Электропривод постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P5/16 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости в электроприводах постоянного тока.

В известных схемах регулирование напряжения осуществляется за счет изменения продолжительности включения нагрузки на источник питания. Высокая частота коммутации при наличии индуктивности позволяет получить режим непрерывных токов в нагрузке.

Наибольшее распространение в электроприводах получили нереверсивные схемы ключей с одним силовым тиристором и обратным диодом и реверсивные схемы ключей с четырьмя силовыми тиристорами и четырьмя обратными диодами ll.

Основной недостаток нереверсивных тиристорных схем состоит в том, что в силу односторонней проводимости элементов схемы тормозной режим двигателя в этих устройствах получить невозможно. После отключения электродвигателя от источника питания и уменьшения тока якоря до нуля электродвигатель тормозится путем выбега за счет сил сопротивления или его переводят в неуправляемый режим динамического торможения замыканием якорной обмотки на резистор. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

10 электропривод постоянного тока, со:держащий электродвигатель, в якорную обмотку которого включен датчик тока, два тиристора, параллельно каждому из которых включен обратный

15 диод, причем один из тиристоров подключен параллельно якорной обмотке электродвигателя, а другой соединен с ней последовательно, два трансформатора, первичные обмотки которых

30 подключены к блоку искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно с тиристорами, управляющие электроды тиристоров через управляемые ключи соединены со входами модулятора импульсов, другие аходы которого соединены соответственно с блоком искусственной комму тации и с блоком задания 2. Недостаток такого электропривода заключается в том, что при нулевом токе в якорной цепи, что имеет место, например, в момент пуска или при смене режимов работы, сигнал дат чика равен также нулю и импульсы управления подаются одновременно на ба зы обоих силовых транзисторов. Возникает противофазная коммутация сило вых транзисторов, которая неизбежно приводит к срыву коммутации ключей, если и роли последних используются тиристоры, В тиристорных схемах противофазная коммутация не допускается из-за больших времен отключения тиристоров и возможных при этом коротких замыканий источника питания. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения срыва коммутации тиристоров и связанного с ним короткого замыкания источника питания 8 момент пуска машины и при смене режимов работы. Поставленная цель достигается тем, что в известный электропривод дополнительно введены датчик скорости, связанный с электродвигателем, компаратор, пороговый блок, це смещения два инвертора, две схемы И выходы KOTopbsx подключены соответст аеино к управляемым ключам тиристоров , первый вход первой схемы И через инвертор соединен с выходом порогового блока, который через цеп смещения подкл8С чен к первому входу второй схемы И, второй вход ;йервай схемы И связан с выходом компаратора и через второй инвертор со вто рым входом второй схемы И, входы порогового блока подключены к датчи ку тока, а входы компаратора соот ветственно к датчику скорости и к блоку задания, На чертеже представлена схема предлагаемого электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1 , в якорную обмотку КОТО рого включен датчик 2 тока, тиристо ры 3 и t, параллельно каждому из ко торых включены соответственно обрат ные диоды 5 и б, причем тиристор 3 включен параллельно якорной обмот ке электродвигателя 1, а тиристор k соединен с ней последовательноу трансформаторы 7 и 8, первичные обмотки которых подключены к блоку 9 искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно с тиристорами 3 и t, управляющие электрода тиристоров 3 и + через управляемые ключи 10 и 11 соединены со входами модулятора 12 импульсов, другие входы которых соединены соответственно с блоком 9 искусственной коммутации и с блоком 13 задания, датчик скорости, связанный с электродвигателем, схемы И 15 и 16, выходы которых подключены соответственно к управляемым ключам 10 и 11 тиристоров 3 и , первый вход схемы И 16 через инвертор 17 соединен с выходом порогового блока 18, который через цепь смещения, содержащую резисторы 19 и 20, подключен к первому входу схемы И 15, второй вход схемы И 16 соединен с выходом компаратора 21 и через инвертор 22 со вторым входом схемы И 15 входы порогового блока 18 подключены к датчику 2 тока, а входы компаратора 21 - соответственно к датчику 1 скорости и к блоку 13 задания. Электропривод работает следующим образом, В исходном состоянии тиристоры 3 и закрыты. Ток в якорной цепи равен нулю. Сигналы с датчиков 2 и I . тока якоря и скорости электродвигателя равны нулю. При этом ключи 10 и 11закрыты и импульсы с первого и второго выходов модулятора 12 длительности на тиристоры 3 и А не поступают, С третьего выхода модулятора 12длительности импульсы подаются на вход блока 9 искусственной коммутации, который вырабатывает гасящие импульсы, поступающие на первичные обмотки трансформаторов 7 и Q и исключащие возможность слу- f чайного открывания тиристоров. С появлением управляющего сигнала на выходе блока 13 задания увеличивается длительность выходных импульсов модулятора 12, а на выходе компаратора 21 формируется положительный потенциал, соответствующий логической 1 На.