Устройство для управления двигателем постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02P3/14 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах постоянного тока. Известны электроприводы с тиристо ными импульсными усилителями, соеди ненными в мостовую схему, у которых осуществляется поочередная коммутация тиристоров ГЧ . Недостатком их является низкий КПД в периоды торможения двигателя, так как энергия, вы рабатываемая двигателем, расходуется только на нагрев якорной обмотки, т передача энергии торможения в питающую сеть исключена. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для управления двигателем постоянного тока 2}, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и об|)аткых диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выходам узла искусственной коммутации, а втс ричные включены последовательно в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен со вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы с управляющими электродами тиристоров. В этом устройстве, с целью, частичного устранения отмеченного недостатка, между полюсами источника питания и тиристорной группой введены дополнительные тиристоры, шунтированные резисторами. Однако энергия торможения при этом выделяется на дополнительных резисторах, что не повышает КПД устройства в целом, так как передача энергии торможения в сеть по-прежнему исключена. , Целью изобретения является повышение КПД устройства. Эта цель достигается за счет того, что в устройство для управления двигателем постоянного тока. содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диа гональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, пе вичные обмотки которых подключены к выходам узда искусственной коммутации, а вторичные включены последовательло в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, аВЫХОДЫ - с управляющими электродами тиристоровJ. введен инвертор, ведомый сетью, вход которого соединен с дополнительной обмоткой сетево го трансформатора, регулирующий вхо с выходом задающего блока, а силовой вход - с выходом диодной мостовой схемы, причем одна йз ветвей последней выполнена на тиристорах, управляющие электроды которых соединены с выходом модулятора длительное ти. Принципиальная схема устройства п казана на чертеже. Устройство содержит силовые тиристоры 1-А, образующие мост, в диагональ которого-включен якорь двигателя 5. Общий вывод силовых тиристоров 2,3 через вторичную обмотку коммутирующего трансформатора 6 соед нен сположительным полюсом выпрямителя 7. Общий вывод тиристоров 1,4 через вторичную обмотку коммутирующе го трансформатора 8 соединен с отриц тельным полюсом выпрямителя 7. Первичные обмотки трансформаторов 6 и 8 подключены к соответствующим выходам узла искусственной комму тации 9. Выход выпрямителя 7 шунтирован ко денсатором 10 фильтра.Тиристоры 11, 12 и обратные диоды 13,14 образуют встречный MOCTJ в диагонали которого включен якорь двигателя 5. Общий вывод тиристора 12 и диода 13, а так же общий вывод тиристора 11 и диода 14 соединены с входом инвертора 15 напряжения ведомого сетью, выход которого подключен к дополнительной обмотке сетевого трансформатора 16. Выпрямитель 7 также питается от вто ричной обмотки трансформатора 16. Задаюпщй блок 17 подключен к регули рующему входу инвертора 15 и к вход модулятора 18 длительности, выходы 9 которого соединены с управляющими электродами всех тиристоров. Устройство работает следующим образом. Включение схемы осуществляется подачей импульсов на управлякнцие входы тиристоров одной из диагоналей тиристорного моста и на один из дополнительных тиристоров. Допустим, что включаются тиристоры 1,3 и тиристор 12 на управляющий вход которого поступает постоянный отпирающий сигнал. При этом якорь двигателя подключен на выпрямитель 7 и через двигатель течет ток. На интервале отключения тиристо рв 1,3 под действием запирающих импульсов трансформаторов 6 и 8 ток якоря двигателя будет замыкаться через открытый тиристор 12, инвертор 15 и диод 14 благодаря действию ЭДС самоиндукции якорной обмотки. В этот период происходит передача энергии от двигателя в питающую сеть через дополнительную вторичную обмотку трансформатора 16, которая подключена к выходу инвертора 15. В установившемся режиме работь двигатель 5 вращается со скоростью, заданной относительной продолжительностью включения тиристоров 1,2, формируемой блоком 17. Одновременно с зтим блок 17 устанавливают через регулирующий вхрд инвертора 15 величину ЭДС инвертора, примерно равную ЭДС якоря двигателя, и создает оптимальным условие для рекуперации энергии от двигателя в питающую сеть. С изменением относительной продолжительности включения тиристоров 1.3 устанавливается новое значение скорости машины, новое значение ЭДС двигателя и примерно равное ему новое значение ЭДС инвертора 15, т.е. оптимальный режим работы двигателя 5 и инвертора 15 сохраняется. Это позволяет иметь малый уровень пульсаций тока в нагрузке и сделать минимальными перенапряжения в якорной обмотке 5. При реверсе машины отключаются имПульсы с управляющих электродов тиристоров 1,3. Тиристоры 1,3 закрываются, и ток якоря двигателя 5 протекает под действием ЭДС самоиндукции через тиристор 12, инвертор 15 и . ди6д 14, осуществляя передачу энергии, накопленной в электромагнитных цепях машины, в питающую сеть. С управляющего входа тиристора 12 также снимается отпирающий сигнал. Это сос тояние схемы сохраняется до тех пор, пока ток якоря двигателя не упадет д нуля и тиристор 12 не закроется. Затем с-выхода модулятора 18 начнут по даваться импульсы на управлякмцие вхо ды тиристоров 2,4 и отпиракндий сигна на вход тиристора 11. Происходят включение второй диагонали тиристорного моста и реверс напряжения на якоре двигателя. Временная пауза меж ду отключением первой и включением второй диагонали нужна для спадания тока якоря до нуля и закрытия тиристора 12, который не имеет своего ком мутирзпощего трансформатора. В против ном случае при открытии тиристрров 2,4 второй диагонали ток источника питания через тиристор 12 и диод 14 течет на инвертор 15 и параллельно работают двигатель 5 и инвертор I5 от источника питания. Рассмотрим теперь работу двигателя от второй диагонали при включе. НИИ тиристоров 2 и 4. Ток якоря двиг теля под действием источника питания и ЭДС двигателя 5, которые теперь имеют одинаковое направление, резко увеличиваются. На интервале от ключения тиристоров 2 и 4 ток под .действием ЭДС самоиндукции якорной обмотки течет через диод 13 и тиристор 1 на вход инвертора 15 при этом происходят передача энергии торможения в питающую сеть и уменьшение тока в якорной цепи. Повторное включение силовых тиристоров приводит к закрытию тиристора 11 встречным напряжением источника питания и к росту тока в якорной обмотке. Таким образом, передача энергия торможения двигателя происходит толь ко на этапе отключения тиристоров 2, 4 и изменением относительной продолжительностью включения силовых тирис торов можно регулировать величину .тормозного тока двигателя 5 и, сле довательно, интенсивность торможения Одновременно с изменением относитель ной продолжительности включения дви; гателя и пропорционально этой величине происходит регулирование величины ЭДС инвертора 15. В общем случае при необходимости можно устанавливать различные соотношения между ЭДС двигателя 5 и ЭДС инвертора 15 путем включения на управляющий вход иневртора 15 нелинейного блока. По мере торможения двигателя 5 скорость уменьшается, и с изменением на правления вращения режим противовключения с отдачей энергии торможения в питающую сеть заменяется двигательным режимо работы, который был рас смотрен вьйпе. Таким образом, устройство позволяет осуществить эффективное торможение двигателя и обеспечивает передачу энергии, накопленной в механических звеньях машины, в питающую сеть, что приводит к существенному увеличению КПД электропривода. Формула изобретения Устройство для управления двигателем постоянного тока, содержащее две мостовые схемы на тиристорах и обратных диодах, в общую диагональ которых включен двигатель, два коммутирующих трансформатора, первичные обмотки которых подключены к выхо дам узла искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно в цепи питания тиристорной мостовой схемы от выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой сетевого трансформатора, и модулятор длительности, вход которого соединен с выходом задающего блока, а выходы - с управляющими электродами тиристоров, отличающе е с я тем, что, с целью повышения КПД устройства, в него введен инвертор, ведомый сетью, выход которого соединен с дополнительной обмоткой сетевого трансформатора, регулирунщий вход с выходом задающего блока, а силовой вход - с выходом диодной мостовой схемы,.причем одна из ветвей последней выполнена на тиристорах, управляклцие электроды которых соединены с выходом модулятора длительности. Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе 1.Глазенко Т. А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока.- Л., Энергия, 1973, с. 238-239. 2.Авторское свидетельство СССР 02 Р 7/24, 1971 (про№ 414696, кл. Н тотип).