СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ РЕВЕРСИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЯКОРНОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ВАРИАНТЫ)

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ РЕВЕРСИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЯКОРНОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2308142 (13) C2

(51) МПК
H02M 1/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.10.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005118716/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.16 
(43) Дата публикации заявки: 2006.12.27 
(45) Опубликовано: 2007.10.10 
(56) Аналоги изобретения: SU 972642 A, 07.11.1982. SU 970614 A, 30.10.1982. JP 2004336869, 25.11.2004. 
(72) Имя изобретателя: Карпук Юрий Александрович (RU); Магдалев Александр Иванович (RU); Сайфутдинов Валерий Баширович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") (RU) 
(98) Адрес для переписки: 398040, г.Липецк, пл. Металлургов, 2, ОАО "НЛМК" 

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ РЕВЕРСИВНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЯКОРНОЙ ЦЕПИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ВАРИАНТЫ)

Изобретения относятся к преобразовательной технике и предназначены для систем импульсно-фазового управления реверсивным тиристорным преобразователем с фазовым регулированием от магнитного усилителя и служащего для питания якорной цепи электродвигателя постоянного тока. Задачей, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство управления тиристорами, является обеспечение работоспособности реверсивного тиристорного преобразователя с фазовым регулированием от магнитного усилителя, служащего для питания якорной цепи электродвигателя постоянного тока, во всем диапазоне регулирования и расширение арсенала технических средств. Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является управление тиристорами реверсивного преобразователя без уравнительных токов во всем диапазоне регулирования. Указанный технический результат достигается тем, что при управлении тиристорами реверсивного преобразователя с раздельным управлением двумя встречно-параллельно включенными группами тиристоров, фазовое регулирование каждой из которых осуществляют от магнитного усилителя с электрическим сравнением напряжения задания и напряжения обратной связи, пропорционального частоте вращения электродвигателя, согласно изобретению в отсутствие задания сигналами смещения закрывают магнитные усилители и снимают импульсы управления обеими группами. При появлении задания подают импульсы управления на соответствующую группу тиристоров, включая ее в выпрямительном режиме. После команды на торможение или реверс работающую группу переводят в инверторный режим с максимальным углом регулирования, с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группой и включают вторую группу тиристоров также с максимальным значением угла регулирования, величину которого затем снижают, пока эдс двигателя станет выше среднего значения напряжения инверторной группы, начинающей пропускать тормозной ток двигателя, ограничиваемый в дальнейшем токовой отсечкой. По окончании торможения при реверсе вторую группу переводят в выпрямительный режим, а при переходе на пониженную скорость после достижения двигателем заданной частоты вращения вторую группу опять переводят на работу с максимальным углом регулирования, с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группой и включают первую группу тиристоров в выпрямительном режиме с новым заданным значением частоты вращения электродвигателя. 3 с.п. ф-лы, 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретения относятся к преобразовательной технике и предназначены для систем импульсно-фазового управления реверсивным тиристорным преобразователем с фазовым регулированием от магнитного усилителя и служащего для питания якорной цепи электродвигателя постоянного тока.

Реверсивные преобразователи из-за униполярной проводимости тиристоров содержат две группы тиристоров, включенных встречно-параллельно, за исключением преобразователей, выполненных на симметричных тиристорах, имеющих одну реверсивную группу. Каждая из групп для наиболее распространенных схем преобразователей - однофазных нулевой и мостовой, и трехфазной мостовой - состоит соответственно из одной, двух и трех пар противофазно включенных тиристоров, поэтому достаточно рассматривать схему управления одной парой работающих в противофазе тиристоров каждой из групп.

Известны два основных способа управления группами тиристоров в реверсивном преобразователе - согласованное и раздельное. Согласованное управление может быть линейным и нелинейным. Частным случаем нелинейного согласованного управления является автоматическое регулирование уравнительного тока. Раздельное управление предполагает запирание неработающей группы тиристоров при отсутствии уравнительного тока [1. В.А.Найдис и др. Системы постоянного тока на тиристорах. М.-Л., "Энергия", 1966, с.15-21], [2. Е.Ю.Данюшевская. Тиристорные реверсивные электроприводы постоянного тока. М., "Энергия", 1970, с.5-7].

Известен реверсивный тиристорный преобразователь с фазовым регулированием от магнитного усилителя, в котором используется способ линейного согласованного управлениями группами тиристоров, характеризующийся подачей отпирающих импульсов на обе группы одновременно при углах отпирания тиристоров такой величины, что средние значения выпрямленного напряжения у обеих групп равны между собой [3. Н.А.Алексеева и др. Тиристорные регулируемые электроприводы постоянного тока. М., "Энергия", 1970, с.128].

Однако в реверсивных преобразователях с фазовым регулированием от магнитного усилителя практически невозможно обеспечить условия согласования групп тиристоров во всем диапазоне регулирования из-за неидентичности характеристик магнитных усилителей [3, с.57-60].

Кроме того, при магнитном сравнении сигналов задания и обратной связи в обмотках управления магнитного усилителя отсутствует ограничение результирующего сигнала управления, поэтому при снижении задания под действием ампервитков обратной связи магнитный усилитель может закрываться, что приведет к снятию управляющих импульсов и потере управляемости преобразователя при работе на индуктивную нагрузку, а при работе на противоэдс снятие управляющих импульсов с инверторной группы при работе последней в зоне непрерывных токов неизбежно приводит к опрокидыванию инвертора, т.е. к аварийному режиму, вызывающему срабатывание защиты и отключение преобразователя от сети [1, с.20].

По указанным причинам известный реверсивный преобразователь служит, судя по экспериментальным исследованиям реверсивного электропривода [3, с.131], только для быстрого восстановления частоты вращения электродвигателя при сбросе нагрузки.

Таким образом, исходя из изложенного выше и учитывая, что при выполнении преобразователя на симметричных тиристорах исключена одновременная подача управляющих импульсов от двух схем управления, что имеет место при согласованном управлении, наиболее приемлемым для реверсивного преобразователя с фазовым регулированием при помощи магнитного усилителя является способ раздельного управления группами с запиранием неработающей группы тиристоров.

Неотъемлемой частью реверсивного преобразователя с раздельным управлением является устройство для запирания неработающей группы тиристоров, задача которого состоит в том, чтобы после изменения полярности задающего сигнала (команда на реверс или торможение) снять отпирающие импульсы с тиристоров работающей группы, когда ток в ней приблизится к нулю, создать требуемую выдержку времени перед открытием второй группы и затем включить в работу вторую группу тиристоров. Запирание группы должно осуществляться при определенном сочетании сигналов задания и наличия тока в работающей группе, которые являются входными логического устройства запирания. Сигнал наличия тока в работающей группе может формироваться датчиками тока, состояния проводимости тиристоров и др. [2, с.10, 11].

Реверсивный тиристорный преобразователь без уравнительного тока имеет несомненные преимущества с точки зрения габаритов и веса преобразователя при некотором ухудшении его статистических и динамических характеристик. Наиболее ответственным узлом такого преобразователя является логическое устройство управления, простота и надежность которого - качества, необходимые для успешного применения преобразователей с раздельным управлением [2, с.23].

Известно также устройство управления тиристорами при помощи релаксационного генератора импульсов на однопереходном транзисторе с RC - цепью и импульсным трансформатором, питаемое выпрямленным напряжением трапецеидальной формы [4, Кремниевые управляемые вентили - тиристоры. Технический справочник. Перевод с английского под редакцией к.т.н. В.А.Лабунцова и А.Ф.Свиридова. М.-Л., "Энергия", 1964, с.79, 80].

Основной задачей, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство управления тиристорами, является обеспечение работоспособности реверсивного тиристорного преобразователя с фазовым регулированием от магнитного усилителя, служащего для питания якорной цепи электродвигателя постоянного тока, во всем диапазоне регулирования и расширение арсенала технических средств.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленной группы изобретений, является управление тиристорами реверсивного преобразователя без уравнительных токов во всем диапазоне регулирования.