выходе инвертора 22 появляется логический О, который поступает на первый вход схемы И 15- На выходе схемы И 15 формируется логический О независимо от сигнала на втором ее входе. Этот сигнал поступает на ключ 10, запрещающий прохождение импульсов модулятора 12 длительности на тиристор 3. Логическая 1 с выхода компаратора 21 поступает на первый вход схемы И 16, разрешая прохождение сигнала второго входа схемы к управляемому ключу 11. На втором входе схемы И 16 в рассматриваемЬм исходном состоянии формирует™ ся логическая 1. Поэтому на выходе ячейки И 16 появится сигнал,-под дей ствием которого ключ 11 откроется и пропустит импульсы с выхода яодулятора 12 длительности на тиристор Ц, Последний будет периодически включаться импульсами модулятора 12 длительности и отключаться импульсами блока 9 искусственной коммутации чег рез коммутирующий трансформатор 8. При этом к якорю электродвигателя 1 прикладывается среднее напряжение, величина которого пропорциональна продолжительности вк1Ж)мения тиристора . Через якорь потечет ток, и на выходе датчика 2 тока появится сигна положительной полярности. Пороговый блок 18 срабатывает и формирует сигнал отрицательной полярности, которы создает на втором входе схемы И 15 логический О, запрещающий открывание ключа 10. На выходе инвертора 17 изменений не произойдет, так как отрицательное напряжение порогового блока 18 воспринимается им как логический О. Поэтому схема И 16 будет удерживать ключ 11 в открытом состоянии. В таком положении схема будет находиться до тех пор, пока сигнал с датчика 1 скорости не превысит по величине сигнал задания с выхода блока 13. В этом случае на выходе компаратора 21 формируется логи ческий О, который поступает на первый вход схемы И 16 и на инвертор 22. На выходе схемы И 16 также образ ется логический О, который закроет ключ 11, прекращая подачу импульсов управления на тиристор . Поэтому очередным Запирающим импульсом из бл ка 9 коммутации закроется тиристор k Ток якоря электродвигателя замыкаетс через диод 5- При снижении тока якор до нуля на второй вход схемы И 15 по ступает логическая 1 от резисторов 19 и 0, а на первый вход этой схемы логическая 1 с выхода инвертора 22 Это -приводит к формированию на выход схемы И 15 логической 1, которая откроет ключ 10, разрешая коммутацию тиристора 3- Электродвигатель переходит в тормозной режим, при котором ток якоря замыкается через тиристор 3, когда он открыт, или через диод 6, когда тиристор закрыт. Скорость двигателя уменьшается и, когда ЭДС электродвигателя достигает уровня сигнала задания (i, на выходе компаратора 21 формируется логическая 1, которая через инвертор 22 в виде логического О поступает на первый вход схемы И 15. Схема И 15 образует на своем де логический О, который закроет ключ 10. При этом прекратится подача управляющих импул5 Сов на тиристор 3, который закроется очередным за-пирающим импульсом с трансформатора 7. При снижении тока якоря до нуля пороговый блок 18 через инвертор 17 сформирует на выходе схемы И 16 логическую 1, которая открорт кгяоч 11, и электродвигатель вновь будет подключен к источнику питания. Таким образом, в предлагаемом электроприводе обеспечивается коммутация только одного тиристора в любом из рассмотренных режимов работы двигателя. В двигательном режиме коммутируется тиристор, включен(шй последовательно с якорем машины, в тормозном - тиристор, шунтирующий якорь машины, исключается возможность срыва коммутации тиристоров и короткого замыкания схемы в момент пуска машины и при смене режимов, когда ток в якорной цепи равен нулю, что существенно улучшает регулировочные характеристики машин постоянного тока, повышает быстродействие, точность управления и надежность электропривода. Формула изобретения Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, в якорную обмотку которого включен датчик тока, два тиристора, параллельно каждому из которых включен обратный диод, причем один из тиристоров подключен параллельно якорной обмотке электродвигателя, а другой соединен с ней последовательно, два трансформатора,первичные обмотки которых подключены к блоку искусственной коммутации, а вторичные включены последовательно с