоянного ТОКвр который B,Q1K

чен последовательно с переходом эмиттер-коллектор упомянутого транзисторе,,

На фиго 1 представлена схема предлагаемого вентильного электроттрт-шода;, на ф11г. 2 диаграммы напряжений, игшнх трирующие его работу.

К полюсам источника питания 1 через пслуобмотки возбуждения 2 и 3 за- шунтированные обратными диодами 4 и 5 (анодами к отрицательному начюсу источника питания l)g подключены сило- выв тиристоры 6 и 7 катодаКШ к полуобмоткам возбуждения 2 и 3 к -корь S сориесного двигателя ПСК :ГОЯНЕЮГО тока„ зашунтированный обратным диодом S (катодом к псм1ожительно1УУ полке;/- лс точника ,,ритания 1), Катод вспо;ч5огате яуного тиристора 10 подключен х о-трица- тельному полюсу источника питачик

а анод его через коммутирутошлЯ Еомаеч.сатор 11 связан с точкой соед-йненкя анодов силовых тиристоров 6 я 1, якоря 8 и анода обратного диода О, Точка соэдинения анода вспомог те г:ы:о-га тиристора 10 и коммутирутэщего кг нла&сатора 11 подключена к ряаисггору 12,, второй вывод которого связан с КОШТЕКТС ром транзистора IS,, Мекеду эгу-мт-таром транзистора 13 и нолокитегшньшд гсолк- сом источника питания 1 включиН. допог -нителъный источник постоянного тока 14 Управляющие электроды силовых 6 а Т к вспомогательного 1О тиристоров, а также база и эмиттер транзистора 13 подключены к блоку управления 15г, свкзанному с источником унравляюкего сигнала 16.

На фиг, 2 приняты следуюшиЕ с-бозндчеки я;

а график изменэния ynpaBnsiK)a:,cro напряжения Уч U;) вспомогат&нь-ного тиристора 1О;

б грпфик изменения напряжения базаэмиттер Пд . (t)T iaH3KCTOpa 13;

в -- график измегшнк;; кзпряженик Ц Д-Ь) на нолюсох дополнительного источника постоянного тока 14j г,t-j,:.; графики иСМенекия уиравляюти-Х.

иапря кений J (-Л силового тиристора 3: п,;-к„и - график:; изменения напряжения

4 (-;; на коммутирующем кон- денсатогзе 11

Электропривод работает следующим образомс

Блок управлзчия 15 в течение нерис- да модуляции Т ,.д обеспечивает формирование импульса управлелия силовым тиристором 6 или 7 в зависимости от полярности напрянсания Уч (-t; Есточника упрарляющего сигнала 16, При этом яксрь 8 и полуобматка возбулщения 2 или 3 под;а1ючак тся к полюсем источника иитаний 1. чем. обеснечивается враш.оние сериесного двигателя в определен ном направл-внии- Изменяя относителы-г Ю щщтапъность интервала вютючения сто- волС тиристора 6 илк 7 в функдии величины упра14ЛЯ1ощего сигнала (t) « MoxvHO рег глировать величину среднего тока к сервиесьсл двкгатвлес Поскольку схема устройства €:иммртрйчна8 далее рассмсаривае.тся работа одной ее псчлови- ны (для ершового тиристора 6)

Гаи1ение ск,-оьсго тнрис1Ора 6 осу1Ц&счвляЁ1СП В1слючением всгюмога ельноге тиристора 10 в начале периода мо- дупяцик (в моменты времени Ь-О, Т,1Т,у,.. .., . h Т.д ) путем: подачи управляющего HMnyjn.ica U-, (х) из блока управления 15,, При иапря кекие Ij/j vt) на KON- мутирующем конденсаторе 11 с полярностью (на фиГо 1 без скобок.) прнкла- дьшзятся к- c -шoвa ky тиристору 6 через всаомогетегкзНый тяристор 10 и. обратнь й дисд 4,, Происходит заряд Koiva-ijTHpjicBluero ксадансатора 11 до напряжения Of, прсггивополокной пол.ярности где на ирпжение источника иитанкя 1 (на фи1 1 эта 1ояярноеть указана в скобка :)в Заряд осутеестБЛяется по цяпи; лсложительный полюс источника шп-сишя 1 - якорь 8 сопке.;цоло :ч 1Гаточя уюстоянного тока - KOMJviyTHpyFjjuKH конденсатор 11 - всномо- гате-ш-нь:;й тдркстор 10 - отрицательный пспюс источника г итания 1 На интервале

