Устройство для управления магнитным усилителем реверсивного двигателя постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H03F9/00 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании магнитных усилителей с высоким быстродействием, преимущественно для реверсивног электродвигателя постоянного тока. Извес1но устройство для регулиро вания тока в нагрузке, содержащее д диодных моста с общей диагональю пе ременного тока, aгнитныe элементы, рабочие обмотки которых включены в каждом из плеч мостов и обмотки подмагничивания размещены на их сер дечниках, а нагрузка включена в общу диагональ переменного тока l j. Недостатком данного устройства является низкое значение коэффициен та полезного действия, обусловленно наличием балластного активного сопр тивления, и значительная величина пульсаций в кривой тока нагрузки. Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам и достигаемому результату является устройство для управления магнитным усилителем реверсивного двигателя постоянного тока, содержащее выпрямительный мост, катоды диодов которого подсоединены попарно к соответ ствующим выводам якоря двигателя и аноды диодов подсоединены к первым выводам четырех обмоток управления магнитного усилителя, вторые попарн соединенные выводы первой и третьей второй и четвертой из которых подсоединены к клемме для подключения положительного вывода источника питания соответственно через первый и второй коммутирующие ключи, уп- равляющие электроды которых соединены с выходами генератора тактовых импульсов, при этом четыре обмотки рекуперации магнитного усилителя соединены одними выводами с клеммой для подключения минусового вывода источника питания и вторыми выводами соединены через соответствующие диоды с клеммой для подключения плюсового вывода источника питания к которой подсоединены последовательно соединенные резистор смещения, линейная индуктивность и четыре обмотки смещения магнитного усили теля, второй вывод последней из которых соединен с клеммой для подключения минусового вывода источника питания 2 3. Недостатком известного устройств является большая инерционность, отсу ствие динамического торможения, так как отсутствует ток в диагонали выпрямительного моста при нулевом сигнале. Целью изобретения являетая повышение быстродействия при нулевом сигнале управления. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено двумя компараторами, задатчиком параметров, двумя источниками смещения с резистивными делителями, элементом сравнения, двумя дополнительными диодами, контролирующим элементом и двумя дополнительными ключами, причем инвертирующий и неинвертирующий входы первого и второго компараторов подключены через резистивные делители к выходам источников смещения, неинвертирующир вход первого и инвертирующий вход второго компараторов соединены с выходом элемента сравнения, входы которого подсоединены соответственно к выходам задатчика параметров и контролирующего элемента, а выходы обоих компараторов соединены с базами транзисторов дополнительных ключей, эмиттеры которых соединены с клеммой для подключения минусового вывода источника питания и коллекторы подключены соответственно через первый и второй дополнительные диоды к соответствующим выводам якоря двигателя. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; а на фиг-. 2 - кривая магнитной индукции сердечников магнитного усилителя . Устройство для управления магнитным усилителем реверсивного двигате- . ля постоянного тока содержит коммутирующие ключи 1 и 2, дополнительные ключи 3 и 4, между которыми включены рабочие обмотки 5, 6, 7, 8 магнитного усилителя, одни из выводов обмоток 9-12 рекуперации которого подсоединены к клемме для подключения минусового вывода источника питания, выпрямительный мост на диодах 13-16, дополнительные диоды 17 и 18, основные диоды 19-22, катоды которых соединены с клеммой для подключения плюсового вывода источника 23 тока. В выходную диагональ выпрямительного моста на диодах 13-16 включен якорь 24 двигателя постоянного тока. Линейная индуктивность 25 соединена одним выводом через последовательно

соединенные обмотки 26-29 смещения магнитного усилителя с клеммой для подключения минусового вывода источнка 23 .питания и вторым выводом через резистор 30 - с клеммой для подклю- чения его положительного вывода. Обмотки магнитного усилителя размещены на сердечниках 31-34. Источники смещения U герез резистивные делители 35 и 36 соединены с инвертирующим входом первого Компаратора 37 и с неинвертирующим входом второго компаратора 38. Задатчик 39 параметров соединен с одним входом элемента 40 сравнения, второй вход которого соединен с выходом контролирующего элемента 41. ВыхГод элемента 40 сравнения соединен со вторыми входами обоих компараторов 37 и 38.

На фиг. 2 приняты следующие обозн чения:

Н„ - ампервитки смещения;

см а - точка, соответствующая

исходному состоянию сердечника;

в .- рабочая точка;

В - индукция;

Bj - индукция в сердечнике в момент отключения рабочих обмоток;

В.

- индукция насьпдения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном СОСТОЯНИИуправляемые ключи 3, 4 находятся в открытом состоянии.

До включения коммутирующего ключа 1 в цепи источника 23 питания, резистор 30, индуктивность 25, обмотки 26, 27, 28, 29 смещения проходит ток смещения, обеспечивающий в каждом сердечнике 31, 32, 33, 34 магнитного усилителя постоянную напряженность поля, смещения Н. (фиг.2

Рабочая точка сердечников 33, 34 соответствует точке а, при этом запас энергии в сердечниках 33, 34 (Bg + Вх Hj,j (заштрихованная длощадь на фиг. 2).

В момент включения ключа 1 (фиг.1 напряжение источника 23 питания прикладывается к обмоткам 5, 7, сердечники 31, 32 скачком выходят из состояния насыщения (точка в фиг.2), и начинают перемагничиваться с изменением величины индукции от +Ъ до -В, при этом через обмотки 5, 7 протекают токи 15,7 равные i

W 2t,n

7 I

, где W - число

см W,

Ь|77

5,1

ВИТКОВ обмотки смещения; число витков рабочих обмоток.

В силу симметрии схемы ток через нагрузку равен 0.

Энергию, накопленную в сердечниках 33, 34, рекуперируют непосредственно в источник 23 питания через обмотки 11, 12 и диоды 21, 22.

В момент включения ключа 2 магнитный усилитель работает аналогичным образом, при этом сердечники 33, 34 накапливают энергию, а сердечники 31, 32 возвращают ее в источник 23 питания по цепи - обмотки 9, 10, диоды 19, 20.

При нулевом сигнале управления от источника 35 смещения на инверсный вход компаратора 37 и от источника 36 смещения на прямой вход компараTcipa 38 подаются напряжения смещения Компараторы 37, 38 включают управляемые ключи 3, 4. При поочередном вклчении коммутирующих ключей 1, 2 от генератора 42 тактовой частоты ток проходит через рабочие обмотки 5, 7 и 6, 8. Поскольку плечи моста с односторонней прово имостью симметричны, .ток в диагонали моста отсутствует, и якорь 24 двигателя не вращаетс

При наличии сигнала рассогласова- ния между задатчиком 39 параметра и контролирующим элементом 41 элемент 40 сравнения через один.из компараторов, например 37, выключает один из дополнительных ключей 3, и ток от источника 23 питания через комму.тирующие ключи 1, 2, рабочие обмотки 5, 6, диоды 13, 14 моста и дополнительный диод 18, дополнительный ключ 4 проходит в диагональ моста с нагрузкой (якорем двигателе) 24. В момент достижения на контролирующем элементе 41 сигнала, равного сигналу задатчика 39 параметра, компаратор 37 включает) управляемый ключ 3. Поскольку в нагрузке 24 присутствует противоэдс якоря двигателя , то параметрически проводящее . плечо моста: коммутирующие ключи 1, 2, рабочие обмотки 7, 8, диоды 15, 16 моста подключает якорь двигателя через диод 17 и управляемый ключ 3 к источнику 23 питания, ток которого направлен встречно току якоря 24 Торможение противовключёнием якоря 24 двигйтеля осуществляется до тех

пор,.пока противоэдс двигателя не уменьшится до величины порога включения диода 18. Схема приходит в исходное состояние,

Аналогично yctpoftcTBo работает при смейе знака управляющего воздействия, но изменение направления вращения якоря 24 двигателя производится выключением управляющего ключа 4 компаратором 38,

При нулевом сигнале управления на элементе 40 сравнения торможение противовключением якоря 24 двигателя осуществляется до тех пор, пока противоэдс двигателя не уменьшится до величины порога включения диода 17

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить быстродействие устройства для управления магнитным- усилителем реверсивного двигателя постоянного тока.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНЫМ УСИЛИТЕЛЕМ РЕВЕРСИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее выпрямительный мост, катоды диодов которого подсоединены попарно к соответствующим выводам якоря двигателя и аноды диодов подсоединены к первым выводам четырех обмоток управления магнитного усилителя, вто рые попарно соединенные выводы первой и третьей, второй и четвертой из которых подсоединены к клемме для подключения положительного вывода источника питания соответственно через первыйи второй коммутирующие ключи, управляющие электроды которых соединены с выходами генератора тактовых импульсов, при этом четыре обмотки рекуперации магнитного усилителя соединены одними выводами с клеммой для подключения минусового вывода источника питания и вторыми выводами соединены через соответствующие диоды с клеммой для подключения плюсового вывода источника .f 1з;,::.,,лз SHUJIiOTsifA питания, к которой подсоединены последовательно соединенные резистор смещения, линейная индуктивность и четыре обмотки смещения магнитного усилителя, второй вьтод последней из которых соединен с клеммой для подключения минусового вывода источника питания, отличающе ес я тем, что, с целью повьшення быстродействия при нулевом сигнале управления, оно снабжено двумя компараторами, задатчиком параметров, двумя источниками смещения с резистивными делителями, элементом сравнения, двумя дополнительньми диодами, контролирующим элементом идву- мя дополнительными ключами, причем инвертирукщий и неинвертирующий входы первого и второго компараторов подключены через резистивные делители к выходам источников смещения, неинвертирунщий вход первого и инto со вертирующий вход второго компараторов соединены с выходом элемента сравнения, входы которого подсоединены соответственно к выходам задатОд чика параметров и контролирующего элемента, а выходы обоих компараторов соединены с базами транзисторов дополнительных ключей, эмиттеры которых соединены с клеммой для подключения минусового вывода источника питания и коллекторы подключены соответственно через первый и второй дополнительные диоды к соответствующим выводам якоря двигателя.

0U2.1