Указанный технический результат достигается тем, что при управлении тиристорами реверсивного преобразователя с раздельным управлением двумя встречно-параллельно включенными группами тиристоров, фазовое регулирование каждой из которых осуществляют от магнитного усилителя с электрическим сравнением напряжения задания и напряжения обратной связи, пропорционального частоте вращения электродвигателя, согласно изобретению в отсутствие задания сигналами смещения закрывают магнитные усилители и снимают импульсы управления обеими группами. При появлении задания подают импульсы управления на соответствующую группу тиристоров, включая ее в выпрямительном режиме. После команды на торможение или реверс работающую группу переводят в инверторный режим с максимальным углом регулирования, с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группой и включают вторую группу тиристоров также с максимальным значением угла регулирования, величину которого затем снижают, пока эдс двигателя станет выше среднего значения напряжения инверторной группы, начинающей пропускать тормозной ток двигателя, ограничиваемый в дальнейшем токовой отсечкой. По окончании торможения при реверсе вторую группу переводят в выпрямительный режим, а при переходе на пониженную скорость после достижения двигателем заданной частоты вращения вторую группу опять переводят на работу с максимальным углом регулирования, с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группой и включают первую группу тиристоров в выпрямительном режиме с новым заданным значением частоты вращения электродвигателя.

В цепь электрического сравнения напряжения задания и напряжения обратной связи, пропорционального частоте вращения электродвигателя (эдс якоря двигателя, напряжение тахогенератора), включают задающие обмотки магнитных усилителей, соединенные встречно, и последовательно с ними - вход реверсивного нуль - органа, фиксирующего наличие и полярность тока в цепи сравнения и выдающего соответствующие команды в схему управления группами тиристоров преобразователя. В качестве нуль-органа могут быть использованы, например, два составных оптотранзистора с базовым выводом типа АОТ 110, управляющие светодиоды которых соединяют встречно-параллельно и включают в цепь сравнения. При допустимом токе управляющего светодиода 25 мА ток срабатывания оптотранзистора не превышает 0.5 мА при сопротивлении внешнего резистора, подключаемого между базой и эмиттером, 1 Мом. Изменяя величину сопротивления этого резистора от 1.0 до 0.1 Мом, можно изменять уставку срабатывания от 0.5 до 2 мА.

В отсутствие задания на частоту вращения электродвигателя под действием сигналов смещения магнитные усилители закрыты, импульсы управления тиристорами с обеих групп преобразователя сняты.

При подаче сигнала задания открывается магнитный усилитель и подаются импульсы управления на соответствующую группу тиристоров, которая начинает работать в выпрямительном режиме с заданным напряжением на выходе.

После поступления команды на торможение или реверс электродвигателя ток в цепи сравнения меняет полярность, магнитный усилитель работающей группы закрывается, и ее переводят в инверторный режим с максимальным углом регулирования, при этом максимальная противоэдс преобразователя, складываясь с эдс якоря двигателя, обеспечивает быстрое гашение тока разряда индуктивности якорной цепи. Затем с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группы и включают вторую группу тиристоров также с максимальным углом регулирования (несмотря на то, что магнитный усилитель этой группы под действием сигнала обратной связи полностью открыт). При этом среднее значение напряжения в инверторном режиме второй группы заведомо выше или равно эдс двигателя, что необходимо для предотвращения недопустимых толчков тормозного тока при открытии неработавшей группы [2, с.19]. Затем напряжение инвертора снижают, пока эдс двигателя станет выше напряжения инверторной группы и она начнет пропускать тормозной ток двигателя, ограничиваемый в дальнейшем токовой отсечкой вступившего в работу магнитного усилителя. По окончании торможения и при задании на реверс вторая группа переходит в выпрямительный режим, разгоняя двигатель в противоположном направлении. При задании промежуточной частоты вращения двигателя после того, как при торможении напряжения задания и обратной связи сравняются, магнитный усилитель второй группы закрывается, и ее переводят опять на работу с максимальным углом регулирования, прерывая ток в тиристорах, после чего импульсы управления второй группой снимают и включают первую группу тиристоров преобразователя в выпрямительном режиме с новым заданным значением частоты вращения электродвигателя.

