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

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОт:СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 111739707 4(23) П риоритет -Опубликовано 05 06 80, Бюллетень21 по делает иэобретеиий и открытий(53) УДК 621. ,314. 27 (088,8) Дата опубликования описания Ов,06,80 М, Е, Гольц и В, М, Остреров(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ МОСТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к области преобразовательной техники и ьюжет найти применение в управлении тиристорами импульсных преобразователей с широтно-импульсной модуляцией,5Известен способ управления тиристорами электропривода постоянного токас мостовым тиристорным импульсным преобразователем, состоящий в том, что длявращения двигателя в одну сторону вклюОчают одну из пар тиристоров моста им-пульсного преобразователя в каждый такткоммутации, а отключают каждый из этихтиристоров поочередно через такт 1Однако при реализации такого способа происходит увеличение установленноймощности коммутирующих элементов,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является способуправления тиристорами импулсьного пре Ообразователя с широтно-импульсной модуляцией и устройство для его осуществления, Способ состоит в том, что длявращения двигателя в одну сторону включают первую пару тиристоров моста преобразователя в каждый такт коммутации, а отключают каждый из этих тиристоров поочередно через такт, для торможения двигателя включают нервуо пару тиристоров, отключая вторую пару, и включают тиристоры цепи отбора энергии,Реализация этого способа происходит в устройстве, содержащем мостовой тиристорный импульсный преобразователь, цепь отбора энергии которого состоит из резистора, подключенного двумя встречно- параллельными тиристорами параллельно якорю двиГателя, широтно-импулсьный модулятор, выполненный на двух пороговых элементах, тактовом генератореимпульсов и триггере со счетным входом, два индикатора широтно-модулированных импульсов, импульсные усилители, датчик режима рекуперации 2Однако при реализации указанного способа управления в режиме торможения с максимальной частотой вращения до некоторой частоты вращения того же направ-ления один из тиристоров цепи отбораэнергии, 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 включе - Ния тиристоров, и, кроме того, не позволяет уменьшить значение сопротивлениярезистора цепи отбора энергии ниже определенной величины,Цель изобретения - повышение надежности устройства и снижение установлен 15ной мощности коммутирующих алементов.Поставленная цель достигается тем,что в известном способе управления тиристорами мостового преобразователя20постоянного тока, состоящем в том, чтодля вращения двигателя в одну сторонувключают одну из пар тиристоров моста в каждый такт коммугации,отключают каждый из этих тиристоров поочеред25но-через такт, а для торможения двигателя включают другую пару тиристоров,отключая выше указайную пару тиристоров и включают тиристоры цепи отбораэнергии," включение 1 иристбров цепи отбора "ажргии производят одновременно сотключением" второго иэ двухтиристоров одной из пар тиристоров моста, апри торможении двигателя до" включениядругой пары тиристоров моста вновь35включают и отключают тиристоры первойпары,Данный способ реализован устройствоМ, содержащим мостовой тиристорныйим пульсный преобразователь, цепь от 40бора энергии которого состоит из резистора, подключенного двумя встречно-па" "раллельными тиристорами к якорю двигателя, широтно-импульсный модулятор, выполненный на двух пороговых элементах,тактовом генераторе импульсов, и счет "=ибо"1 рйггере; два индикатора Широтно-модулированных импульсов, импульсные уси"Мители для управленйя тиристорами мостаи тиристорами цепи отбора энергии,50дополнительно снабженным двумя группами элементов И, содержащих по дваэлемента И каждая, тремя алементамиИЛИ, двумя формирователямиймйуВсов,определенной длительности, индивидуальным элементом И, причем между выходом каждого порогового элемента модулятора и входами соответствующйх" уТжлителей импульсов включены последователь 7 фно первый элемент ИЛИ, первый и второйалементы И первой группы и второй элемент ИЛИ, первый и второй элемент Ивторой группы соответственно, к выходукаждого из индикаторов широтно-модулированных импульсов подключено по одномуформирователю импульсов определеннойдлительности, причем прямые выходы упомянутых формирователей импульсов соединены через третий алемент ИЛИ с одним входом индивидуального элемента И,другой вход которого соединен с третьимвыходом генератора тактовых импульсов,а выход индивидуального элемента И