Устройство для импульсного регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока

ОП ИСАКИИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическиРеспубликнпе аелвм эабретений и еткрытий(72) Авторы изобретения вогф Красного Знамени ная академия =с Украинск се(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯСКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОТОКА 1Изобретение относится к области силовой полупроводниковой техники, в частности к тиристорным широтно- импульсным преобразователям (ШИП), и может быть использовано для регулирования скорости вращения электродви гателей постоянного тока электротранспорта. Известны независимые ШИП с парал 1 о 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 2 о получает питание. от дополнительного источника. Такой ШИП характеризуется гибким и плавным регулированием частоты вращения, надежной работой элект 2ропривода, хорошей перегрузочной способностьюНедостатками ШИП является необходимость иметь дополнительным источник для питания коммутирующих цепей, слож. ность схемы управления тиристорами, неКоторая ограниченность и зависииостьдиапазона регулирования от нагрузки и от частоты коммутации, подпитка цепи нагрузки дополнительным источникои при перезарядке конденсатора. гНаиболее близкии по техническому решению к предлагаемоиу является устройство для импульсного регулирования скорости вращения электродвигателя постоянного тока, содержащее управляемую тиристорную цепь переиенного тока с коммутирующим конден.саторои, включающую зарядный, рабо.чий и коммутирующий тиристоры, импульсный трансформатор с обмотками управления и обратный диод, включенный997220 4 параллельно выводам, для подключения,электродвигателя 2.Недостатками этого устройства являются возможность коротких замыканий источника питания при повышении входного напряжения, а такжеобрывах цепей дополнительных обмоток импульсных трансформаторов; .ограниченный диапазон регулированияскважностималая жесткость внешнейхарактеристики, сравнительно нивкаявозможная частота коммутации и малая рабочая область .токов нагрузкииз-за отсутствия контура ускоренного разряда коммутирующего конденсатора, независимого от силовойцепи; завышенная установленная мощность обратного диода, так какчерез него замыкаются одновременнотоки разряда конденсатора и двигателя, не гарантировано надежное запирание рабочего тиристора при изменении входного напряжения, а следовательно, и напряжения на коммутирующем конденсаторе, возможность обратного 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 достигаетсятем, что устройство для импульсногорегулирования скорости вращения рпектродвигателя постоянного тока, содержащее управляемую тиристорную цепьпеременного тока с коммутирующим конденсатором; включающую зарядный,рабочий и коммутирующий тиристоры,импульсный трансформатор с обмоткамиуправления и обратный диод, включенный параллельно выводам для подключения электродвигателя, снабжено инвертором напряжения с выходным разделительным трансформаторомь вторичнаяобмотка которого через зарядный тиристор соединена с .коммутирующим конденсатором, включенным параллельнорабочему 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 вращенияэлектродвигателя постоянного токасмешанного возбуждения; на Фиг. 2 по-казана при периоде Т изменения напряжения на нагрузке длительностьего импульса без временного сдвига фазосдвигающих цепей и прй работе этих цепей.Устройство содержит основной тиристор 1, шунтирующий его диод 2,дроссель 3, якорь двигателя 1, обмотки последовательного 5 и независимого 6 возбуждениякоммутирующий тиристор 7, зарядный тиристор 8,. коммутирующий конденсатор 9, выходнойтрансформатор 10, инвертор напряжения 11, задающий генератор 12, обратный диод 13, выходной импульсный трансформатор 14 с первичной обмоткой15 .и вторичными обмотками 16-22, фазосдвигающую цепь 23 с переменным резистором 2 М и фазосдвигающие цепи 25и 26 со спаренным потенциометром 27.На фиг. 2 при периоде Т изменениянапряжения на нагрузке показана длительность импульса его с,- без временного сдвига фазосдвигающих цепей,йи 4 и 1 ит -соответственно пРи Работе фазосдвигающих цепей управления4 О тиристоров 1 и 7,Устройство работает следующим образом,В момент подачи управляющих импульсов через фазосдвигающие цепи45 23 и 26 от выходных обмоток 16 и 18включаются тиристоры 1 и 8. При ртомнапряжение подается на нагрузку ичерез выходной разделительный трансформатор 10 и тиристор 8 происходит50 заряд коммутирующего конденсатора 9от инвертора 11 с полярностью, ука. занной на фиг. 1.