Реверсивный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания электроприводов.

Известен реверсивный преобразователь, выполненный по мостовой схеме на транзисторах, шунтированных обратными диодами 1 .

Недостатком таких преобразователей является наличие бросков тока в тормозных режимах, что создает динамические удары в двигателе и снижает наде : ность работы преобразователя.

Известны таюхе реверсивные преоб(Разователи, в которых в цепь якоря |двигателя введен ограничительный резистор, который уменьшает броски тока только в пусковых режимах 23.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является преобразователь, в котором . смежные плечи каждой половины моста соединены между собой через резистор и шунтирующий его диод, включенный

В прямом направлении, что позволяет уменьшить броски тока через двигатель и плечи моста в переходных режимах и, следовательно, повышает надежкость работы преобразователя С 3

Недостатком преобразователя является то, что в нем не обеспечивается торможение двигателя при снятии импульсов управления с транзисторов моста при его останове либо в аварий10ных ситуациях, например при исчезновении напряжения питания, и он продолжает некоторое время вращаться в прежнем направлении по инерции ( тормозиться выбегом ), при этом кинети15ческая энергия объекта управления идет на энергию удара о механический упор, что может вызвать повре хдсние объекта управления либо выход из строя силовой части следящей системы

20 и двигателя. Особенно важно это в аварийных ситуациях, так как.в этих условиях привод становится неуправляемым, а для многих производственных

механизмов необходима быстрая остановка, которую можно осуществить путем торможения двигателя.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения времени торможения двигателя.

Поставленная Цель достигается тем, что в реверсивном инверторе, содержащем двигатель, включенный в диагональ переменного тока мостового усилителя мощности на силовых транзистоpax, зашунтированных обратными диода и, причем последние в каждой стойке fiocTa соединены между собой через ограничительный резистор и шунтирующий его диод, включенный в направлении протекания тока нагрузки, в каждую стойку моста введены дополнительный транзистор противоположного силовым типа проводимости,база-эмиттерный пе- 20

реход которого зашунтирован дополнительным обратным диодом, причем последний включен в диагональ переменного тока в направлении протекания тока нагрузки между.эмиттером силово-25 го транзистора, связанным с первым входным выводом, и его обратным диодом, при этом база дополнительных транзисторов подключена через резистор к второму входному выводу а кол лектор - .к выводу двигателя, подключенному к противоположной стойке мос та. На чертеже представлена схема пре образователя . Реверсивный инвертор содержит дви гатель 1, включенный в цепь переменного токэ мостового усилителя мощнос ти на транзисторах 2-5 и обратных ди одах 6-9. Последние в каждой стойке моста соединены между собой через ограничительные резисторы 10 и 11 и шунтируюс1ие их диоды 12 и 13. Последовательно с транзисторами верхних плеч в прямом направлении включены дополнительные диоды и 15, которы шунтируют база-эмиттерный переход до полнительных транзисторов 16 и 17 P(fP типа. Базы этих транзисторов через резисторы 18 и 19 подключены к второму входному выводу, а коллекторы - к зажимам двигателя, подключенным к противоположной стойке моста. Инвертор работает следующим образом. При отсутствии сигнала управления а исходном состоянии транзисторы 2 и 4 моста открыты, а транзисторы 3 и 5 закрыты. Двигатель отключен от

источника питания. При определенной полярности сигнала управления переключаются в противофазе под действием модулированных по длительности импульсов напряжения транзисторы 2 и 3 при этом транзистор k постоянно открыт, а транзистор 5 закрыт.

