Электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам постоянного тока.

В известном приводе постоянного то,ка регулирование напряжения на нагрузке осуществляется за счет изменения продолжительности включения .источника нитания i. Высокая частота коммутации при индуктивном характере нагрузки позволяет получить режим непрерывных токов в нагрузке.:

Основным недостатком такого устройства является режим сквозных Токов, который возникает в перёхбдной период включения транзисторов.

Наиболее близким по технической сущйости к предложенному электроприводу является электропривод, содержащий электродвигатель с датчиком тока, два силовых транзистора, соединенных последовательно и шунтированных диодами, параллельно одному из которых включена цепь якоря с датчиком тока, модулятор длительности управляющих импульсов.

; выходы которого включены через ключи к базам силовых транзисторов, вторые входы ключей подключены к выходу датчика тока через разделительные диоды 2.

Недостатком этого устройства является то, что запасенная конденсатором фильтра источника питания энергия выдеЛйется в виде тепловых потерь на добавочном резисторе и транзисторе, что приводит к уменьшению КПД схемы.

10

Цель изобретения -повышение КПД привода.

Это достигается тем, что в предложенный электропривод введены дополнительный транзистор, элем(бнт И-НЕ, ин15вертор, ведомый сетью, вход которого шунтирован конденсатором и подключен через, последовательно соединенные дополнительнь1й транзистор и обратный диод к цепи якоря с датчиком тока, а

