Способ управления тиристорами широтно-импульсного преобразователя и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советсккксоциалист ическккРеслублнк(51) М. 1:,Н 02 Р 13/16 Государствеииай комитет Опубликовано 15.08.81. Ьюллетень 30Дата опубликования описания 25.08.81(53) УДК 621.316, .718 (088.8) йо делан иэобретеиий и открытий(54) СПОСОБ УПРАВ,1 ЕНИ 511 с Р АСТОРАМИ ШИРОТНОИМ 11 У т 1 ЬСНОГО ПРЕ"БРА ЗОВ-гг(Я И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 1 Ц 1.СТВ,г 1 ЕНИ 51Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в тиристорных импульсных усилителях могцности электроприводов постоянного тока с гпиротно-импульсной мОдуляцией.5Известен способ управления тиристорами импульсного усилителя мощности, в котором осуществляют поочередную коммутацию таким образом, что два тиристора каждой пары тиристоров, обеспечивающих одно направление вращения привода, вы ключают поочередно через такт, а включают указанные два тиристора в каждом такте коммутации одновременно 11.Недостатком такого способа управления является низкий коэффициент заполнения токовой диаграммы в динамических режимах, что обусловлено снижением эквивалентной частоты коммутации при токоограничении, особенно в тормозных режимах, когда эквивалентная частота коммутации снижается не менее, чем в три раза. 20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ управления тиристорами широтно-и,:ульсного преобразователя, работающего на двигатель постоянного тока, состояпий в том, что в двигательном режиме работы осуществляют поочередную коммутацию рабочих тиристоров, в тормозном режиме в каждом такте включают и отключаот один из рабочих тиристоров 2.Способ реализуется устройством, содержащим импульсный генератор с выходом импульсов пилообразного напряжения и выходом тактовых прямоугольных импульсов, два пороговых устройства, соединенные с выходом пилообразного напряжения генератора, симметричный триггер, соединенный свои. счетньм входом с выходом тактовых прямоугольных импульсов, а прямым и инверсным выходом -- с усилителями импульсов коммутирующих тиристоров, усилители импульсов рабочих тиристоров, индикатор режима и логический блок управляемого динамического торможения.При известном способе управления в двигательном режиме максимальное значение отпосстельной длительности импульсов широтно-импульсного модулятора, поступающих для управления тиристорами р "1.Обусловлено это тем, что в течение времени протекания процесса в коммутирующемустройстве рабочие тиристоры не могутбыть включены без нарушения условий коммутации.Недостатком данного способа управления тиристорами реверсивного импульсногоусилителя мощности является недоиспользование двигателя по моменту, обусловленное низким коэффициентом заполнения токовой диаграммы в тормозных режимах,вызванное скачкообразным изменейием токав момент окончания этапа управляемого динамического торможения и начала этапаторможения противовключения,Цель изобретения -- улучшение энергетических показателей.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу управления тиристорамиширотно-импульсного преобразователя, работающего на двигатель постоянного тока,в тормозном режиме уменьшают длительность интервала между отключением и очередным включением рабочих тиристоров ипри максимальном значении модулируемогосигнала очередной тиристор включают одновременно с отключением предыдущего тиристора.А также тем, что в устройство управления тиристорами импульсного усилителямощности электропривода постоянного токас широтно-импульсной модуляцией, содержащее импульсный генератор с выходомимпульсов пилообразного напряжения и выходом тактовых прямоугольных импульсов,два пороговых элемента, соединенные с выходом пилообразного напряжения генератора, симметричный триггер, соединенныйсвоим счетным входом с выходом тактовыхпрямоугольных импульсов, а прямым и инверсным выходами с усилителями импульсовкоммутирующих тиристоров, усилители импульсов рабочих тиристоров, индикатор режима и логический блок управляемого динамического торможения, введены формирователь паузы, синхронизированный импульсным генератором, логический элементИ - НЕ и два логических элемента И, причем ко входам логического элемента И - НЕподключены выходы формирователя паузыи индикатора режима, каждый элемент Исоединен своим входом с выходом соответствующего порогового элемента, а другим -с выходом элемента И - НЕ, а выходы логических элементов И соединены через блокдинамического торможения со входами усилителей импульсов рабочих тиристоров.На фиг. 1 приведена схема устройствадля управления тиристорами импульсногоусилителя мощности; на фиг. 2 - временные диаграммы работы тиристоров усилителя мощности и элементов схемы управления.Устройство содержит широтно-импульсный модулятор, образованный генератором 5 о 15 зо 25 зс 35 40 45 50 55 тактовых импульсов 1 и одним из пороговых элементов 2 (3), вырабатывающий на выходе усилителей 4 и 5 (6 и 7) импульсов, управляющих одной парой рабочих тиристоров, управляющие импульсы. Максимальную длительность импульсов напряжения на нагрузке ограничивают на указанном пределе, используя формирователь 8 паузы, логический элемент И - НЕ 9 и логические элементы И 10(11). В двигательном режиме работы привода на выходе индикатора 12 режима сигнал логической единицы, сигнал формирователя паузы через логический элемент И - НЕ 9 поступают на входы логических элементов И 0(1) и ограничивают наибольшую относительную длительность импульсов, поступающих на усилители 4 и 5 (6 и 7) импульсов рабочих тиристоров. Счетный вход симметричного триггера 13 соединен с тактовым выходом генератора 1, а каждый из выходов триггера 13 - прямой и инверсный подключены к усилителям 14 и 15 импульсов, которые выключают коммутирующие тиристоры. Блок управляемого динамического торможения, в который входят логические элементы6 - 21, в двигательном режиме обеспечивает одновременное поступление импульсов на два усилителя импульсов рабочих тиристоров.