соединен со взводамипервого и второго логического элемента ИЛИ, инверсный выходпервого формирбвателя импульсов определенной длительности подключен ко входу первого элемента И второй группы,инверсный выход второго формирователяимпульсов йодключен ко входу первогоалемента И первой группы, выходы двухтрйггеров первого индикатора широтномодулированных импульсов подключены кдвум 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 дляуправления тиристорным импульсным преобразователем,Тиристорный импульсный преобразователь 1 фиг, 1) содержит тиристоры 1-4моста, встречно-параллельно соединенные тиристоры 5 и 6, обеспечивающиеподключение резистора отбора энергии 7параллельно якорю двигателя 8, Диоды9-12 образуют обратный мост, а дроссели 13 и 14 являются выходными алеметтами устройства выключения тиристоров, Устройство для управления (фиг,2)ьсодержит широтно-импульсный модулятор18, состоящий из тактового генератора16 импульсов и двух пороговых элементов 17 и 18, Тактовый генератор 16имеет три выхода, на первом выходе подключенном к пороговым элементам 17 и18 появляются импульсы напряжения пилообразной формы с прямоугольным выбросом .в начале периода, На втором выходе, подключенном к триггеру 19 сосчетным входом импульсы соответствуютпереднему фронту прямоугольного выброса,а на третьем выходе - заднему фронтупрямоугольного выброса.739707 5Выход каждого из пороговых элемен,тов 17 и 18 через первый и второй логические элементы 20 и 21 ИЛИ и черезпервый и второй логические элементы22 и 23 И первой группы и элементы24 и 25 И второй группы соединены сусилителями 26-29 импульсов, Крометого, к выходу каждого из первых элементов 22 и 24 И подсоединено по индикатору 30 и 31 импульсов,1 ОКаждый из индикаторов 30 и 31 содержит по два последовательно соединенных, симметричных триггера, соответственно 32 и 33, 34 и 35 и по логическому элементу 36 и 37 И, к одному вхо 15ду которых подключен датчик 38 режима рекуперации. К выходу каждого логического элемента 36 и 37 И, являющихсявыходным звеном. индикатора 30 и 31 широтно-модулированных иМпульсов подсое 20динены усилители 39 и 40 импульсов.К двум входам каждого второго элемента 23 и 25 И подсоединены инверсные выходы триггеров 32-35, К выходу25каждого из индикаторов 30 и 31 широтно-модулированных импульсов, кроме того,подключено по одному формирователю 41и 42 импульсов определенной длительности,ЭОПрямые выходы формирователей 41и 42 импульсов подключены к третьемулогическому элементу 43 ИЛИ, а инверсные выходы формирователей - ко второму вхойу логического элемента 22 и24 И,35Выход третьего элемента 43 ИЛИ соединен с одним входом индивидуальногоэлемента 44 И, второй вход которогоподключен к третьему выходу генератора тактовых;импульсов 1 6, Выход индивидуального10элемента 44 И подключен к одним входампервого и второго логических элементов20 и 21 ИЛИ.Работа устройства заключается вследующем,При включении тиристоров 1 и 2 двигатель 8 вращается в одну сторону, привключении тиристоров 3 .и 4 двигатель. изменяет направление вращения на противоположное, Первоначально якорь двигате-ля вращается с номинальной частотой вращения, при этом в работе находятся тиристоры 1 и 2, которые включаютсяодновременно в начале периода коммутации,затем в конце периода отключается один, 5из них, например, тиристор 1.В начале второго периода вновь псдаются управляющие импульсы на тирис 6торы 1 и 2,по окончании периода отключается другой тиристор 2,При необходимости снижения скоростивращения прекращается подача управляющихимпульсов на тиристоры 1 и 2 и последвух очередных коммутаций, после отключения второго тиристора, включается тиристор 5, Якорный ток продолжает проходить замыкаясь через резистор 7 и тиристор 5, благодаря электромагнитнойэнергии, накопленной на индуктивностях,/В следующий такт коммутации вновьвключаются тиристоры 1 и 2, при этомтиристор 5 отключается, так как к нему прикладывается напряжение источникапитания в обратном направлении, Черездва такта после включения тиристоров 1и 2 последние отключаются, причем послеэтого отключения тиристоры 5.