Так как время прохождения тока через вентиль определяется в основном величиной тока и индуктивностью якорной цепи [1, с.7, 8], величины пускового и тормозного токов, а также параметры якорной цепи для каждого конкретного электропривода известны, и принудительное прерывание тока в тиристорах каждый раз осуществляют при максимальном значении напряжения инверторной группы, независимо от частоты вращения электродвигателя, то при наладке электропривода несложно определить минимальную выдержку времени при указанных выше максимально возможных значениях токов, необходимую для разряда индуктивности якорной цепи, исключив тем самым применение специальных датчиков тока.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве управления тиристорами реверсивного преобразователя, содержащем две встречно-параллельно соединенные группы противофазно включенных тиристоров, источник питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы с амплитудой, ограниченной резистором и стабилизированной стабилитроном, включенными через выпрямительный мост, два вспомогательных тиристора, коммутируемых в противофазе напряжением источника питания, и два канала управления, каждый из которых содержит однофазный магнитный усилитель с самонасыщением и релаксационный генератор импульсов на однопереходном транзисторе с RC-цепью и двумя импульсными трансформаторами, первичные обмотки которых соединены последовательно со вспомогательными тиристорами и включены на выход однопереходного транзистора, а вторичные обмотки подключены к управляющим переходам силовых тиристоров, задающие обмотки управления магнитных усилителей соединены встречно и включены в цепь электрического сравнения напряжения задания частоты вращения и обратной связи по эдс электродвигателя.

Согласно изобретению в цепь сравнения последовательно с задающими обмотками включены встречно-параллельно соединенные управляющие светодиоды двух оптотранзисторов, через коллекторно-эмиттерные переходы которых к стабилитрону источника питания подключены цепи включения каналов управления, состоящие из шунтированных конденсатором последовательно соединенных резистора и управляющих светодиодов двух других оптотранзисторов, коллекторно-эмиттерный переход одного из которых включен последовательно с резистором RC-цепи своего канала управления, другого - через два развязывающих диода подключен параллельно светодиодам цепи включения и блокирующему конденсатору другого канала управления. Выход магнитного усилителя каждого канала управления через резистор и два других развязывающих диода подключен параллельно блокирующему конденсатору и к коллектору оптотранзистора, включенного последовательно с резистором RC-цепи.

Схема устройства управления тиристорами реверсивного преобразователя приведена на фиг.1.

От реверсивного преобразователя, содержащего две встречно-параллельно соединенные группы 1 и 2 противофазно включенных тиристоров, получает питание якорь 3 электродвигателя постоянного тока. К сети переменного тока, питающей преобразователь, через ограничивающий резистор 4 подключен выпрямительный мост 5 источника питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы, на выход которого включены последовательно соединенные стабилитрон 6 и другой ограничивающий резистор 7. К аноду стабилитрона 6, являющемуся общей точкой схемы управления, подключены катоды двух вспомогательных тиристоров 8 и 9, управляющие электроды которых через ограничивающие резисторы 10 и 11 включены на вход выпрямительного моста 5. От источника трапецеидального напряжения запитаны два канала 1.1 и 2.1 управления группами 1 и 2 преобразователя, каждый из которых содержит цепи рабочих обмоток магнитного усилителя 12, включенных в противофазе, с общим нагрузочным резистором 13 на выходе и релаксационный генератор импульсов на однопереходном транзисторе 14, с RC-цепью с резистором 15 и конденсатором 16 и импульсных трансформаторах 17 и 18, первичные обмотки которых подключены одними концами на выход транзистора 14, другими - к анодам вспомогательных тиристоров 8 и 9, а вторичные обмотки - к управляющим переходам силовых тиристоров. Задающие обмотки управления магнитных усилителей соединены встречно и включены в цепь электрического сравнения, выполненную на резисторах 19 и 20, 21, подключенных соответственно к якорю электродвигателя и на напряжение задания его частоты вращения. В цепь сравнения последовательно с задающими обмотками включены встречно-параллельно соединенные управляющие светодиоды двух оптотранзисторов 22.1 и 22.2, через коллекторно-эмиттерные переходы которых к стабилитрону 6 источника питания подключены цепи включения каналов управления, состоящие из шунтированных конденсатором 23 последовательно соединенных резистора 24 и управляющих светодиодов двух других оптотранзисторов 25 и 26. Коллекторно-эмиттерный переход оптотранзистора 25 включен последовательно с резистором 15, а оптотранзистора 26.1 - через два развязывающих диода 27 и 28 подключен параллельно соединенным последовательно светодиодам оптотранзисторов 25 и 26.2 и блокирующему конденсатору 29 канала управления 1.1, и оптотранзистора 26.2 - параллельно соединенным последовательно светодиодам оптотранзисторов 25 и 26.1 и блокирующему конденсатору 29 канала управления 2.1. Выход магнитного усилителя через резистор 30 и два развязывающих диода 31 и 32 подключен параллельно блокирующему конденсатору 29 и к коллектору оптотранзистора 25.

