Широтно-импульсный регулятор скорости вращения электродвигателя постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/16 H02P7/28 

Недостатком известного регулятора является то, что в цепи главного тока имеется специальный силовой тиристор, с помощью которого осуществляется широтно-импульсная модуляция, рассчитанный на номинальный ток электродвигателя и имеющий большие габариты и массу. Кроме того, известный . регулятор не обеспечивает равномерного разряда секций источника питания, что приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик.

Целью изобретения является улучшение массо-габаритных показателей и эксплуатационных характеристик за счетобеспечения равномерного разряда секций источника питания.

Поставленная цель достигается тем что в известный регулятор введен дополнительный тиристор, включенный между анодами третьего и четвертого диодов, соединенными соответственно с катодами двух других диодов.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема силовой части и блок-схема системы управления широтно-импульсного регулятора; на фиг. 2, 3 и 4 .- диаграммы импульсов напряжений поясняющие работу регулятора.

В состав силовой части 1 широтноимпульсного регулятора входят силовые тиристоры 2, 3 и 4, аноды которых соединяются с положительными полюсами секций источника электрической энергии, силовой тиристор 5,включенный между отрицательными полюсами двух секций источника, две пары с«ловых диодов 6, 7 и 8., 9, включенных параллельно якорным зажимам двигателя 10, причем точки соединения диодо б, 7 и 8, 9 включены параллельно силовому тиристору 5. Кроме того, в состав силовой части входит звено коммутации, содержащее тиристор11, катушку 12 индуктивности и конденсатор 13, соединенные последовательно и включенные параллельно якорным зажимам двигателя, а также тиристор 14, включенныймежду положительным якорным, зажимом двигателя 10 и одной обкладкой конденсатора 13.

Система 15 управления содержит три генератора 16,17 и 1В импульсов, работающих в автоколебательном режиме, пять генераторов 19, 20, 21, 22 и 23 импульсов, работающих в ждущем режиме, четыре дешифратора 24, 25, 26 и 27 импульсов и многопозиционный перключатель 28.

Все генераторы и дешифраторы системы управления соединены между собой таким образом, что, если щетка переключателя 28 находится в положении б, то напряжение питания подается на генераторы 16, 19 импульсов и дешифратор 24, если щетка переключателя 28 находится в положении в то напряжение питания подается на генераторы 23, 20, 21 импульсов и дшифраторы 25, 26 и, наконец, если щетка переключателя 28 находится в .положений г, то напряжение пита,ния поступает на генераторы 18, 22 23 и дешифратор 27. Трансформаторные выходы генераторов 19, 20 и 22 соединены с цепью управления тиристора 14, трансформаторные выходы дешифраторов 24 и 26 соединены с цепями управления тиристоров 2, 3 и 4, а трансформаторные выходы дешифраторов 25 и 27 соединены-с цепями управления тиристоров 2, 3, 4 и 5.

Работу широтно-импульсного регулятора целесообразно рассматривать в трех режимах.

В первом режиме напряжение на якорных зажимах двигателя может плавно регулироваться в диапазоне, нижн ий предел которого равен ,-, О, а верхний предел равен hUH (где Off - номинальное напряжение двигателя). Для перевода регулятора в первый режим необходимо установить щетку переключателя 28 в положение б, в котором напряжение питания системы управления поступает на генераторы 16, 19 и дешифратор 24. В момент времени i (фиг. 2) генерато 16 импульсов сформирует импульс напряжения, который через дешифратор 2 поступит на управляющий электрод си- лового тиристора 2, на вход генератора 19 импульсов и на управляющий электрод тиристора 11. При включении тиристоров 2 и 11 якорная цепь двигателя 10 будет подключена к верхней секции источника электрической энергии через тиристор 2 и диод 7, в результате чего напряжение на якорных зажимах двигателя 10 будет равно одной трети номинального напряжения,а конденсатор 13 зарядится до напряжения, в два раза большего. Далее, в момент времени -fcj(величина временного промежутка tn-t может плавно изменяться с помощью переменного хронирующего сопротивления генератора 19, которое на фиг. 1 не показано) генератор 19 сформирует импульс напряжения, запускающий генератор 21 и включающий тиристор 14, при включени которого конденсатор 13 будет подключен параллельно якорными зажимами двигателя 10, вследствие чего на тиристоре 2 и диоде 7 будет обратное напряжение, выключающее тиристор 2. После выключения тиристора 2 конденсатор 13 разрядится через якорную цепь двигателя 10 и напряжение на якорных зажимах двигателя будет равно нулю.