С приходом импульса напряжения положительной полярности транзистор 3

После запирания транзистора 3 |И включения транзистора 2 ток через двигатель продолжает протекать в том же направлении под действием ЭДС саоткрывается и ток нагрузки протекает - плюс источника питания, в цепи транзистор (, диоды 15и 13, якорь двигателя 1, транзистор 3, минус источника питания. Транзистор 17 при этом закрыт падением напряжения на диоде 15. Ток, протекающий через якорь двигателя, создает вращающий момент на валу, вследствие чего двигатель вращается.в определенном направлении. моиндукции по цепи - якорь двигателя П, резистор 10, обратный диод 6, открытый транзистор }, диоды 15 и 13, якорь двигателя 1. Транзистор 17 под действием паде|ния напряжения на диоде 15 продолжает оставаться в закрытом состоянии. В переходных режимах, например при сбросе нагрузки или уменьшении сигнала управления в системе с обратной связью по скорости, относительная продолжительность включения может стать равной нулю. При этом транзистор 3 закрывается, и ток в двигателе под действием ЭДС вращения меняет свое направление и протекает по цепи,- якорь двигателя, резистор 11, диод 7, открытый транзистор 2, диоды 1t и 12, якорь двигателя, т.е. осуществляется торможение двигателя. При остановке двигателя, когда снимаются импульсы упра-вления, а также в аварийных {Режимах, например при исчезновении напряжения питания в схеме, транзисторы моста закрываются, что приводит к разрыву основного контура динамического торможения в известных преобразователях. В предлагаемом преобразователе в этом случае вследствие того, что -ток через диод 15 не протекает, под действием ЭДС вращения автоматически открывается транзистор 17 по цепи - эмиттер-база, резистор 19, диод 8, и о5разует контур динамического торможения - якорь двигателя, резистор 11, эмиттер-коллектор транзистора 17 |якорь двигателя. Ток, протекающий через двигатель, создает тормозной момент, противоположный моменту враще- 5 ния, .в результате чего двигатель быстро останавливается. При вращении дви гателя в противоположную сторону, ког да переключаются транзисторы k и 5, а транзистор 2 открыт, под действием падения напряжения на диоде , находится в закрытом состоянии транзистор 16, который открывается аналогич,ным образом под действием ЭДС вращения по цепи - эмиттер-база, резистор 18, диод 9 и образует контур динамимеского торможения - якорь двигателя, резистор 1П, эмиттер-коллектор транзистора 16, якорь двигателя. Кром.е того, транзисторы 16 и 17 открываются также в переходных режимах, образуя эти же контуры динамического торможения, параллельные основному контуру, вследствие чего уменьшаются броски тормозного тока через верхние плечи моста преобразова .тёля что способствует повышению его наде : ности. Для защиты транзисторов 16 и 17 от протекания обратных токов в их коллекторные цепи могут быть включены диоды. Если бы торможение двигателя отсутствовало при снятии управляющих им пульсов во время его останова или в .аварийных режимах, то двигатель, вращаясь по инерции, прошел бы значительный тормозной путь, что может при вести при определенных условиях к ава риям в производственном механизме, Таким образом, в предлагаемом реверсивном инверторе уменьшается время торможения двигателя, так как осущест вляется автоматическое включение дополнительного контура динамического торможения двигателя вследствие того что ток через дополнительный диод не протекает, под действием ЭДС вращения автоматически открывается дополнитель

ный транзистор и образует контур динамического торможения. Ток, протекающий через двигатель, создает тормозной момент, противоположный мо.менту вращения, в результате чего двигатель быстро останавливается. Формула изобретения Реверсивный инвертор, содержащий . двигатель, включенный в диагональ переменного тока мостового усилителя мощности на силовых транзисторах, зашунтированных обратными диодами, причем последние в каждой стойке моста соединены между собой через ограничительный резистор и шунтирующий его диод, включенный в направлении протекания тока нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения наде : ности путем уменьшения времени торможения двигателя, в каждую стойку моста введены дополнительный транзистор противоположного силовым типа проводимости, база-эмиттерный переход которого зашунтирован дополнительным обратным диодом, причем последний включен в диагональ переменного тока в направлении протекания тока нагрузки между эмиттером силового транзистора, связанным с первым входным выводом, и его обратным диодом, при этом база дополнительных транзисторов пбдключена через резистор к второму входному выводу, а коллектор - к выводу двигателя, подключенному к проти;воположной стойке моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ; t. Коссов . Усилители мощности }на транзисторах в режиме переключений. М., Энергия, 1971, с. 1.«, 373. 2.Патент США К , кл. II 02 Р 7/28, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР ff 671010, кл. Н 02 М 7/537, 1979.