времепк {хг ( ) т „, до Tpas знстор 13 закрьп naTOH-n-s bHOK по.чувол- кой й:апряченик -do., (t) между базой 5 и его эмиттером (фи1 2.-б), Поэтоьс после окончания заряда коммутирующего конденсатора 11 вспомогательный тиристор 1О закрьшается, Напряжениэ гашения силового тиристо ра 6 с полярностью, указанной на фиг. 1 без скобок, со;здается в результате пере заряда коммутирующего конденсатора 11 во время отрицательной полуволны напря жекия Ujj: (:t) транзистора 13 (фиг. 2-6 поступающего с блока управления 15. Если во время перезаряда коммути руюшего конденсатора 11 силовой тирис тор 6 закрыт, коммутирующий конденса-тор 11 перезаряжается по цепи; положи™ тельный полюс дополнительного источника постоянного тока 14 - транзистор 13 - резистор 12 - коммутирующий ко1щенсатор 11 - обратный диод 9 - отрицательный полюс дополнительного ис- точника постоянного тока 14 {фиг. 2-г и 2-д)„ В этом случае значения напряжений на коммутирующем конденсаторе 11 в моменты выключения силового тн ристора 6 (момент времени -Ь - П Тц, ) определяются выражением .(1) где и.. - напряжение на полюсах допсжнительного источника постоя14 ного тока 14. Если силовой тиристор 6 открывается после начала перезаряда коммутирующего конденсатора 11, например, в момент времени -Ь , то с этого моменгга осуществляется перезаряд коммутирующего конденсатора 11 суммарным напря жением дополнительного источника постоянного тока 14 и источника питания 1 и -t U по цепи: положительный полюс источника питания 1 - отрицательный полюс дополнительного источника постоянного тока 14 транзистор 13 резистор 12 - коммутирующий конденсатор 11 - силовой тиристор 6 - попуобмотка возбуждения 2 - отрицательньй полюс источника питания 1 (фиг, 2-9 и 2-ж). Значешш напряженки на коКГму- тирующем конденсаторе 11 в моменты выключения силового тиристора б в этом случае равны , причем ли, и. 266 Если к моменту начача поре-заряда силовой тиристор 6 открыт (на-пример, управлякзщий импульс tJ., (-fc) подается на силовой тиристор в момеш времени t Ill-Li-) , то перезаряд KOf.-JMj-тирующего конденсатора 11 осуществляется сут €марйьш1 напряжением U.| дополнительного источника постоянного тока 14 и Уц источника питаш1я 1 по указанной выше цепи (фиго 2-3 и 2-и). В этом случае напряжения на коммутирующем конденсаторе 11 в моменты выключения силового тиристора 6, достигающие СВОИ.Х ;лаксимальны.х значений, равны и,А)1--и,,.и„. Как видно из выражений (2), (3) к (4)5 благодаря введеншо дополнительно го источника постоянного тока 14 значения, напряжений на коммутирующем конденсаторе .11 превышают соответст- вуюище напряжения в известном электроприводе Кроме Toroj исключение в предлагаемом электроприводе из цепи KOMNJyтадии (коммуткр тощий конденсатор 11 - вспомогательны тиристор Ю - обратный диод 4 - С1ШОВОЙ тиристор 6 - коммутирующ1 й коьщенсатор 11) одного вcпo toгa- тельного тиристора позволяет уменьшить падение т-апряжен тя на элементах этой цепи в момект KoviMyTauHH силового тока/ И} слйдовательно,, увеличить напряже™ ниа, прикладываемое в обратном направлении к срловому тнрксторур что обЕспп чнвает сяиженпЕ времени вьж.шочения си- левого тиристора, Поэтокп/ при одинако- БЫК величинах максимальных. KoMNQTtipj-e-. 1Ъ1К токов oooix элйхтроприводов в преД лагаеыом электроприводе требуется меньшая установлекная мощность коммутирую- щего кон,дэисатсра„ КоммутадионпЬ е потери, определяемью величиной емкости комм тир аощего конденсатора и ведичиной напряжения на HeNs в момею: KOTvatyi.-auKaЫ. в предла1 аемом электроприводе зависят от состояния cvyiOBoro тиристора. Они минимальны в соответствии с выражением (1){, (2) и (4) при установившемся режиме работы сериесного двигателя постоянно го тока. Выбирая величину напряжения дополнителыюго источника постоянного тока 14 (5) можно получить в ycтaнoвившe icя режи™ ме снижение комм- тационных поогерь по

сравнению с известным электроприводом, Чроме того, коммутационные потери в установившемся режиме в предлагаемом электроприводе ниже, чем в известном, так как увеличение величины напряжения на коммутирующем конденсаторе в момент выключения силового тиристора при одинаковой величине максимального KOMiviy- тируемого тока сериесного двигатапя значительно снижает величину емкости коммутирующего конденсатора. Следовательно, КПД предлагаемого вентильного электропривода постоянногх) тока выше КПД известного электроприводги

Формула изобретения

Вентильный электропривод постоянного тока, содержащий сериесный двиггьталь, последовательно с секциями расщепленной обмотки возбуждения которого включены силовые тиристоры, и,, по крайней мере, один блок коммутации,,

состоящий из конденсатора, одна обкладка которого связана с анодом одного из силовых тиристоров, а другая через вспомогательный тиристор и через тран-

зистор - с выводами для подключения источника питания, а также блок упра&ления тиристорами и транзистором, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощ-

ности коммутирующего KotmeHcaTopa и увеличения КПД он снабжен дополнительным источником постоянного тока, который включен последовательно с переходом эмиттер-коллектор упомянутого

транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Ng ЗЗО2О89, кл, 318-257, 1967.

2 Авторское свидетельство СССР № 289487, кл. Н О2 Р 5/16, 197О.

3, Авторское свидетельство СССР № 35О12О, кл. Н О2 Р 7/28, 1972.