Реверсивный широтно-импульсный преобразователь постоянного тока

Реверсивный широтно-импульсный преобразователь постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсннк

Соцналнстнческнк

Республнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (758452 (61 } Дополнительное к авт. саид-ву— (22} Заявлено 25.07.78 (21 } 2648738/24-07. 3 (5I)M. Кл.

Н 02 Р 5/16

Н 02 М 3/155 с присоединением заявки J%(всударственньй каянтет

СССР (23 } Приоритет— нв девая нзобратений и втнрктнй

Опубликовано 23,08.80. Бюллетень J% 31

Дата опубликования описания 25.08.80 (53) УДК 621.314.

° 1(088. 8) (72} Авторы изобретения

Ю. Ф. Михеев и С. Л. Пахомов

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управлении и радиоэлектроники (7!} Заявитель (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ШИРОТНО»ИМПУЛЬСНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в алектроприводах постоянного тока.

Известны реверсивные широтщ>-импульсные преобразователи постоянного тока, выполненные по мостовой схеме на трен» аисторах jl) и $2) .

Недостатком таких преобразователей является незащищенность транзисторов стоек моста от сквозных токов и нели о чие бросков тока в тормозном режиме, что создает динамические удары в дви» гателе и снижает надежность работы пре» образователя.

Известны также реверсивные преобва»

3$ эователи, в которых в цепь якоря @вига теля введен ограничительный резистор, который уменьшает броски тока только в пусковых режимах $3j .

Известен реверсивный преобразователь с несимметричным законом коммутации, в котором значительно уменьшается

1 скорость" нарастания тока при переключениях транзисторов, но не ограничивает

2 ся величина его броска через двигатель и транзисторы в тормозных режимах j4).

8 этом преобразователе с источником питания включен дроссель. Включение реактивных элементов в цепь двигателя приводит к ухудшению динамических и статических характеристик привода. Кроме того, в укаэанном преобразователе в тормозном режиме возникают значительные броски тока через транзисторы и двигатель, что снижает надежность работы преобразователя.

Основной причиной возникновения сквозных токов через стойки мостовых схем является процесс рассасывания избыточных носителей в базе отключающегося транзистора и в базе блокирующего диода. йля исключения сквозных токов через отключающийся транзистор в данном преобразователе задерживается нарастание коллекторного тока включающе

:гося транаистора путем применения вре» менных задержек в предварительных касчсадах регулятора. Сквозной ток через

3 75 блокирующий диод нельзя устранить введением временных задержек. Между тем, амплитуда этого тока может значительно превышать ток нагрузки. Возникающая при этом опасность вторичного пробоя выходных транзисторов требует применения дополнительных методов защиты.

Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя путем

p ° ограничения бросков тока в тормозном режиме и сквозных токов.

Укаэанная цель достигается тем, что в реверсивном широтноимцульсном пре образователе постоянного тока, содержа щем мост, в каждом плече которого вклю чены встречно-параллельно транзистор и диод, а в диагональ - двигатель, и схему управления мостом, плечи моста, подключенные к положительному зажиму источника питания, соединены с двигателем через параллельно соединенные ограничительный резистор и шунтирующий его транзистор, причем выходные каскады схемы управления, соединенные первыми выходами с базами транзисторов левой стойки моста, своими вторыми выходами соединены с базой транзистора, шунтирующего ограничйтельный резистор правой стойки моста, а выходные каскады схемы управления, соединенные первыми выходами с базами транзисторов правой стойки моста, своими вторыми выхо дами соединены с базой транзистора, шунтирующего ограничительный резистор правой стойки моста.

На фиг. 1 приведена схема преобразо» вателя; на фиг, 2 — скоростные характеристики двигателя независимого возбуждения, поясняющие работу преобразователя.

Реверсивный широтно-импульсный преобразователь содержит мост, выполненный на транзисторах 1-4, встречнопараллельно которым включены, соответ» ственно, обратные диоды 5-8. Верхние плечи моста, соединенные с положительным зажимом источника питания, подключены через ограничительные резисторы

9, 10 и шунтирующие их транзисторы

11, 12 к двигателю 13. Транзисторы

1-4 и 11, 12 управляются выходными каскадами схемы управления 14-17.

Коммутации транзисторов моста осущест» вляется» по несимметричному закону, Преобразователь работает спедующим образом.

При отсутствии сигнала управления в исходном состоянии транзисторы 1 и

8452 ф

2 моста открыты, а 3, 4 и 11, 12 закрыты, Двигатель отключен от источника пижния, U=E+I„. где

l0

15 го

При определенной полярности сигнала управления переключаются в противофазе под действием модулированных по длительности импульсов напряжения от выходных каскадов схемы управления транзисторы 1 и 3, при этом транзистор

2 постоянно открыт, а 4 заперт. Транзистор 12 управляется от выходного каскада схемы управления 16 и переклю« чается синфазно с транзистором 3 моста.

Выходной каскад схемы управления 14 осуществляет активное эапирание транзистора 12.

С приходом имп)итьса напряжения положительной полярности с выходов высокого каскада схемы управления 16 транзисторы 3 и 12 открываются и ток нагрузки протекает по цепи: "плюс" источника питания, транзистор 2, транэис тор 12, якорь двигателя 13, транзистор

3, "минус" источника.

После запирания транзисторов 3 и

12 и включения транзистора 1 ток через двигатель продолжает протекать в roM же направлении под действием ЭДС самоиндукции по цепи: якорь двигателя 13, резистор 9, диод 5, открытый транзистор 2, резистор 10, якорь двигателя 1 3.

При относительной продолжительности включения g 1 транзисторы 3 и 12 полностью открыты и двигатель работает на естественной характеристике (фиг. 2).

Установившийся режим работы двигателя, например, в точке "a" описывается уравнением — напряжение источника пита— ния

1: - ЭДС двигателя;

- сопротивление якорной обЯ мотки;

- ток нагрузки.

Так как величина сопротивления якорной обмотки двигателя незначительная и при работе двигателя на естественной характеристике 1ъо, то первоначальный бросок тока, согласно выражению (1), в момент отключения якоря двигателя от источника питания и замыкания его накоротко через открытые транзисторы и диоды верхних плеч моста в известных преобразователях дости гает величины (фиг. 2) X.<- g >

5 7 тельно превьцпаюаей допустимое значение тока якоря и допустймое значение тока коллектора транзистора. Бросок тока вызывает динамические удары в двигателе, поломки в редукторе, выкод транзисторов веркник плеч моста иэ строя, что снижает надежность работы устройства.

В связи с этим становится очевидной необкодимость ограничения бросков тока в преобразователе. В переходных режимах, например при сбросе нагрузки или.уменьшении сигнала управления в системе с обратной связью по скорости, относительная продолжительность включения III становится равной нулю. В этом случае транзисторы 3 и 4 закрываются и ток в двигателе под действием ЭйС меняет свое направление и про текает по цепи: якорь двигателя 1 3, резистор 10 (так как при этом транзистор 12 закрыт), диод 6, открытый транзистор 1, резистор 9, якорь двигателя.

Следовательно, осуществляется торможение двигателя, а первоначальный бро:сок тока достигает значения (фиг. 2) =-р/(г +рр не превышающего допустимое. +.Формула изобретения

Реверсивный широтно-импульсный преобразователь постоянного тока, содержа58452 6 щий мост, в каждом плече которого вклю. чены встречно-параллельно транзистор и диод, а в диагональ - двигатель, и скему управления мостом, о r л и ч а -ю щ и йся тем, что с целью повышения надежности путем ограничения бросков тока в тормозном режиме и сквозных токов, плечи моста, подключенные к положительному выводу источника питания, соедине:

10 ны с двигателем через параллельно соединенные ограничительный резистор и шунтирующий его транзисТор, причем выходные каскады схемы управления, соединенные первыми выходами с базами транэис15 торов левой стойки моста,.своими вторы- . ми выходами соединены с базой транзистора, шунтирующего ограничительный резистор правой стойки моста, а выкодные каскады схемы управления, соединенные

20 первыми выходами с базами транзисторов правой стойки моста, своими вторыми выходами соединены с базой транзистора, шунтирующего ограничительный резистор левой стойки моста.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коссов О. А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. Энергия, 1971, с. 124.

2. Глазенко Т. А. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. Энергия, 1965, с, 129, 3. Патент США М 3924168, кл. 31,8-257, 1968.

3S 4. "Электронная техника в автоматике . Сборник, Вып. 5, Советское радио"

1973, с. 44, 47.

Фиг. f

75 8452

Составитель Ю. Андреев

Редактор А. Маковская Техред М. Кузьма Корректор М. Вигула

Заказ 5765/19 Тираж 783 Подписное

UHHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4