Способ управления тиристорами широтно-импульсного преобразователя и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ 1 HiMiCTOPAMH ШИРОТПОИМПУЛЬСНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к силовой преобразовательной те.хнике и может найти применение в тиристорных импульсны.х усилителях мощности электроприводов постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией. Известен способ управления тиристорами импульсного усилителя мощности, в котором осуществляют поочередную коммутацию таким образом, что два тиристора каждой пары тиристоров, обеспечивающих одно направление врац.1ения привода, выключают поочередно через такт, а включают указанные два тиристора в каждом такте коммутации одновременно 1. Недостатком такого способа управления является низкий коэффициент заполнения токовой диаграммы в динамических режимах, что обусловлено снижением эквивалент ной частоты коммутации при токоограничении, особенно в тормозных режимах, когда эквивалентная частота коммутации снижается не менее, че.м в три раза. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления тиристора.ми широтно-иллульсного преобразователя, работающего на двигатель постоянного тока, сосТОЯП1ИЙ в том, что в двигательном режиме работы осуществ.чяют поочередную коммутацию рабочих тиристоров, в тормозном режиме в каждом такте включают и отключают один из рабочих тиристоров 2. Способ реализуется устройством, содержаплим импульсный генератор с выходом импульсов пилообразного напряжения и выходо.м тактовых прямоугольных импульсов, два пороговых устройства, соединенные с выходом пилооб)азного напряжения генератора, симметричный триггер, соединенный своим счетным входом с выходом тактовых прямоугольных импульсов, а прямым и инверсным выходом - с усилителями импульсов коммутирующих тиристоров, усилители им11ульсов рабочих тиристоров, индикатор режима и логический блок управляемого динамического торможения. При известном способе управления в двигательном режиме максимальное значение отиосмтельной длительности импульсов щиротно-имиульсного модулятора, поступающих для управления тиристорами jfy, 1.

Обусловлено это тем, что в течение времени протекания процесса в коммутирующем устройстве рабочие тиристоры не могут быть включены без нарушения условий коммутации.

Недостатком данного способа управления тиристорами реверсивного импульсного усилителя мощности является недоиспользование двигателя по моменту, обусловленное низким коэффициентом заполнения токовой диаграммы в тормозных режимах, вызванное скачкообразным изменением тока в момент окончания этана управляемого динамического торможения и начала этапа торможения противовключения.

Цель изобретения - улучшение энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления тиристорами широтно-импульсного преобразователя, работающего на двигатель постоянного тока, в тормозном режиме уменьшают длительность интервала между отключением и очередным включением рабочих тиристоров и при максимальном значении модулируемого сигнала очередной тиристор включают одновременно с отключением предыдущего тиристора.

А также тем, что в устройство управления тиристорами импульсного усилителя мощности электропривода постоянного тока с щиротно-импульсной модуляцией, содержащее импульсный генератор с выходом импульсов пилообразного напряжения и выходом тактовых прямоугольных импульсов, два пороговых элемента, соединенные с выходом пилообразного напряжения генератора, симметричный триггер, соединенный своим счетным входом с выходом тактовых прямоугольных импульсов, а прямым и инверсным выходами с усилителями импульсов коммутирующих тиристоров, усилители импульсов рабочих тиристоров, индикатор режима и логический блок управляемого динамического торможения, введены формирователь паузы, синхронизированный импульсным генератором, логический элемент И-НЕ и два логических элемента И, причем ко входам логического элемента И-НЕ подключены выходы формирователя паузьг и индикатора режима, каждый элемент И соединен своим входом с выходом соответствующего порогового элемента, а другим- с выходом элемента И-НЕ, а выходы логических элементов И соединены через блок динамического торможения со входами усилителей импульсов рабочих тиристоров.

На фиг. 1 приведена схема устройства для управления тиристорами импульсного усилителя мощности; на фиг. 2 - временные диаграммы работы тиристоров усилителя мощности и элементов схемы управления.

Устройство содержит широтно-импульсный модулятор, образованный генератором

тактовых импульсов 1 и одним из пороговых элементов 2(3), вырабатывающий на выходе усилителей 4 и 5 (6 и 7) импульсов, управляющих одной парой рабочих тиристоров, управляющие импульсы. Максимальную длительность импульсов напряжения на нагрузке ограничивают на указанном пределе, используя формирователь 8 паузы, логический элемент И-НЕ 9 и логические элементы И 10(11). В двигательном режиме работы привода на выходе индикатора 12 режима сигнал логической единицы, сигнал фор.мирователя паузы через логический элемент И-НЕ 9 поступают на входы логических элементов И 10(11) и ограничивают наибольшую относительную длительность импульсов, поступающих на усилители 4 и 5 (6 и 7) импульсов рабочих тиристоров. Счетный вход симметричного триггера 13 соединен с тактовым выходом генератора 1, а каждый из выходов триггера 13 - прямой и инверсный подключены к усилителям 14 и 15 импульсов, которые выключают коммутирующие тиристоры. Блок управляемого динамического торможения, в который входят логические элементы 16-21, в двигательном режиме обеспечивает одновре.менное поступление импульсов на два усилителя импульсов рабочих тиристоров.

На фиг. 2 б показана форма импульсов на выходе порогового элемента 2. В двигательном режиме при максимальном входном сигнале (на вход порогового элемента поступают импульсы пилообразной формы, показанные на фиг. 2а), на фиг. 2 в показаны выходные импульсы формирователя 6 паузы, на фиг. 2 г - импульсы на выходе логического элемента И 10(11).

В общем случае процесс торможения состоит из двух этапов: первого, в течение которого ЭДС двигателя превыщает значения произведения тока отсечки на сопротивления якорной цепи („- Rяц и второго, в течение которого ЭДС двигателя недостаточны для поддержания тока на уровне тока отсечки (Е Jem- Кяц ) В течение первого этапа осуществляется режим управляемого динамического торможения, при котором каждый период коммутации состоит из двух интервалов - интервала рекуперации и интервала динамического торможения без дополнительного сопротивления в якорной цепи, изменение относительной длительности указанных интервалов позволяет, на определенной области изменения скорости привода (ЭДС двигателя) поддерживать неизменным значение тока якоря. На втором этапе, когда включаются оба рабочих тиристора, осуществляется режим управляемого противовключения, при котором каждый период коммутации состоит из двух интервалов - интервала противовключения и интервала динамического торможения без дополнительного сопротивления в якорной цепи. Условием полного использования двигателя по моменту в тормозном решении есть отсутствие скачков тока при окончании одного этапа в начале другого. Сохранение током одного и того же значения при изменении этапов торможения может осуществляться только при условии эквивалентности режима, которым заканчивается этап управляемого динамического торможения, режиму, которым начинается этап управляемого торможения противовключением. Режим управляемого торможения противовключением начинается при относительной длительности управляющих импульсов, равной нулю. Для того, чтобы рехшм управляемого динамического торможения был ему эквивалентен, относительную продолжительность включения каждого из тиристоров в режиме торможения доводят до единицы. В тормозном режиме в каждом такте включают только один из рабочих тиристоров и изменяют относительное значение интервала времени между очередным включением тиристора и его отключением от нуля до значения соответствующего длительности рабочего участка пилообразного напряжения (0,99-0,95). Включение только одного тиристора в каждом такте обеспечивается блоком управляемого динамического торможения. В тормозном режиме на выходе элемента И-НЕ 9 логическая единица и сигнал формирователя паузы не ограничивают относительное значение максимальной длительности широтно-модулированных импульсов на выходе логического элемента 10(11) на уровне 0,7-0,8. В этом режиме длительность широтно-модулированных импульсов на выходе элемента И 10(11) изменяется в соответствии с выходом порогового элемента 2 от О до 0,990-0,995. Одновременно устройстБО управляемого динамического торможения обеспечивает в этом режиме блокировку в каждом такте одного из усилителей 4 или 5 импульсов. При этом в каждом такте включают только один рабочий тиристор, тот, который выключается при очередном включении тиристора коммутирующего устройства. Интервалы работы тиристоров в режиме торможения при максимальном входном сигнале на входе порогового устройства модулятора отмечены на фиг. 2 ж и 3. В тормозном режиме коэффициент заполнения импульсов, управляющих рабочими тиристорами, доводят практически до единицы, что позволяет повысить использование двигателя в тормозных режимах. Формула изобретения I. Способ управления тиристорами щиротно-импульсного преобразователя, работающего на двигателе постоянного тока, состоящий в том, что в двигательном режиме работы осуществляют поочередную коммутацию рабочих тиристоров, в тормозном режиме в каждом такте включают и отключают один из рабочих тиристоров, отличающийся тем, что, с целью улучщения энергетических показателей, в тормозном режиме уменьшают длительность интервала между отключением и очередным включением рабочих тиристоров и при максимальном значении модулируемого сигнала очередной тиристор включают одновременно с отключением предыдущего тиристора. 2. Устройство для управления тиристорами широтно-импульсного преобразователя, содержащее генератор с выходом импульсов пилообразного напряжения и выходом тактовых прямоугольных импульсов, два пороговых элемента, соединенные с выходом пилообразного напряжения генератора, симметричный триггер, соединенный своим счетным входом с выходом тактовых прямоугольных импульсов, а прямым и инверсным выходами - с усилителями импульсов коммутирующих тиристоров и с логическим блоком динамического торможения, усилители импульсов рабочих тиристоров, индикатор режима и логический блок управляемого динамического торможения, отличающееся тем, что в него введены формирователь паузы, логический элемент И-НЕ и два логических элемента И, причем ко входам логического элемента И-НЕ подключены выходы формирователя паузы и индикатора режима, каждый из элементов И соединен одним своим входом с выходом соответствующего порогового элемента, а другим - с выходом элемента И-НЕ, а выходы логических элементов И соединены через блок динамического торможения со входами усилителей импульсов рабочих тиристоров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гольц М. Е. и др. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. М., «Энергия, 1972, с. 58-61. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2500897/24-07, кл. Н 02 Р 13/16, 1977.