Резистором 15 RC-цепи устанавливают максимальный угол регулирования тиристоров, резистором 30 - минимальный. Конденсатор 23 и резистор 24 обеспечивают необходимую выдержку времени перед снятием импульсов управления с работавшей группы тиристоров при отключении оптотранзисторов 22, фиксирующих наличие и полярность тока в цепи сравнения. Резистор 20 служит для компенсации нелинейности в цепи сравнения и зоны нечувствительности магнитных усилителей.

В отсутствии задания на частоту вращения электродвигателя под действием сигналов смещения магнитные усилители 12 закрыты, импульсы управления тиристорами с обеих групп преобразователя сняты оптотранзисторами 25, блокирующие конденсаторы 29 через резисторы 33 заряжены до напряжения источника питания, запирая развязывающие диоды 31.

При подаче сигнала задания открывается магнитный усилитель 12 и подаются импульсы управления на соответствующую группу тиристоров, например на группу 2, которая начинает работать в выпрямительном режиме с заданным напряжением на выходе. При этом включившийся оптотранзистор 26.1 разряжает блокирующий конденсатор 29 и налагает запрет на включение канала управления 1.1, шунтируя светодиоды оптотранзисторов 25 и 26.2.

После поступления команды на торможение или реверс электродвигателя ток в цепи сравнения меняет полярность, магнитный усилитель 12 и оптотранзистор 22.2 канала управления 2.1 закрываются, и группа 2 переходит в инверторный режим с максимальным углом регулирования, определяемым величиной сопротивления резистора 15. Затем с выдержкой времени отключаются оптотранзисторы 25, снимая импульсы управления тиристорами группы 2, и 26.1, снимая запрет на включение канала 1.1. Так как оптотранзистор 22.1 к этому моменту был включен, включаются оптотранзисторы 26.2, налагая запрет на работу канала управления 2.1, и 25, подавая импульсы управления на тиристоры группы 1. Несмотря на то, что под действием сигнала обратной связи магнитный усилитель 12 канала управления 1.1 полностью открыт, его выход блокирован разряженным конденсатором 29, и группа 1 начинает работать с максимальным углом регулирования. По мере заряда конденсатора 29 угол регулирования уменьшается, и когда эдс двигателя станет выше напряжения инверторной группы 1, она начинает пропускать тормозной ток двигателя, ограничиваемый в дальнейшем токовой отсечкой вступившего в работу магнитного усилителя, так как зарядившийся конденсатор 29, запирая своим напряжением развязывающий диод 31, уже не блокирует выход магнитного усилителя.

По окончании торможения и при задании на реверс группа 1 переходит в выпрямительный режим, разгоняя двигатель в противоположном направлении.

При задании промежуточной частоты вращения двигателя после того, как при торможении напряжение обратной связи по эдс двигателя сравняется и станет несколько ниже напряжения задания, магнитный усилитель 12 группы 1 закрывается, и она начинает работать с максимальным углом регулирования, прерывая ток в тиристорах. По окончании выдержки времени импульсы управления тиристорами группы 1 снимаются, включается группа 2, и так как конденсатор 29 был разряжен, преобразователь плавно, без толчков тока, переходит в выпрямительный режим с новым заданным значением частоты вращения электродвигателя.

