Способ управления тиристорами мостового преобразователя постоянного тока и устройство для его осуществления

Способ управления тиристорами мостового преобразователя постоянного тока и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (u> 739707 -о (6! ) Дополнительное к авт. свид-.ву(22) Заявлено 10. 11,77 (2! ) 2544930/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано р5 06 8р. Бюллетень № 21 до делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 621. ,3 14. 27 (088.8) Дата опубликования описания Оа» 06,80

М. Е, Гольд и В, М. Остреров (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ МОСТОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и сюжет найти применение в управлении тиристорами импульсных преобразователей с широтно-импульсной модуляцией, 5

Известен способ управления тиристорами электропривода постоянного тока с мостовым тиристорным импульсным преобразователем, состоящий в том, что для вращения двигателя в одну сторону вклю!

О чают одну из пар тиристоров моста им- пульсного преобразователя в каждый такт коммутации, а отключают каждый из этих тиристоров поочередно через такт 1) „

Однако при реализации такого способа происходит увеличение установленной . мощности коммутирующих элементов, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ управления тиристорами импулсьного пре- 20 образователя с широтно-импульсной модуляцией и устройство для его осуществления, Способ состоит в том, что для вращения двигателя в одну сторону включают первую пару тиристоров моста ггреобразователя в каждый такт коммутации, а отключают каждый из этих тиристоров поочередно через такт, для торможения двигателя включают первуто пару тиристоров, отключая вторую пару, и включают тиристоры цепи отбора энергии, Реализация этого способа цроисходит в устройстве, содержащем мостовой тиристорный импульсный преобразователь, цепь отоора энергии которого состоит из резистора, подключенного двумя встречнопараллельными тиристорами параллельно якорю двиГателя, широтно-импулсьный модулятор, выполненный на двух пороговых элементах, тактовом генераторе импульсов и триггере со счетным входом, два индикатора широтно-модулированных импульсов, импульсные усилители, датчик режима рекуперации (2)

Однако при реализации указанного способа управления в режиме торможения с максимальной частотой вращения до некоторой частоты вращения того же направ30

- " ления один из тиристоров цепи отбора энергии, который включается, когда ток - якоря достигает отсечки при работе пары тиристоров, обесйечиваюших торможение, может не выключиться -к моменту по- дачи импульсов на тиристоры, обеспечивающие вращение двигателя в первоначаль" ном направлении, что приводит к допол-. нительной загрузке устройства включеНия тиристоров, и, кроме того, не позво- 10 ляет уменьшить значение сопротивления резистора цепи отбора энергии ниже определенной величины, 11ель изобретения — повышение надежности устройства и снижение установлен15 ной мощности коммутирующих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления тиристорами мостового преобразователя

20 постоянного тока, состоящем в том, что для вращения двигателя в одну сторону включают одну из пар тиристоров моста в каждый такт комму гации, отключают каждый из этих тиристоров поочеред25 но через такт, а для торможения двигателя включают другую пару тиристоров, отключая выше указайную пару тиристоров и включают тиристоры цепи отбора энергии," включение тириствров цепи отбора "энергии производят одновременно с отключением"второго из двух тиристоров одной из пар тиристоров моста, а при торможении двигателя до включения другой пары тиристоров моста вновь

35 включают и отключают тиристоры первой пары, Данный способ реализован устройством, содержащим мостовой тиристорный им пульсный преобразователь, цепь от40 бора энергии которого состоит из резистора, подключенного двумя встречно-па " "" раллельными тиристорами K якорю двигателя, широтно-импульсный модулятор, выполненный на двух пороговых элементах, 45 тактовом генераторе импульсов, и счет=ибо "1рйггере, два индикатора широтно-моаулфюванных импульсов, импульсные уси Мители для управленйя тиристорами моста и тиристорами цепи отбора энергии, S0 дополнительно снабженным двумя группами элементов И, содержащих по два элемента И каждая, тремя элементами

ИЛИ, двумя формирователямП "ПВйуй сов, определенной длительности, индивидуаль55 ным элементом И, причем между выходом каждого порогового элемента модулятора и входами соответствующйх уТжлителей импульсов включены последователь7 4 но первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы И первой группы и второй элемент ИЛИ, первый и второй элемент И второй группы соответственно, к выходу каждого из индикаторов широтно-модулированных импульсов подключено по одному формирователю импульсов определенной длительности, причем прямые выходы упомянутых формирователей импульсов соединены через третий элемент ИЛИ с одним входом индивидуального элемента И, другой вход которого соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а выход индивидуальногo элемента И соединен со входами первого и второго логического элемента ИЛИ, инверсный выход первого формирбвателя импульсов определенной длительности подключен ко входу первого элемента И второй группы, инверсный выход второго формирователя импульсов подключен ко входу первого эле ме нта И первой гр уппы, выхо ды двух трйггеров первого индикатора широтномодулированных импульсов подключены к двум входам второго элемента И второй группы, а выходы двух триггеров второго индикатора широтно-.-модулированных импульсов подключены к двум входам второго элемента И первой группы.

На фиг. 1 представлен мостовой тиристорный импульсный преобразователь, на фиг, 2 представлено устройство для управления тиристорным импульсным преобразователем.

Тиристорный импульсный преобразователь 1фиг, 1) содержит тиристоры 1-4 моста, встречно-параллельно соединенные тиристоры 5 и 6, обеспечивающие подключение резистора отбора энергии 7 параллельно якорю двигателя 8. Диоды

9-12 образуют обратный мост, а дроссели 13 и 14 являются выходными элеметтами устройства выключения тиристоров, Устройство для управления (фиг,2) содержит широтйо-импульсный модулятор

15, состоящий из тактового генератора

16 импульсов и двух пороговых элементов 17 и 18, Тактовый генератор 16 имеет три выхода, на первом выходе подключенном к пороговым элементам 17 и

18 появляются импульсы напряжения пилообразной формы с прямоугольным выбросом .в начале периода, На втором выходе, подключенном к триггеру 19 со счетным входом импульсы соответствуют переднему фронту прямоугольного выброса, а на третьем выходе — заднему фронту прямоугольного выброса.

739707

Выход каждого из пороговых элементов 17 и 18 через первый и второй логические элементы 20 и 21 ИЛИ и через первый и второй логические элементы

22 и 23 И первой группы и элементы

24 и 25 И второй группы соединены с усилителями 26-29 импульсов. Кроме того, к выходу каждого из первых элементов 22 и 24 И подсоединено по индикатору 30 и 31 импульсов.

Каждый из индикаторов 30 и 31 со держит по два последовательно соединенных, симметричных триггера, соответственно 32 и 33, 34 и 35 и по логическому элементу 36 и 37 И, к одному вхо15 ду которых подключен датчик 38 режима рекуперации. К выходу каждого логического элемента 36 и 37 И, являющихся выходным звеном. индикатора 30 и 31 широтно-модулированных иМпульсов подсоединены усилители 39 и 40 импульсов.

К двум входам каждого второго элемента 23 и 25 И подсоединены инверсные выходы триггеров 32-35, К выходу каждого из индикаторов 30 и 31 широт25 но-модулированных импульсов, кроме того, подключено по одному формирователю 41 и 42 импульсов определенной длительностии, Прямые выходы формирователей 41

ЭО и 42 импульсов подключены к третьему логическому элементу 43 ИЛИ, а инверсные выходы формирователей — ко второму вхойу логического элемента 22 и

24 И, 35

Выход третьего элемента 43 ИЛИ соединен с одним входом индивидуального элемента 44 И, вторбй вход которого подключен к третьему выходу генератора тактовых;импульсов 16. Выходиндивидуального элемента 44 И подключен к одним входам первого и второго логических элементов

20 и 21 ИЛИ.

Работа устройства заключается в следующем, При включении тиристоров 1 и 2 двигатель 8 вращается в одну сторону, при включении тиристоров 3 .и 4 двигатель . изменяет направление вращения на проти воположное. Первоначально якорь двигате- ля вращается с номинальной частотой вращения, при этом в работе находятся тиристоры 1 и 2, которые включаются. одновременно в начале периода коммутации, затем в конце периода отключается один, 5 из них, например, тиристор 1, В начале второго периода вновь пс . даются управляющие импульсы на тирис6 торы 1 и 2,по окончании периода отключается другой тиристор 2, При необходимости снижения скорости вращения прекращается подача управляющих импульсов на тиристоры 1 и 2 и после двух очередных коммутаций, после отклю» чения второго тиристора, включается тиристор 5. Якорный ток продолжает проходить замыкаясь через резистор 7 и тиристор 5, благодаря электромагнитной энергии, накопленной на индуктивностях.

Ь

/ следующий такт коммутации вновь включаются тиристоры 1 и 2, при этом тиристор 5 отключается, так как к нему прикладывается напряжение источника питания в обратном направлении, Через два такта после включения тиристоров 1 и 2 последние отключаются, причем после этого отключения тиристоры 5.и 6, шунтирующие якорь, не включаются, а вктпочаются тиристоры 3 и 4. При включении тиристоров 3 и 4 начинается процесс торможения. Так как ЭДС якоря направлена согласно с напряжением источника, ток якоря быстро достигает уровня отсечки, при этом прекращается подача управляющих импульсов на тиристоры 3 и 4.

После отключения этих двух тиристоров

3 и 4 включается тиристор 6, ток якоря замыкается через резистор 7,,часть энергии двигателя рассеивается в резисторе

7, при этом ток якоря двигателя 8, замыкаясь через резистор 7, уменьшается, После снижения тока ниже уровня токоограничения вновь включаются тиристоры 3 и

4, при этом тиристор 6 отключается и ток якоря вновь возрастает, Описанные циклы переключения тиристоров продолжаются до тех пор, пока скорость вращения двигателя,снизится до значения, соответствующего установленной величине. Ток якоря уменьшится и управляющиеимпульсы вновь начйут поступать на тиристоры 1 и 2, Подача управляющих импульсов на тиристоры

3 и 4 осуществляется в порядке, анало-. гичном описанному, т.е. вводится дополнительное включение тиристоров 3 и 4 после отключения которых тиристор 6 не включается, и только после отключения тиристоров 3 и 4, когда импульс управления на тиристор 6 не подается, включаются .тиристоры l и 2, Описанный порядок переключения тиристоров целесообразно испольэовать только в режимах рекуперации кинетической энергии двигателя и приводимого им механизма, т.е. при работе двигателя во втором квадрате при токе 3„) Д ток ограничен.

739707

В зависимости от прлярности входного сигнала работает один из пороговых эле- ментов 17 или 18 ИЛИ модулятора 15 (см. фиг. 2), с выхода которого через логические элементы 20 или 21 ИЛИ, первые логические элементы 22 или 24

И и вторые логические элементы 23 или

25 И поступают на усилители 26 и 27 или 28 и 29 импульсов, управляюшие ти о ристорамиl 1-4 моста преобразователя.

В режиме рекуперации энергии при торможении, когда скорость вращения цвигателя 8 сохраняет прежнее направление, ток цвигателя 8 постигает уровня отсечки и срабатывает пороговый элемент 17 или 18 ИЛИ, обеспечивающий на якоре 8 напряжение, направленное встречно ЗДС якоря, На выходе датчика ЗЙ в этом слу-. чае будет логическая "1". При этом дли- ., тельность широтно-модулированных импульсов станет равной нулю и в момент отклю"чения второго тиристора 2 из двух тиристоров 1 и 2 или 3 из двух тиристоров 3 и 4 оцного направления на инверсном вы ходе второго триггера 33 или 35 будет логическая "1", в этот же момент сигнал, соответствующий логической "1" появится на выходе индикатора 30 и 31 импульсов (на выходе логического элемента 36 или 37 И, Появление сигнала логической 1",на выходе инцикатора импульса вызывает срабатывание импульсного усилителя 39 или 40 управляющего тиристором 5 или 6 цепи отбора энергии

35 и запускает формирователь импульса определенной длительности 41 или 42, формирователь 41 или 42 обеспечивает на выходе импульс несколько меньший длительности периода коммутации, На этот интервал времени формирователь 41 и 42 инверсным выходом блокирует импульсы другого порогового элемента 17 или 18

ИЛИ и одновременно обеспечивает логическую 1 HG oAHoM вхоце инцивицуаль 45 ного логического элемента 44 И, второй йход которого соединен с третьим выходом тактового генератора 16, При этом длительность импульсов, формируемых формирователем импульсов 41 или 42 на

20-30% меньше длительности периода коммутации, чем обеспечивается повторное включение тиристоров того же направления и, соответственно, отключение тиристора 8 и 6 цепи отбора энергии, В

55 случае, когда после очередного цикла работы ток якоря 8 не достигнет уровня отсечки, выходной сигнал патчика 38 режима рекуперации будет соответствовать логическому нулю и включение тиристора

5, или 6 цепи отбора энергии не произойдет, при этом также не происходит и дополнительного принудительного вклю чения рабочих тиристоров 1-4 преобразователя.

Таким образом, при реализации данного способа с помощью рассмотренного устройства предоставляется возможность повысить надежность путем исключения аварийных режимов и синзить установленную мощность коммутирующих устройств.

Формула изобретения

1. Способ управления тиристорами мостового преобразователя постоянного тока, соцержашего в себе тиристоры цепи отбора энергии, состоящий в том, что для вращения двигателя в одну сторону включают одну из пар тиристоров моста в кажцый такт коммутации, отключают каждый из этих тиристоров поочередно через такт, а для торможения двигателя включают цругую пару тиристоров, отключая вышеуказанную пару тиристоров, и включают тиристоры цепи отбора энергии, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения установленной мощности коммутирующих устройств, включение тиристоров цепи отбора энергии производят одновременно с отключением второго из двух тиристоров одной из пар тиристоров моста, а при торможении двигателя до включения другой пары тиристоров моста вновь включают и отключают тиристоры первой пары.

2, Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее мостовой тиристорный преобразователь, цепь отбора энергии которого, подключенная параллельно якорю двигателя, состоит из резистора и цвух встречно-.параллельно включенных тиристоров, широтно-импульсный модулятор, выполненный на двух. пороговых элементах, генераторе тактовых импульсов с тремя выходами и триггере со счетным входом, два индикатора широтно-модулированных импульсов, кажлый из которых содержит в себе по цва триггера и элемент И, усилители импульсов, датчик режима рекуперации, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что оно снабжено пвумя группами элементов И, содержащих по два элемента И каждая, тремя элементами ИЛИ, двумя формирователями импульсов определенной длительности, индивидуальным эле739707

9 ментом И, причем между выходом каждого порогового элемента модулятора и входами соответствующих усилителей импульсов включены последовательно первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы

И первой группы и второй элемент ИЛИ, первый и второй элементы И второй группы соответственно, к выходу каждого из индикаторов широтно-модулированных импуль сов подключено по одному формирователю 10 импульсов определенной длительности, причем прямые выходы упомянутых формирователей импульсов соединены через третий элемент ИЛИ с одним входом индивидуального элемента И, другой вход которо-И го соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а выход индиви- В дуального элемента И соединен со входами первого и второго логического элемента ИЛИ, aíâåðñíûé выход первого формит

10 рователя импульсов определенной длительности подключен ко входу первого элемента Й второй группы, инверсный выход второго формирователя подключен ко входу первого элемента И первой группы, выходы двух триггеров первого индикатора широтно-модулированных импульсов подключены к двум входам второго элемента И второй группы, а выходы двух триггеров второго индикатора широтно-модулиРоынных импульсов подключены к двум входам второго элемента И первой группы.

Источники информаяии принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР ¹ 221118, кл. H 02 р 5/06, 1967

2. Авторское свидетельство СССР № 421096, кл. Н 02 р 5/06, 1969.

739707

Фм2,2.

Составитель A. Калиниченко

Редактор Н, Шильникова Техред М. Петко Корректор Г. Решетник

4

Заказ 3055/10 Тйраж 783 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5 фнилал ППЛ "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4