Для запирания основного тиристора 1 включается коммутирующий тирис"55 тор 7, При этом происходит процессразряда конденсатора 9 по цепи 7,3и 2. По окончании процессов зарядаи разряда конденсатора тиристоры 7г5 . 997220 б и 8 запираются естественной комму- конденсатора уменьшение коммутацион-1 тацией. ных потерь, равенство тока рабочегоШунтирующий диод 2 обеспечивает, тиристора току нагрузки, уменьшение времени разряда конден- Поскольку процессы заряда и разсатора и, следовательно, прямоуголь-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 характеристикрас- ние частотой вращения электродвига" ширению диапазена регулирования вы- теля получается гибким и плавнцм в ходного напряжения при значительных 1 Е широком диапазоне изменения нагруэ" изменениях нагрузки. Дроссель 3 со ки.средней точкой дойолнительно уменьша- Инвертор 1 питается от той же сеет влияние разряда конденсатора на ти постоянного тока, что и двиганагрузку. . тель. Цепи уоравления тиристорами инТак как в предлагаемом устройст- И вертора подключены через диоды к выве тиристоры 1 и 8 могут включаться в ходнцм обмоткам 19-22 трансформатора различные.моменты времени первого 14, Первичная обмотка 15.трансформаполупериода импульсов напряжения , тора 11 подключена к выходным зажи-. трансформатора О, а тиристор 7 - ; мам задающего генератора 12 с регуво втором полупериоде его, то скваж- В лируемой или постоянной частотой имность можно регулировать изменением пульсов, Трансформатор 10 имеет кьэф 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- уу рания рабочего тиристора во всем дице первого полупериода, тиристора, апазоне изменения нагрузки.-Кро - в начале второго, а максималь-. ме того, указанный трансформатор ,.ная (со скважностью равной 1) - приэлектрически отделяет контур заря- включении тиристора 1. в начале перво" да от силовой цепи. го полупериода .и тиристора 7 в конце щ Цепи управления и коммутирующие второго полупериода, Плавное регули- ,контуры при работе нагрузки на пол" рование 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 электро- нять скважность практически от 0 до энергии.0,5 в пределах первого полупериода, Устройство для импульсного регулиа потенциометр 27 Фазосдвигающей цепи рования скорости вращения электро 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 2 б со скважности импульсов напряжения прак- спаренным (общим) потенциометром тически от 0 до 1 в широком диащазо- . всегда 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 ре" период регулирования нагрузка не гулирования скорости вращения элект" подпитывается от источника по цепи родвигателя постоянного тока содерЯЭ10,8,7 и 3жащее управляемую тиристорную цепьНезависимость цепей заряда и разря- . переменного тока с коммутирующим кон- . да конденсатора друг от друга и от денсатором, включающую заряднцй, рабосиловой цепи за весь период регулиро" чий и коммутирующий тиристоры, импульвания. обеспечивает независимость про снцй трансформатор с обмотками управтекающих в них электромагнитных про- ленив и обратный диод, включенный пвЯцессов 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 расширения7 - . 997 ъдиапазона 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 тиристору,зашунтированному дополнительно введенным диодом, через коммутирующий тиристор.2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю,щ е е с я гем что, с целью расширения диапазона регулирования скважности импульсов напряжения,оно 220 8снабжено задающим генератором с выходным импульсным .трансформатором,вторичные обмотки которого соединеныс цепями управления тиристоров инвертора непосредственно, а с цепями уп"равления рабочего, коммутирующего изарядного тиристоров- через фазосдвигающие. цепи .Источники информации,30 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЮ 684691, кл. Н О 2 Н З/135, 19792 . Справочник по преобразовательной технике. Под редакцией чл. кор.15 АН УССР И. И. Чиженко, Киев, "Техника", 1978, с. 182.997220 аказ 956 Л 6Тираж 685 ВНИИПИ Госудаоственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб