Способ управления мостовым тиристорным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02M3/04 H02M7/04 

Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано, например, для управления двигателем постоянного тока с помощью реверсивного тиристорного широтно-импульсного преобразователя (И1ИП) , выполненного по мостовой схеме.

Известен способ управления мостовым тиристорным преобразователем для реверсивного электропривода постоянного тока, состоящий в том, что в момент начала интервала уТ, соответствующего подключенному состоянию двигателя к источнику питания, на тиристоры одной из диагоналей моста, являющейся ведущей при данной полярности сигнала управления, подают включающие импульсы, а в момент его окончания на один из этих тиристоров подают гасящий импульс р..

При таком способе управления работа двигателя возможна только в режимах, соответствующих потреблению энергии от источника питания (двигательный режим и режим торможения противовключением). При этом ток в якоре машины при малых нагрузках с.тановится прерывистым. Это приводив

к уменьшениюжесткости механических характеристик в области малых моментов нагрузки и к некоторым особенностям динамики систем ШИПдвигатель.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ управления мостовым тиристорным преобразователем

10 с широтно-импульсной модуляцией для реверсивного электропривода постоянного тока, обеспечивающий двусторонний обмен энергии между источником питания и двигателем, состоя15щий в том, что на интервале Т включающие импульсы подают на тиристоры ведущей диагонали моста, а на интервале (1-7)1, соответствующем закороченному состоянию двигателя,

20 включающие импульсы подают на один из тиристоров ведущей диагонали и один из тиристоров противоположной диагонали, гасящие же импульсы подают в каждом такте независимо от

25 режимов работы привода соответственно на один из тиристоров ведущей диагонали и на тиристор противоположной диагонали, причем на тиристов ведущей диагонали - в момент окончания интервала-уТ, а на тиристор противоположной диагонали - в момент окончания интервала (1-5)т 2.

Такой способ обеспечивает двустороннее протекание тока двигателя на всех интервалах времени, Благодаря этому работа двигателя возможТна как в режимах, соответствующих потреблению энергий от источника питания, так и в режимах, соответствующих ее рекуперации, т.е. двигатель может работать во всех четырех квещратах своей механической характеристики, причем без зоны прерывистых токов.

Однако такой способ требует формирования гасящих импульсов дважды за период - в момент окончания интервала JT и в момент его начала. Причем один из гасящих импульсов всегда является холостым : в режимах работы двигателя, соответствующих потреблению энергии от источника питания, холостым является гасящий импульс, подаваемый на тиристор противоположной диагонали, так как ток нагрузки при этом протекает только по тиристорам ведущей диагонали; в режиме же, соответствующем рекуперации энергии в источник питания, холостым является гасящий импульс, подаваемый на тиристор ведущей диагонали, так как ток нагрузки протекает при этом только по тиристору противоположной диагонали. Следствием этого является избыточность потерь в элементах коммутирующих устройств, осуществляющих формирование гасящих импульсов, и избыточность их установленной мощности. Кроме того, при та.ком способе требуется формирование индивидуальных гасящих импульсов для ка;:одого тиристора моста, что приводит к усложнению коммутирующего устройств

Дпя «снижения частоты формировани гасящих импульсов гасящие импульсы на тиристор ведущей диагонали подают только в режиме потребления энергии от источника питания, а на тиристор противоположной диагонали только в режиме рекуперации энергии

На фиг. 1 дана схема силовой части мостового тиристорного преобра-. зователя и одно из возможных устройств управления им, реализующее дный способ; на фиг. 2 показаны диаграммы, поясняющие его работу.

Силовая часть (см. фиг. 1) представляет собой мостовой тиристорный преобразователь (тиристоры 1-4 и диоды 5-8) с двумя гасящими устройствами: анодным гаСящим устройством 9 и катодным гасящим устройством 10 осуществляквдими формирование гасящи импульсов для тиристоров соответствно 1, 2 и 3, 4. Нагрузкой преобразо вателя является якорь 11 двигателя постоянного тока, а питается преобразователь от источника 12 напряжения. Система управления состоит из модулятора-формирователя 13, узла датчиков 14 и логического устройства 15. Выходы схем 13 и 14 подключены ко входам схемы 15, а ее выходы - к цепям управления тиристорами 1-4 и тиристорами гасящих устройств .

При положительном значении сигнала управления Uv,70 преобразователь работает следующим образом (при Uc. преобразователь работает аналогично) . Модулятором-формирователем 13 осуществляется формирование сигнала Г(, соответствующего положительному напряжению на якоре, и импульсов Х( и cf (см. фиг. 2) .

В режиме потребления энергии от источника питания (например, в двигательном режиме) импульсы Xf подаются на тиристоры 1, 3 ведущей диагонали, а импульсы cf - либо на тиристор одного из гасящих устройст либо поочередно н.а каждое. При этом напряжение на двигателе представляет собой последовательность положительных импульсов, соответствующих сигналу Г (см. фиг. 2) . Здес же показана форма тока якоря и контура его протекания. В данном режиме за период срабатывает одно из гасящих устройств.

В режиме рекуперации энергии (рекуперативное торможение) импульсы сГ подаются на тиристоры силового моста: либо на тиристор 2, либо на тиристОр 4, либо на каждый из них поочередно, а импульсы -у, - на тиристоры гасящих устройств соответственно: либо на тиристор схемы 9, либо на тиристор схемы 10, либо на каждый из них поочередно. Напряжение на двигателе при зтом также соответствует сигналу Г (см. фиг.2 Здесь же показана форма тока якоря и контура его протекания. Частота работы гасящих устройств в этом режиме такая же - за период срабатывает одно из гасящих устройств.

При смене вышеуказ.анных режимов и в режиме знакопеременного тока управления силовыми тиристорами осуществляется импульсами ft : при наличии сигнала Г-( он подается либо на тиристоры 2, либо на тиристоры 4 либо на оба поочередно; а управление тиристорами гасящих устройств осуществляется импульсами и J,, и О : при положительной полярности тока импульсами (f, а при отрицательной импульсами TPJ, причем эти импульсы подаются либо на тиристор схемы 9, либо на тиристор схемы 10, либо на каждый поочереднр в соответствии с управлением тиристорами силовой, части (см. фиг. 2). Б этом режиме за. период гасящие устройства ерабатывают дважды; либо каждое по одному разу, либо одно дважды. Данный способ управления обеспечивает также, как известное устройство, двусторонний обмен энергии мезвду источником питания и двигателем, обеспечивает работу двигател во всех четырех квадрантах его механической характеристики, причем без зоны прерывистых токов, и в то же время частота работы гасящих уст ройств при данном способе управления в режимах знакопостоянного тока в два раза меньше, что уменьшает потери в элементах и их токовую нагрузку, т.е. повышает КПД и весогабаритные показатели преобразовате ля. Кроме того, как видно из описания работы преобразователя по фиг.1 такой способ позволяет объединить формирование гасящих импульсов для тиристоров анодной и для тиристоров катодной групп, благодаря чему дост точно использования только двух гасящих устройств, что упрощает преобразователь в целом. Формула изобретения Способ управления мостовым тиристорным преобразователем с широтноимпульсной модуляцией для реверсивного электропривода постоянного тсж обеспечивающий двусторонний обмен энергии между источником питания и двигателем, состоящий в том, что на интервале ТТ, соответствующем подключенному состоянию двигателя к источнику питания, включающие импульсы подают на тиристоры одной из диагоналей моста, являквдейся ведущей при данной полярности системы управления, а на интервале (1-у)Т, соответствующем закороченному состоянию двигателя, включающие импульсы подают на один из тиристоров ведущей диагонали моста и на один из тиристоров противоположной диагонали, гасящие же импульсы подают соответственно на один из тиристоров ведущей диагонали и на тиристор противоположной диагонали, причем на тиристор ведущей диагонали - в момент окончания интервала ут, а на тиристор противоположной диагонали - в момент окончания интервала (l-Tf)T, отличающийся тем, что, с. целью снижения частоты формирования гасящих импульсов, на тиристор ведущей диагонали гасящие импульсы подают в режиме потребления энергии от источника питания, а на тиристор противоположной диагонали - в режиме рекуперации энергии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Глазенко Т.Д. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Д., Энергия, 1973, с. 232-242. 2.Глазенко Т.Д. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л., Энергия, 1973, с. 243-246 (прототип).

TTJf-y)r

ff

H3}.B(5)

l|

ч g I о «

I ai

ft

«a.

5,1

JS

ri

Я7,

n

1(J),6(S}

и

г{ц,5Щ

fl

A

f1

.г