Устройство для импульсного регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока

ОП ИСАКИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистически«

Республик н

<и 997220 (6t ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 15 . 05 . 81 (21) 3286899/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15 . 0 2 . 83 . Бюллетень Мв 6

JlàTà опубликования описания 16. 02.83 (5l)M. Кд.

Н 02 P 7/28

Гееударственньй «емнтет

СССР (53) УДК)621.314.. .1(088.8) йе аеввм нвабретеннй и еткрытий

В. И. Мишин, В. В. Зырянов и В; Урзиков т т 1

r .ч; т

Украинская ордена Трудовогф Красного Знамени,т сельскохозяйственная академия

{72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники, в частности к тиристорным широтноимпульсным преобразователям (ШИП), и может быть использовано для регулирования скорости вращения электродви- 5 гателей постоянного тока электротранспорта.

Известны независимые ШИП с парал1о лельной емкостной коммутацией, основанные на том, что коммутирующий конденсатор, предварительно заряженный по цепи, не зависящей от нагрузки, в нужные моменты времени разряжа-,, ется через вспомогательный вентиль, запирая при этом основной тиристор.

Известен широтно-импульсный преобразователь, в котором независимый контур с коммутирующим конденсатором 2о получает питание. от дополнительного источника. Такой ШИП характеризуется гибким и плавным регулированием частоты вращения, надежной работой элект2 ропривода, хорошей перегрузочной способностью Р3.

Недостатками ШИП является необходимость иметь дополнительным источник для питания коммутирующих цепей, сложность схемы управления тиристораии,. некоторая ограниченность и зависииость диапазона регулирования от нагрузки и от частоты коммутации, подпитка цепи нагрузки дополнительным источникои при перезарядке конденсатора.

Наиболее близкии по техническому решению к предлагаемоиу является устройство для импульсного регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее управляемую тиристорную цепь переиенного тока с коммутирующим конденсаторои, включающую зарядный, рабочий и коммутирующий тиристоры, импульсный трансформатор с обмотками управления и обратный диод, включенный

997220 4 параллельно выводам, для подключения, электродвигателя $2/.

Недостатками этого устройства являются возможность коротких замыканий источника. питания при повышении входного напряжения, а также обрывах цепей дополнительных обмоток импульсных трансформаторов; .ограниченный диапазон регулирования скважности малая жесткость внешней характеристики, сравнительно нивкая возможная частота коммутации и малая рабочая область .токов нагрузки из-за отсутствия контура ускоренного разряда коммутирующего конденсатора, независимого от силовой цепи; завышенная установленная мощность обратного диода, так как через него замыкаются одновременно токи разряда конденсатора и двигателя, не гарантировано надежное запирание рабочего тиристора при изменении входного напряжения, а следовательно, и напряжения на коммутирующем конденсаторе, возможность обрат ного разряда конденсатора через источник питания при резком возраста- нии тока нагрузки и падений напряжения источника, т.е. устройство имеет недостаточный диапазон регулирования выходных частот при значительных изменениях величины нагрузки, невысокую надежность и сложное управление.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования выходных частот при значительных изменениях величины нагрузки, повышение надежности и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для импульсного регулирования скорости вращения эпект родвигателя постоянного тока, содержащее управляемую тиристорную цепь переменного тока с коммутирующим конденсатором; включающую зарядный, рабочий и коммутирующий тиристоры, импульсный трансформатор с обмотками управления и обратный диод, включен" ный параллельно выводам для подключения электродвигателя, снабжено инвертором напряжения с выходным разделительным трансформатором вторичная обмотка которого через зарядный тири стор соединена с .коммутирующим конденсатором, включенным параллельно рабочему тиристору,зашунтированному дополнительно введенным диодом, через коммутирующий тиристор.

Кроме того, устройство снабжено задающим генератором с выходным им- пульсным трансформатором, вторичные обмотки которого соединены с цепями управления тиристоров инвертора непосредственно, а с цепями управления рабочего коммутирующего и зарядного тиристоров - через фазосдвигающие цепи.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для импульсного регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения; на фиг. 2 по казана при периоде Т изменения напряжения на нагрузке длительность его импульса без временного сдвига фазосдвигающих цепей и прй работе этих цепей.

Устройство содержит основной ти ристор 1, шунтирующий его диод 2, дроссель 3, якор ь двигателя 4, QGMQT ки последовательного 5 и независимого 6 возбуждения > коммутирующий тиристор 7, зарядный тиристор 8,. коммутирующий конденсатор 9, выходной трансформатор 10, инвертор напряжения 11, задающий генератор 12, обратный диод 13, выходной импульсный трансформатор 14 с первичной обмоткой

15 .и вторичными обмотками 16-22, фазосдвигающую цепь 23 с переменным резистором 24 и фазосдвигающие цепи 25 и 26 со спаренным потенциометром 27.

На фиг. 2 при периоде Т изменения напряжения на нагрузке показана длительность импульса его t - без временного сдвига фазосдвигающих цепей, йиА и йит -соответственно при работе фазосдвигающих цепей управления

4О тиристоров 1 и 7.

Устройство работает следующим образом.

В момент подачи управляющих импульсов через фазосдвигающие цепи

45 23 и 26 от выходных обмоток 16 и 18 включаются тиристоры 1 и 8. При этом напряжение подается на нагрузку и через выходной разделительный трансформатор 10 и тиристор 8 происходит

5О заряд коммутирующего конденсатора 9 .от инвертора 11 с полярностью, ука. занной на фиг. 1.