и 6, шунтирующие якорь, не включаются, а включаются тиристоры 3 и 4, При включениитиристоров 3 и 4 начинается процесс торможения, Так как ЭДС якоря направленасогласно с напряжением источника, токякоря быстро достигает уровня отсечки, при этом прекращается подача управляющих импульсов на тиристоры 3 и 4,После отключения этих двух тиристоров3 и 4 включается тиристор 6, ток якорязамыкается через резистор 7 часть энергии двигателя рассеивается в резисторе7, при этом ток якоря двигателя 8, замыкаясь через резистор 7, уменьшается, После снижения тока ниже уровня токоограничения вновь включаются тиристоры 3 и4, при этом тиристор 6 отключается и токякоря вновь возрастает, Описанные циклыпереключения тиристоров продолжаются дотех пор, пока скорость вращения двигателя,снизится до значения, соответствующего установленной величине, Ток якоряуменьшится и управляющиеимпульсы вновьначнут поступать на тиристоры 1 и 2, Подача управляющих импульсов на тиристоры3 и 4 осуществляется в порядке, аналогичном описанному, т,е, вводится дополнительное включение тиристоров 3 и 4 после отключения которых тиристор 6 невключается, и только после отключениятиристоров 3 и 4, когда импульс управленияна тиристор 6 не подается, включаются.тиристоры 1 и 2,Описанный порядок переключения тиристоров целесообразно испольэовать тольков режимах рекуперации кинетической энергии двигателя и приводимого им механизма, т,е, при работе двигателя во второмквадрате при токе 3)Д ток ограничен.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, управляющие тиристорами 1-4 моста преобразователя,оВ режиме рекуперации энергии при торможении, когда скорость вращения цвигателя 8 сохраняет прежнее направление, ток авигателя 8 достигает уровня отсеч 15 ки 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 длительность широтно-модулированных импульсов станет равной нулю и в момент отключения второго тиристора 2 из двух тиристоров 1 и 2 или 3 из двух тиристоров 3 и 4 оцного направления на инверсном выходе второго триггера 33 или 35 будетлогическая "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 индикатора импульса вызывает срабатывание импульсного усилителя 39 или 40 управляющего тиристором 5 или 6 цепи отбора энергии35 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 на одном входе индивидуального логического элемента 44 И, второй Вход 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 5 и 6 цепи отбора энергии, В55 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 тиристора5, или 6 цепи отбора энергии не произойдет, при этом также не происходит идополнительного принудительного включения рабочих тиристоров 1-4 преобразователя,Таким образом, при реализации данного способа с помощью рассмотренногоустройства предоставляется возможностьповысить надежность путем исключенияаварийных режимов и синзить установленную мощность коммутирующих устройств,Формула изобретения1. Способ управления тиристорамимостового преобразователя постоянноготока, соцержашего в себе тиристоры цепиотбора энергии, состоящий в том, что длявращения двигателя в одну сторону включают одну из пар тиристоров моста в каждый такт коммутации, отключают каждыйиз этих тиристоров поочередно через такт,а для торможения двигателя включаютдругую пару тиристоров, отключая вышеуказанную пару тиристоров, и включаюттиристорыцепи отбора энергии, о т л ич а ю ш и й 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 изпар тиристоров моста, а при торможеяидвигателя до включения другой пары тиристоров моста вновь включают и отключаюттиристоры первой пары,2, Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее мостовой тиристорный преобразователь, цепь отбораэнергии которого, подключенная параллельно якорю двигателя, состоит из резистораи цвух встречно-,параллельно включенныхтиристоров, широтно-импульсный модулятор, выполненный на двух пороговых элементах, генераторе тактовых импульсов стремя выходами и триггере со счетнымвходом, два индикатора широтно-модулированных импульсов, каждый из которыхсодержит в себе по два 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 Ипричем 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 импульсов подключено по одному формирователю 10 импульсов определенной длительности,причем прямые выходы упомянутых форми рователей импульсов соединены через третий элемент ИЛИ с одним входом индивидуального элемента И, другой вход которо 45 го соединен с третьим выходом генератора тактовых импульсов, а выход индиви- В дуального элемента И соединен со входами первого и второго логического элемента ИЛИ, инверсный выход первого формис 10рователя 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-модулилоынных импульсов подключены к двум входам второго элемента И первой группы,Истник информапии,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 221118, кл, Н 02 р Ы 06, 1967 2. Авторское свидетельство СССР421096, кл, Н 02 р 5/06, 1969.739707фм,аз3085/10 Тираж 7 ЦНИИПИ Государ по делам изоб 113035, Москва, 583 Подписное ственного комитета СССР ретеннй и открытий Ж-ЗВ, Раушская набд, 4/ фнилал ППЛ "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель А, Калиниченкоктор Н, Шильникова Техред М. Петко Корректор Г, Решетник