В момент времени ti генератор 16 импульсов снова сформирует импульс напряжения, который через дешифратор 24. поступит на управляющий электрод уже тиристора 3, на вход генератор(& 19 импульсов и на управлянвдий электрод тиристора 11. При включении тиристоров 3 и 11 якорная цепь двигателя 10 через тиристор 3 и диоды 6 и 9 будет подключена теперь к сред ней секции источника электрической энергии, в результатечего напряжение на якорных .зажимах двигателя 10 снова будет равно одной трети номинального значения, а конденсатор 13 зарядится до напряжения, приблизительно вдвое превышакхцего эту величи ну. Далее описанные выше электричес кие процессы будут повторяться с то лишь разницей, что в момент времени tj якорная цепь через тиристор 4 и диод 8 будет подключена к нижней секции источника, а в момент времен t снова к верхней секции. Такое поочередное подключение якорной цеп к трем секциям источника необходимо для равномерного разряда секций,что является обязательным условием эксплуатации источников электрической энергии подводных аппаратов. Плавное регулирование напряжения на яко ных зажимах двигателя в диапазоне, оговоренном выше, происходит при из менении временного промежутка с помощью переменного хронирующего сопро тивления генератора 19 импульсов,ра ботающего в ждущем режиме. Во втором режиме напряжение на якорных зажимах двигателя может плав Но регулироваться в диапазоне,нижний предел которого равен , а верхний предел равен U vncxik / нДля перевода регулятора во второй режим работы необходимо щетку переключателя 28 установить в положение в,-при котором напряжение питания системы управления Опит.поступает на генераторы 17, 20, 21 импульсов и дешифраторы 25 и 26. В момент времени tg (фиг. 3) генератор 17 импульсов сформирует импульс напряжения, который поступает на управляющий электрод тиристора 11, проходит через дешифратор 25 и поступает на управляющие электроды тиристоров 3 и 4, а также запускает генератор 20, работающий в ждущем режиме.При включении тиристоров 3,4 и 11 якорная цепь двигателя 10 будет подключена к нижней и средней секциям источника электрической энергии, соединенным последовательно, через тиристоры в, 4 и диод 6, в результате чего напряжение на якорных зажимах двигателя 10 будет равно двум третьим номинального напряжения, а конденсатор 13 через тиристор 11 и катушку 12 индуктивности зарядится до напряжения, примерно в два раза большего. Далее, в момент времени -t (величина временного промежутка i Ь может плавно изменяться с помощью переменного хронирующего сопротивления генератора 20, которое на фиг. 1 не показано) генератор 20 , сформирует импульс напряжения,вклкчающий тиристор 14, при включении которого конденсатор 13 будет соединен параллельно якорным зажимам двигателя 10, вследствие чего на тиристорах 3 и 4 будет обратное напряжение, выключакиее их. После выключения тиристоров 3 и 4 конденсатор 13 разрядится через якорную цепь двигателя 10 и.напряжение на якорных зажимах двигателя будет равно нулю (момент времени -Ln) . В момент времени-t генератор 21 импульсов, времен.ная задержка которого равна длительiHocTH разряда конденсатора 13 при минимальном токе якоря во втором режиме и в процессе работы не регулируется, сформирует импульс напряжения, проходящий через дешифратор 26 и поступающий на управляющий электрод тиристора 2, при включении которого якорная цепь двигателя 10 через тиристор 2 и диод 7 будет подключена к верхней секции источника электрической энергии (напряжение на якорных зажимах двигателя 10 будет равно одной трети номинального значения). Далее в момент времени 4 генератор 17 импульсов снова сформирует импульс напряжения, который поступит на управляющий электрод тиристора 11, запустит генератор 20 и через дешифратор 25 поступит на управлягацие электроды теперь .тиристоров 2 и 3. При включении тиристоров 2 и 3 якорная цепь двигателя 10 через тиристоры 2, 3 и диод 9 будет подключена теперь к средней и верхней секциям источника, соединенным последовательно, в результате чего напряжение на якорных зажимах снова будет равно двум третьим номинального значения, а конденсатор 13 зарядится до напряжения, приблизительно вдвое превышающего эту величину. Далее, описанные выше электрические процессы будут повторяться с той лишь разницей,что в момент времени -t якорная цепь двигателя через тиристор 4 будет подключена к нижней секции источника, а в момент времени t7-4epe3 тиристоры 2, 4 и 5 к верхней и нижней секциям источника электрической энергии, соединенным последовательно. Такое поочередное подключение якорной цепи к секциям источника необходимо, как уже говорилось выше, для равномерного разряда секций. Плавное регулировочное напряжение на якорных зажимах двигателя в диапазоне, оговоренном выше, происходит при изменении временного промежутка .( с помощью хронирующего сопротивления генератора 20 импульсов. И, наконец, в третьем режиме напряжение на якорных зажимах двигателя может плавно регулироваться в диапазоне, нижний предел которого равен U m-ivi 2(эин, а верхний предел равен и.5у„ач н Л перевода регулятора в третий режим необходимо установить щетку переключателя 23 в положение г, при котором напряжение питания системы управления U пит поступает на генераторы 18, 22, 23 и дешифратор 27. В момент времени -t (фиг. 4) генератор 18 сформирует импульс напряжения, который с трансформаторных выходов генератора поступит на управляющие электроды тиристоров 2, 3, 4 и 11 и на вход генератора 22. При включении тиристоров 2, 3, 4 и 11 якорная цепь двигателя 10 будет подключена к трем секциям источлика электрической энергии, соединенным последовательно, в результате чего напряжение на якорных зажимах двигателя будет.равно номинальному значению, а конденсатор 13 зарядится через катушку 12 индуктивности до напряжения, примерно в два раза большего. Далее, в момент времени 42 (величина временного промежутка t,-1 может плавно изменяться с помогчью переменного хронирующего сопротивления генератора 22, которое на фиг. 1 не показано), генератор 22 сформирует импульс напряжения запускающий генератор 23 и включающий тиристор 14, при включении которого конденсатор 13 будет соединен параллельно якорным зажимам двигателя 10, вследствие чего на тиристорах 2, 3 и 4 будет обратное напряжение, выключающее их. После выключения тиристоров 2, 3 и 4 конденсатор 13 разрядится через якорную цепь двигателя 10 и напряжение на якорных зажимах двигателя будет равно нулю. В момент времени t- генератор 23 импульсов, временная задержка которого равна длительности разряда конденсатора 13 при минимальном токе якоря в третьем режиме и в процессе работы не регулируется, сформирует импульс напряжения, проходящий чере дешифратор 27 и поступающий на управлякхцие электроды тиристоров 3 и при включении которых якорная цепь двигателя 10 через тиристоры 3, 4 и диод 6 будет подключена к нижней и средней секциям источника электрической энергии , соединенным последовательно (напряжение на якорных зажимах двигателя будет равно двум третям номинального значения).Далее в момент времени -t генератор 18 импульсов снова сформирует импульсы напряжения, которые поступят на управляющие электроды тиристоров 2,3, 4 и 11, и описанные выше электрические процессы будут периодически повторяться с той лишь разницей,что в момент времени-t, импульс, сформированный генератором 23, пройдет через дешифратор и включит тиристоры 2 и 3, а в момент времени тиристоры 2, 4 и 5. Такое включение разных тиристоров необходимо для равномерного разряда всех секций источника электрической энергии.Плавное регулирование напряжения на якорных зажимах двигателя в этом режиме происходит при изменении временного промежутка с помощью переменного хронируклцего сопротивления генератора 22 импульсов, работающего в ждущем режиме.

0Формула изобретения

Ниротно-имлульсный регулятор скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащий систему управления и силовую часть, состоя5 дую из узла емкостной коммутации,трех тиристоров каждый из которых соединен последовательно с одной из секций источника питания, например, аккумуляторной батареи, и четырех диодов

0два из которых связаны катодами с точками соединения катодов тиристоров и отрицательных выводов секций источника питания, анодами - с одним из выводов нагрузки, а третий и четвертый диоды катодами подключены к другому выводу нагрузки, отличающийся тем, что, с целью улучшения массо-габаритных показателей и эксплуатационных характеристик за счет обеспечения равномерного разряда секций источника питания,в него введен дополнительный тиристор, включенный между анодами третьего и четвертого диодов, соединенными соответственно с катодами двух других

5 диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Глазенко Т.Л. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. М-.П. , Энергия, 1973, с. 69, рис. 2-186.

2.Заявка Великобритании

1450790, кл. Н 2 3 , публ. О76.

Гмх

и

- - 1411 .i

«-v t I

I 1 I I t

..bi e,j U,l I

--j II I I I Ti

I j I

lUKIk

1 i|

IfWi4i 111 ill 111 t .

JliJUJliij

ill I i

I

l il

Ч

Гп

1 ;iT|j

I 11 ji {il I {li

ll Jii ill 11 1

иг.г

II I I I 111

ц

MI

iU

|li

11

mi

ТТЛ

. 1 , I I I I I

. b.i 1. u.i HI

1 и ;yii4iii

II чми jTi

I II III l

t

I I I

t

ill t

II lU

I I

h t

I

11 11 I

III