Аналогично устройство управления преобразователя работает при сбросе нагрузки двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве управления тиристорами реверсивного преобразователя, содержащем группу противофазно включенных симметричных тиристоров, источник питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы с амплитудой, ограниченной резистором и стабилизированной стабилитроном, включенными через выпрямительный мост, два вспомогательных симметричных тиристора, коммутируемых в противофазе напряжением источника питания, а также два импульсных трансформатора, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам силовых тиристоров, и однопереходной транзистор релаксационного генератора импульсов, являющиеся общими для двух каналов управления, каждый из которых содержит однофазный магнитный усилитель с самонасыщением и RC-цепь релаксационного генератора, согласно изобретению импульсные трансформаторы имеют по две первичные обмотки, включенные в цепь заряда конденсаторов RC-цепей разных каналов управления через противофазно включенные вспомогательные тиристоры. В цепь электрического сравнения напряжений задания частоты вращения и обратной связи по эдс электродвигателя последовательно с соединенными встречно задающими обмотками управления магнитных усилителей включены встречно-параллельно соединенные управляющие светодиоды двух оптотранзистров, через коллекторно-эмиттерные переходы которых к стабилитрону источника питания подключены цепи включения каналов управления, состоящие из шунтированных конденсатором последовательно соединенных резистора и управляющих светодиодов двух других оптотранзисторов, коллекторно-эмиттерный переход одного из которых включен последовательно с резистором RC-цепи своего канала управления, другого - через два развязывающих диода подключен параллельно светодиодам цепи включения и блокирующему конденсатору другого канала управления. Выход магнитного усилителя каждого канала управления через резистор и два других развязывающих диода подключен параллельно блокирующему конденсатору и к коллектору оптотранзистора, включенного последовательно с резистором RC-цепи.

Схема устройства управления тиристорами реверсивного преобразователя приведена на фиг.2.

От реверсивного преобразователя, содержащего группу 1 противофазно включенных симметричных тиристоров, получает питание якорь 3 электродвигателя постоянного тока. К сети переменного тока, питающей преобразователь, через ограничивающий резистор 4 подключен выпрямительный мост 5 источника питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы, на выход которого включены последовательно соединенные стабилитрон 6 и другой ограничивающий резистор 7. К аноду стабилитрона 6, являющемуся общей точкой схемы управления, подключены катоды двух вспомогательных симметричных тиристоров 8 и 9, управляющие электроды которых через ограничивающие резисторы 10 и 11 включены на вход выпрямительного моста 5. От источника трапецеидального напряжения запитаны базовая цепь однопереходного транзистора 14 и два канала управления 1.1 и 1.2 тиристорами преобразователя, каждый из которых содержит цепи рабочих обмоток магнитного усилителя 12, включенных в противофазе, с общим нагрузочным резистором 13 на выходе и RC-цепь с резистором 15 и конденсатором 16, в цепь которого через вспомогательные тиристоры 8 и 9 включены первичные обмотки двух импульсных трансформаторов 17 и 18, их вторичные обмотки подключены к управляющим переходам силовых тиристоров. Вторая пара первичных обмоток тех же трансформаторов включена в схему другого канала управления. Задающие обмотки управления магнитных усилителей соединены встречно и включены в цепь электрического сравнения, выполненную на резисторах 19 и 20, 21, подключенных соответственно к якорю электродвигателя и на напряжение задания его частоты вращения. В цепь сравнения последовательно с задающими обмотками включены встречно-параллельно соединенные управляющие светодиоды двух оптотранзисторов 22.1 и 22.2, через коллекторно-эмиттерные переходы которых к стабилитрону 6 источника питания подключены цепи включения каналов управления, состоящие из шунтированных конденсатором 23 последовательно соединенных резистора 24 и управляющих светодиодов двух других оптотранзисторов 25 и 26. Коллекторно-эмиттерный переход оптотранзистора 25 включен последовательно с резистором 15, а оптотранзистора 26.1 - через два развязывающих диода 27 и 28 подключен параллельно соединенным последовательно светодиодам оптотранзисторов 25 и 26.2 и блокирующему конденсатору 28 канала управления 1.1, и оптотранзистора 25.2 - параллельно соединенным последовательно светодиодам оптотранзисторов 24 и 25.1 и блокирующему конденсатору 29 канала управления 1.2. Выход магнитного усилителя 12 через резистор 30 и два других развязывающих диода 31 и 32 подключен параллельно блокирующему конденсатору 29 и к коллектору оптотранзистора 25.