На фиг. 26 показана форма импульсов па выходе порогового элемента 2. В двигательном режиме при максимальном входном сигнале (на вход порогового элемента поступают импульсы пилообразной формы, показанные на фиг. 2 а), на фиг. 2 в показаны выходные импульсы формирователя 6 паузы, на фиг. 2 г -- импульсы на выходе логического элемента И 10(11).В общем случае процесс торможения состоит из двух этапов: первого, в течение которого ЭДС двигателя превышает значения произведения тока отсечки на сопротивления якорной цепи Е ) З Ки второго, в течение которого ЭДС двигателя недостаточны для поддержания тока на уровне тока отсечки (ЕЭ, . К я, ). В течение первого этапа осуществляется режим управляемого динамического торможения, при котором каждый период коммутации состоит из двух интервалов - интервала рекупеоации и интервала динамического торможения без дополнительного сопротивления в якорной цепи, изменение относчтельной длительности указанных интервалов позволяет. на определенной области изменения скорости привода (ЭДС двигателя) поддерживать неизменным значение тока якоря. На втором этапе, когда включаются оба рабочих тиристора, осуществляется режим управляемого противовключения, при котором каждый период коммутации состоит из двух интервалов - интервала противовключения и интервала динамического торможения без дополнительного сопротивления в якорной цепи. Условием полного использования дви 855928гателя по моменту в тормозном решении есть отсутствие скачков тока при окончании одного этапа в начале другого. Сохранение током одного и того же значения при изменении этапов торможения может осуществляться только при условии эквивалентности режима, которым заканчивается этап управляемого динамического торможения, режиму, которым начинается этап управляемого торможения противовключением. Режим управляемого торможения противовклю.1 о чением начинается при относительной длительности управляющих импульсов, равной нулю. Для того, чтобы рех;им управляемого динамического торможения был ему эквивалентен, относительную продолжительность включения каждого из тиристоров в 5 режиме торможения доводят до единицы. В тормозном режиме в каждом такте включают только один из рабочих тиристоров и изменяют относительное значение интервала времени между очередным включением тиристора и его отключением от нуля до значения соответствующего длительности рабочего участка пилообразного напряжения (0,99 - 0,95). Включение только одного тиристора в каждом такте обеспечивается блоком управляемого динамического тор можения. В тормозном режиме на выходе элемента И - НЕ 9 логическая единица и сигнал формирователя паузы не ограничивают относительное значение максимальной длительности широтно-модулированных импульсов на выходе логического элемента 10(11) на уровне 0,7 - 0,8. В этом режиме длительность широтно-модулированных импульсов на выходе элемента И 10(11) изменяется в соответствии с выходом порогового элемента 2 от 0 до 0,990 - 0,995. Одновременно уст- з 5 ройство управляемого динамического торможения обеспечивает в этом режиме блокировку в каждом такте одного из усилителей 4 или 5 импульсов. При этом в каждом такте включают только один рабочий тиристор, тот, который выключается при оче редном включении тиристора коммутирующего устройства. Интервалы работы тиристоров в режиме торможения при максимальном входном сигнале на входе порогового устройства модулятора отмечены на фиг, 2 ж и з. В тормозном режиме коэффициент за 45 полнения импульсов, управляющих рабочими тиристорами, доводят практически до единицы, что позволяет повысить использование двигателя в тормозных режимах. Формула изобретения 1. Способ управления тиристорами широтно-импульсного преобразователя, работающего на двигателе постоянного тока,состоящий в том, что в двигательном режиме работы осуществляют поочередную коммутацию рабочих тиристоров, в тормозномрежиме в каждом такте включают и отключают один из рабочих тиристоров, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в тормозном режиме уменьшают длительность интервала между отключением и очередным включениемрабочих тиристоров и при максимальномзначении модулируемого сигнала очереднойтиристор включают одновременно с отключением предыдущего тиристора.2. Устройство для управления тиристорами широтно-импульсного преобразователя,содержащее генератор с выходом импульсовпилообразного напряжения и выходом тактовых прямоугольных импульсов, два пороговых элемента, соединенные с выходом пилообразного напряжения генератора, симметричный триггер, соединенный своим счетным входом с выходом тактовых прямоугольных импульсов, а прямым и инверсным выходами - с усилителями импульсов коммутирующих тиристоров и с логическим блоком динамического торможения, усилителиимпульсов рабочих тиристоров, индикаторрежима и логический блок управляемого динамического торможения, отличающеесятем, что в него введены формирователь паузы, логический элемент И - НЕ и два логических элемента И, причем ко входам логического элемента И - НЕ подключены выходы формирователя паузы и индикаторарежима, каждый из элементов И соединенодним своим входом с выходом соответствующего порогового элемента, а другим -с выходом элемента И - НЕ, а выходы логических элементов И соединены через блокдинамического торможения со входами усилителей импульсов рабочих тиристоров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гольц М. Е, и др. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. М.,Энергия, 1972, с. 58 - 61.2. Авторское свидетельство СССР позаявке2500897/24-07, кл. Н 02 Р 13/16,1977.)С Государственного к 1 ам изобретений и (ва, Ж - 35, Раушс Патент, г. Ужгоро митета открыт ая набул. П я Коррект Подписи СССР