20 база дополнительного транзистора соединена через элемент И-НЕ с выходом датчика тока нагрузки и выходом модулятора длительности импульсов управления. подключенного к базе силового транзистора, шунтирующего нагрузку с датчиком тока. На чертеже приведена скема электропривода постоянного тока.. Силовые транзисторы 1 и 2 включены последовательно и шунтированы обратными диодами 3 и 4. К коллектору и эмиттеру транзистора 2 подключена нагрузка в виде якоря двигателя 5 и последова- тельно соединенного с ним датчика 6 тока. Параллельно нагрузке через допол нительный транзистор 7 и диод 8 присое динен вход инвертора 9,. ведомого сетью, шунтированный конденсатором 10. Выкодные зажимы силовых транзисторов 1 и 2 подключены к сетевому выпрямителю 11, выход которого шунтирован конденсатором 12. Выход инвертора 9 вгшючен на допапнительную обмотку 13 трансфор- матора, питающего сетевой выпрямитель 11 через обмотку 14. Первый выход модулятора 15 длительности соединен че рез ключ 16с базой силового транзистора 2, а через первый вход элемента И-НЕ 17 с базой дополнительного транзистора 7. Второй выход Модулятора 15 длительности соединен,, через ключ 18с базой силового транзистора 1. Выход датчика 6 тока пощшючен к второму входу элемента И-НЕ 17 и через разделительные 19 и 20 к управляющим входам ключей 16 и 18.. Работает электроп5эивод следующим образом, При подаче на вход модулятора 15 длительности, управляющего сигнала на его выходах появляются импульсы управления, находящиеся по отношению друг к другу в противофазе и осуществляющие поочередную коммзтацию силовых транзисторов 1 и 2. Двигательный режим работы, В исход ном сострян ии ток через двигатель 5 не протекает, и сигнал на выходе датчи ка 6 тока равен нулю. Ключи 16 к 18 открыты. При появлении импульса на втором выходе модулятора 15 длительности транзистор 1 открывается и подключает якорь двигателя 5 на выход выпрямителя 11. Через двигатель 5 потечет ток, и сигнал с выхода датчика б тока отрица- тельной полярности пройдет через разделительный диод 19 и закроет ключ 16. В дальнейшем на протяжении всего дви гательного режима работы машины импуль сы управления с выхода модулятора длительности будут коммутировать только транзистор 1. Транзистор 2 будет поста- янно закрыт сигнеглОм с датчика 6 тока. Одновременно с этим будет постоянно закрыт дополнительный транзистор 7, так как на один из входов элемента И-НЕ 17 постоянно подается сигнал с выхода датчика 6 тока, поэтому на аыходе этого элемента будет нулевой потенциал. На интервалах закрытия транзистора 1 ток якоря двигателя будет замыкаться через обратный диод 3, поэтому сигнал с выхода датчика 6 тока останется неизменным. При переходе в тормозной режим работы распределение сигналов управления изменится. Тормозной режим начинается с момента, когда ток, протекающий через диод 3, на интервале отключения транзистора 1 уменьшится до нуля. В этот момент сигнал с датчика б тока станет равным нулю, и диоды 19 и 20 . ока;жутся открытыми. При этом состояние транзистора 1 не изменится, так как по-прехшему с выхода модулятора 15 длительности идет на его базу запирающий сигнал. Транзистор 2 немедленно открывается, так как в рассматриваемый промежуток времени с первого выхода :модулятора 15 длительности на базу транзистора 2 поступает отпирающий сигнал. Теперь ток в якорной цепи потечет под действием ЭДС, двигателя 5 через транзистор 2 в обратном направлении, и сигнал на выходе датчика б тока изменит свой знак. При положительной полярности сигнала на выходе датчика б тока диод 19 закроется, а диод 20 откроется. Это приводит к закрытию ключа 18 в базовой цепи силового транзистора 1. Поэтому очередной импульс управления, поступающий со второго выхода модулятора 15 длительности не проходит на базу транз,истора и не открывает его. Однако-в этот момент с первого выхода модулятора 15 через открытый ключ 16 приходит нулевой сигнал, и транзистор 2 закроет™ ся. Ток якоря двигателя должен протекать через обратный диод 4 на источник питания, вызывая перенапряжение на конденсаторах фильтра, но в этот момент на обоих входах элемента И-НЕ 17 будет нулевой потенциал (ячейка И воспринимает положительный потенциал как нулевой, если она работает от отрицательного .сигнала), и на базу дополнительного транзистора 7 поступит отпирающий потенииал. Транзистор Т откроется и под Шючит к якорю двигателя вход инвертоpa 9, ведомого сетью, шунтированный конденсатором 1О. Начнется заряд конденсатора 10 тормозным током двигателя 5 через транзистор 7 и диод 8. С прикодом очередного импульса управле- ния с первого выхода модулятора 15 силовой транзистор 2 откроется, а дополнительный транзистор 7 закроется, так как на выходе элемента И-НЕ 17 будет ну левой потенциал. Ток двигателя будет протекать в прежнем направлении, замыкаясь вновь через сгловой транзистор 2 Транзистор 1 будет находиться в течение всего тормозного режима в закрытом состоянии, так как ключ 18 будет постоянно закрыт. Таким образом, схема коммутатора обеспечивает постоянно закрытие транзистора 2 в двигательном режиме и постоянное закрытие транзист ра 1 в тормозном режиме, т. е. исключает сквозные токи при переключениях транзисторов. Одновременно с этим предложенный коммутатор на интервалах закрытия транзистора 2 только в период тормозного режима работы двигателя подключает к якорю двигателя инвертор 9, ведомый сетью, с накопительным конденсатором 10, на котором запасается энергия тормозного режима машины, затем она на интервалах про- водимости инвертора 9 возвращается в питающую сеть через дополнительную обмотку 13 силового трансформатора. Описанный процесс торможения двигателя 5 с передачей энергии торможения в сеть будет продолжаться до тех пор, пока скорость двигателя и противо-ЭДС машины не уменьшатся до уровня, при котором про изойдет полное отключение инвертора 9 ведомого сетью, и силового транзистора 2 под, действием сигнала Датчика 6 тока и наступит двигательный режим. Передача энергии в сеть происходит с частотой питающей сети, в то время как двигатель переютючаётся с частотой 1-10 кГц. В этом случае существенно упрощается схема инвертора, ведомого сетью. Технико-экономический эффект состоит в том, что полностью исключаются потери энергии тормозных режимов машины, улучшаются механические характеристики двигателя, повышается КПД установки. Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель с датчиком тока, два силовых транзистора, соединенных последовательно и шу11тированных диодами, параллельно одному из которых включена цепь якоря с датчиком тока, модулятор длительности управляющих импульсов, выходы которого включены через ключи к базам силовых транзисторов, втог рыё входы ключей подключены к выходу датчика тока через разделительные диоды, о т-л ичающийся тем, что, с целью повышения КПД в него введены дополнительный транзистор, элемент И-НЕ, инвертор, ведомый сетью, вход которого шунтирован конденсатором и подключен через последовательно соединенные дополнительный транзистор и обратный диод к цепи якоря с датчиком тока,, а база дополнительного транзистора соединена через элемент И-НЕ с выходом датчика тока нагрузки и выходом модуля тора длительности импульсов управления, подключенного к базе силового транзистора, шунтирующего нагрузку с датчиком тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Глазёнкр Т. А. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. -Энергия, 1965, с. 32-33. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N9 2465275/18-21, кл. Н 02 Р 5/16, 1977.

. 1

f k ач.ИР - «.. -, j,

746850

.