Резистором 15 RC-цепи устанавливают максимальный угол регулирования тиристоров, резисторам 30 - минимальный. Конденсатор 23 и резистор 24 обеспечивают необходимую выдержку времени перед снятием импульсов управления, поступавших от работавшего канала управления, при отключении оптотранзисторов 22, фиксирующих наличие и полярность тока в цепи сравнения. Резистор 19 служит для компенсации нелинейности в цепи сравнения и зоны нечувствительности магнитных усилителей.

В отсутствии задания на частоту вращения электродвигателя под действием сигналов смещения магнитные усилители 12 закрыты, импульсы управления тиристорами сняты оптотранзисторами 25, блокирующие конденсаторы 29 через резисторы 33 заряжены до напряжения источника питания, запирая развязывающие диоды 32.

При подаче сигнала задания открывается магнитный усилитель 12 и подаются импульсы управления тиристорами от соответствующего канала управления, например от канала 1.2. Преобразователь начинает работать в выпрямительном режиме с заданным напряжением на выходе. При этом включившийся оптотранзистор 26.1 разряжает блокирующий конденсатор 29 и налагает запрет на работу канала управления 1.1, шунтируя светодиоды оптотранзисторов 25 и 26.2.

После поступления команды на торможение или реверс электродвигателя ток в цепи сравнения меняет полярность, магнитный усилитель 12 и оптотранзистор 22.2 канала управления 1.2 закрываются и преобразователь переходит в инверторный режим работы с максимальным углом регулирования, определяемым величиной резистора 15. Затем с выдержкой времени отключаются оптотранзистор 25, снимая импульсы управления канала 1.2, и оптотранзистор 26.1, снимая запрет на включение канала 1.1. Так как оптотранзистор 22.1 к этому моменту был включен, включаются оптотранзисторы 26.2, налагая запрет на работу канала управления 1.2, и 25, подавая импульсы управления на тиристоры от канала 1.1, сдвинутые относительно импульсов канала 1.2 на 180° эл. Несмотря на то, что под действием сигнала обратной связи магнитный усилитель 12 канала 1.1 полностью открыт, его выход блокирован разряженным конденсатором 29, и преобразователь начинает работать с максимальным углом регулирования и полярностью напряжения инвертора, противоположной при работе от канала 1.2. По мере заряда конденсатора 29 угол регулирования уменьшается, и когда эдс двигателя станет выше напряжения инвертора, преобразователь начинает пропускать тормозной ток двигателя, ограничиваемый в дальнейшем токовой отсечкой вступившего в работу магнитного усилителя, так как зарядившийся конденсатор 29, запирая своим напряжением развязывающий диод 32, уже не блокирует выход магнитного усилителя.

По окончании торможения и при задании на реверс преобразователь переходит в выпрямительный режим, разгоняя двигатель в противоположном направлении.

При задании промежуточной частоты вращения двигателя после того, как при торможении напряжение обратной связи по эдс двигателя сравняется и станет несколько ниже напряжения задания, магнитный усилитель 12 канала 1.1 закрывается, и преобразователь начинает работать с максимальным углом регулирования, прерывая ток в тиристорах. По окончании выдержки времени импульсы управления тиристорами от канала 1.1 снимаются, включается в работу канал управления 1.2, и так как конденсатор 29 был разряжен, преобразователь плавно, без толчков тока, переходит в выпрямительный режим с прежней полярностью и новым заданным значением частоты вращения электродвигателя.

Аналогично устройство управления преобразователем работает при сбросе нагрузки двигателя.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ управления тиристорами реверсивного преобразователя для питания якорей цепи электродвигателя постоянного тока с раздельным управлением двумя встречно-параллельно включенными группами тиристоров, фазовое регулирование каждой из которых осуществляют от магнитного усилителя с электрическим сравнением напряжения задания и напряжения обратной связи, пропорционального частоте вращения электродвигателя, отличающийся тем, что в отсутствие задания сигналами смещения закрывают магнитные усилители и снимают импульсы управления обеими группами, при появлении задания подают импульсы управления на соответствующую группу тиристоров, включая ее в выпрямительном режиме, после команды на торможение или реверс работающую группу переводят в инверторный режим с максимальным углом регулирования, с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группы и включают вторую группу тиристоров также с максимальным значением угла регулирования, величину которого затем снижают, пока эдс двигателя станет выше среднего значения напряжения инверторной группы, начинающей пропускать тормозной ток двигателя, ограничиваемый в дальнейшем токовой отсечкой, по окончании торможения при реверсе вторую группу переводят в выпрямительный режим, а при переходе на пониженную скорость после достижения двигателем заданной частоты вращения вторую группу опять переводят на работу с максимальным углом регулирования, с выдержкой времени снимают импульсы управления этой группой и включают первую группу тиристоров в выпрямительном режиме с новым заданным значением частоты вращения электродвигателя.