Для запирания основного тиристора 1 включается коммутирующий тирисH тор 7. При этом происходит процесс разряда конденсатора 9 по цепи 7,3 и 2. По окончании процессов заряда и разряда конденсатора тиристоры 7 г

5 997220 6 и 8 запираются естественной комму- конденсатора уменьшение коммутацион-

1 тацией. ных потерь, равенство тока рабочего

Шунтирующий диод 2 обеспечивает. тиристора току нагрузки. уменьшение времени разряда конден- Поскольку процессы заряда и разсатора и, следовательно, прямоуголь- 5 ряда конденсатора практически не влиную форму импульсов. выходного напря- яют на величину и форму импульсов жения. Это приводит к увеличению напряжения на нагрузке, то управле -. жесткости внешних характеристик,,рас- ние частотой вращения электродвига= ширению диапазена..регулирования вы- теля получается гибким и плавным в ходного напряжения при значительных Ю широком диапазоне изменения нагруэизменениях нагрузки. Дроссель 3 со ки. средней точкой дойолнительно уменьша- Инвертор 11 питается от той же свет влияние разряда конденсатора на - ти постоянного тока, что и двиганагрузку. . - тель. Цепи урравления тиристорами инТак как в предлагаемом устройст- 15 вертора подключены через диоды к выве тиристоры 1 и 8 могут включаться в ходным обмоткам 19-22 трансформатора различные .моменты времени первого 14. Первичная обмотка 15-трансформаполупериода импульсов напряжения, тора 11 подключена к выходным зажи-. трансформатора 10, а тиристор 7 -, мам задающего генератора 12 с регуво втором полупериоде его, то скваж- рз лируемой или постоянной частотой имность .можно регулировать изменением пульсов, Трансформатор 10 имеет коэф моментов включения тиристоров 1 и фициент трансформации, при котором

7 (фиг . 2) . Минимальная длитель- конденсатор заряжается до напряженость импульсов напряжения получа- ния, достаточного для надежного эапиется при включении тиристора 1 в .кон- g5 рания рабочего тиристора во всем дице первого полупериода, тиристора, апазоне изменения нагрузки.-Кро7 - в начале второго, а максималь-. ме того, указанный трансформатор ,.ная (со скважностью равной 1) - при электрически отделяет контур з»арявключении тиристора 1. в начале перво- да от силовой цепи. го полупериода .и тиристора 7 в конце зв Цепи управления и коммутирующие второго полупериода. Плавное peryw-,êoíòóðì при работе нагрузки на полрование скважности от 0 до 1 достига- ном напряжении могут быть отключены ется тем, что переменный резистор 24 размыканием обмотки 15» что ведет фазосдвигающей цепи 23 позволяет изме- к дополнительной экономии электронять скважность практически от 0 до энергии.

0,5 в пределах первого полупериода, Устройство для импульсного регулиа потенциометр 27 фазосдвигающей цепи рования скорости вращения электро25 обеспечивает регулирование скваж- двигателя постоянного тока обеспечиности в пределах от 0,5 до 1 во.вто- вает устойчивое управление регулирором полупериоде. . ванием частоты вращения электродвигаПрименение совместно с фазосдвига" теля постоянного тока при изменении ющей цепью 25 еще одной цепи 2б со скважности импульсов напряжения дракспаренным (общим) потенциометром тически от 0 до 1 в широком диашазовсегда обеспечивает при включении не изменения нагрузки. тиристора 7 выключение тиристора 8,: так как управляющие импульсы прихо- формула изобретения дят на эти тиристоры с временнымсдвигом в, . В результате, за весь 1. Устройство для импульсного репериод регулирования нагрузка не гулирования скорости вращения электподпитывается от источника по цепи родвигателя постоянного тока - содер50

10,8,7иЗ ° жащее управляемую тиристорную цепь

Независимость цепей заряда и разря- . переменного тока с коммутирующим кон- . да конденсатора друг от друга и от денсатором, включающую зарядный, рабосиловой цепи за весь период регулиро" чий и коммутирующий тиристоры, импульвания. обеспечивает независимость .про сный трансформатор с обмотками управтекающих в них электромагнитных про- ленив и обратный диод, включенный пв55; цессов от изменения нагрузки и напря- раллельно выводам для подключения жения на зажимах преобразователя, а электродвигателя, о т л и ч а ю щ етакже минимальную величину емкости е с: я .тем, что, с целью расширения

7 - . 997

Ъ диапазона регулирования выходных частот при значительных изменениях величины нагрузки, повышения надежности и упрощения, оно снабжено инвертором напряжения с выходным разделительным трансформатором, вторичная обмотка которого чврез зарядный тиристор сое,динена с коммутирующим конденсатором, включенным параллельно рабочему тиристopy,çàøóíòèðîBàííîèó дополнительно введенным диодом, через коммутирующий тиристор.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю,щ е е с я гем что, с целью расширения диапазона регулирования скважности импульсов напряжения,оно

220 8 снабжено задающим генератором с выходным импульсным .трансформатором, вторичные обмотки которого соединены с цепями управления тиристоров инвертора непосредственно, а с цепями уп" равления рабочего, коммутирующего и зарядного тиристоров- через фазосдвигающие. цепи .

Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

l. .Авторское свидетельство СССР

N 684691, кл. Н 02 И 3/135, 1979 °

2 . Справочник по преобразовательной технике. Под редакцией чл. кор.

>s АН УССР И. И. Чиженко, Киев, "Техника", 1978, с. 182.

9972è

Составитель Ю. Андреев

Техред М. Костик Корректор С. Шекмар

Редактор Л. Веселовская

Подписное

l филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 956/76 Тираж 685

ВНИИПИ Госудаоственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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