2. Устройство управления тиристорами реверсивного преобразователя для питания якорей цепи электродвигателя постоянного тока, содержащее две встречно-параллельно соединенные группы противофазно включенных тиристоров, источник питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы с амплитудой, ограниченной резистором и стабилизированной стабилитроном, включенными через выпрямительный мост, два вспомогательных тиристора, коммутируемых в противофазе напряжением источника питания, и два канала управления, каждый из которых содержит однофазный магнитный усилитель с самонасыщением и релаксационный генератор импульсов на однопереходном транзисторе с RC-цепью и двумя импульсными трансформаторами, первичные обмотки которых соединены последовательно со вспомогательными тиристорами и включены на выход однопереходного транзистора, а вторичные обмотки подключены к управляющим переходам силовых тиристоров, задающие обмотки управления магнитных усилителей соединены встречно и включены в цепь сравнения напряжения задания частоты вращения и обратной связи по эдс электродвигателя, отличающееся тем, что в цепь сравнения последовательно с задающими обмотками включены встречно-параллельно соединенные управляющие светодиоды двух оптотранзисторов, через коллекторно-эмиттерные переходы которых к стабилитрону источника питания подключены цепи включения каналов управления, состоящие из шунтированных конденсатором последовательно соединенных резистора и управляющих светодиодов двух других оптотранзисторов, коллекторно-эмиттерный переход одного из которых включен последовательно с резистором RC-цепи своего канала управления, другого - через два развязывающих диода подключен параллельно светодиодам цепи включения и блокирующему конденсатору другого канала управления, а выход магнитного усилителя каждого канала управления через резистор и два других развязывающих диода подключен параллельно блокирующему конденсатору и к коллектору оптотранзистора, включенного последовательно с резистором RC-цепи.

3. Устройство управления тиристорами реверсивного преобразователя для питания якорей цепи электродвигателя постоянного тока, содержащее группу противофазно включенных симметричных тиристоров, источник питания цепей управления напряжением трапецеидальной формы с амплитудой, ограниченной резистором и стабилизированной стабилитроном, включенными через выпрямительный мост, два вспомогательных симметричных тиристора, коммутируемых в противофазе напряжением источника питания, а также два импульсных трансформатора, вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам силовых тиристоров, и однопереходной транзистор релаксационного генератора импульсов, являющийся общим для двух каналов управления, каждый из которых содержит однофазный магнитный усилитель с самонасыщением и RC-цепь релаксационного генератора, отличающееся тем, что импульсные трансформаторы имеют по две первичные обмотки, включенные в цепь заряда конденсаторов RC-цепей разных каналов управления через противофазно включенные вспомогательные тиристоры, в цепь электрического сравнения напряжения задания частоты вращения и обратной связи по эдс электродвигателя последовательно с соединенными встречно задающими обмотками управления магнитных усилителей включены встречно-параллельно соединенные управляющие светодиоды двух оптотранзисторов, через коллекторно-эмиттерные переходы которых к стабилитрону источника питания подключены цепи включения каналов управления, состоящие из шунтированных конденсатором последовательно соединенных резистора и управляющих светодиодов двух других оптотранзисторов, коллекторно-эмиттерный переход одного из которых включен последовательно с резистором RC-цепи своего канала управления, другого - через два развязывающих диода подключен параллельно светодиодам цепи включения и блокирующему конденсатору другого канала управления, а выход магнитного усилителя каждого канала управления через резистор и два других развязывающих диода подключен параллельно блокирующему конденсатору и к коллектору оптотранзистора, включенного последовательно с резистором RC-цепи.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru