Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя Советский патент 1983 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к устройством для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигате; ей, и может быть использовано на электрическом подвижном составе с бесколлекторными электродвигателями, питающимися от сети постоянного тока. Известно устройство для регулиро вания скорости вращения электродвигателя, состоящее из переключателей фаз, обратного диодного моста и импульсных регуляторов напряжения fl. Однако амплитуда напряжения коммутирующих конденсаторов растет с увеличением тока нагрузки, что приводит к увеличению массы и .габарито устройства, энергия, вносимая на каждом интервале дозаряда в контур коммутации, выделяется в нем, снижа КДП устройства. Наиболее близким к предложенному по техническому решению является устройство для регулирования скорос вращения тягового электродвигателя, которое содержит два переключателя фаз, выполненных на тиристорах, сое диненных по Мостовой схеме, обратны диодный мост, выходы указанных пере ключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены для подключения к фазным выводам тягового электродвигателя, два импульсных регулятора, каждый и которых образован д;фумя шунтированными обратными диодами, рабочими тиристорами и цепью коммутации, сос тоящей из последовательно соединенных конденсатора и реактора -, аноды рабочих тиристоров первого импульсного регулятора подключены к плюсовому выводу источника питания, а их катоды, соединенные между собой цепью коммутации, - к анодным группам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятура подключены к минусовому выводу источника питания а их аноды,, связанные между собой цепью коммутации - к катодньлм группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, две вспомогательные цепи, каждая из которых составлена из последовательно соединенньис тиристора и реактора, причём катоды тиристоров вспомогательных цепей подключены к разноименным обкладкам конденсатора коммутирующей цепи импульсного регулятора, которай снабжена дополнительным реактором, соединенным последовательно с конде сатором, а свободные выводы реакторо вспомогательных цепей - к минусовому выводу источника питания 2 3Недостатком устройства является зависимость амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе от величины тока нагрузки, что снижает КДП устройства. . Цель изобретения - .повышение КДП .устройства путем отбора избыточной энергии из коммутирующего контура и возврата ее в питающую сеть или передачи бортовьни потребителям. Поставленная цель достигается тем, что и устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя,содержащее два переключателя фаз, выполненных на тиристорах, соединенных по трехфаз- ной мостовой схеме, обратный диодный Мост, выходы указанных переключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены для подключения к фазным выводам тягового электродвигателя, два импульсных регулятора, каждый из которых образован двумя взаимно шунтированными обратными диодами и рабочими тиристоралш, а также цепью коммутации, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и реактора, аноды рабочих тиристоров первого импульсного регулятора подключены к плюсовому Выводу источника питания, а их катоды, соединенные между собой цепью коммутации-, - к анодным группам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены к минусовому выводу источника питания, а их аноды, связанные между собой через цепь коммутаций, - к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодныймост подключен к источнику питания в непроводящем направлений, дв.е вспомогательные цепи, каждая из которых составлена из последовательно соединенных тиристора и реактора, введены два однофазных диодных моста, два дополнительных тиристора, причем зажйкы Переменного тока каявого однофазного диодного моста подключены к конденсатору цепи колвиутации соответствующего регулятора, плюсовой вывод постоянного тока каждого однофазного диодного моста - к аноду тиристора соответствующей вспомогательной цепи, свободные выводы реакторов вспомогательных цепей соединены с плюсовым выводом источника питания, минусовой вывод которого через дополнительные тиристоры связан с минусовыми выводами однофазных диодных мостов. Кроме того, устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя снабжено двумя трансформаторами собственных нужд и Двумя вспомогательными конденсаторами, причем первичные обмотки трансформаторов собственных нужд через конденсаторы Ьодключены к выходам однофазных диодных мостов, а вторичные обмотки замкнуты на нагрузку. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя. Устройство содержит переключатель фаз 1, выполненный на тиристорах 2-7 переключатель фаз 8, выполненный на тиристорах 9-14. Тиристоры переключа телей фаз соединены по трехфазной мостовой схеме. Устройство содержит обратный диод ный мост 15, выполненный на диодах 16-21, два импульсных регулятора один из которых образован рабочими тиристорами 22 и 23 зашунтированными диодами 24 и 25,и цепью коммутации из последовательно соединенных конденсатора 26 и реактора 27. Второй илтульсНый регулятор образован рабочими тиристорами 28 и 29, зашунтированными диодами 30 и 31, и цепью коммутации из последовательно соединенных конденсатора 32 и реактора 33 Аноды рабочих тиристоров 22 а 23 подключены к плисовому выводу источника питания 34, а катоды их, связан ные между собой через цепь коммутации, подключены к анодным группам переключателей фаз 1 и 8. Катоды тиристоров 28 и 29 подключены к минусовому выводу источника питания-34/, а их аноды, связанные цепью коммутации, подключены к катод ным группам переключателей фаз 1 и 8 Выходы переключателей фаз 1 и 8 обратного диодного моста 15 соединены между собой и подключены к фазниМ выводам тягового- электродвигателя 35. . .г Устройство содержит две вспомогательные цепи, одна из которых состав лена из последовательно соединенных тиристора 36 и реактора 37, а другая - из последовательно соединённых тиристора 38 и реактора 39. В устройство введены два однофазных .диодных моста 40 и 41 и два дополнительных тиристора 42 и 43. Зажи MJ переменного тока диодного моста 4 подключены к конденсатору 26 цепи коммутации первого импульсного регулятора, а зажимы переменного тока диодного моста 41 - к конденсатору 3 цепи коммутации второго импульсного регулятора. Плюсовой вывод постоянного тока однофазного диодного моста 40. подклю чен к аноду тиристора 36 одной вспомогательной цепи, а плюсовой вывод постоянного тока однофазного диодного моста 41 - к аноду тиристора 38 вспомогательной цепи. Свободные выводы реакторов 37 и 39 вспомогательных цепей подключены к плюсовому выводу источника питания 34, минусовый вывод которого через дополнительные тиристоры 42 и 43 подключён к минусовым выводам однофазных диодных мостов 40 и 41 Ьоответственно. В устройство могут быть введены два трансформатора собственных нужд 44 и 45 и два вспомогательных конденсатора 46 и 47, при этом первичная обмотка трансформатора собственных нужд 44 через конденсатор 46 подключена к выходу однофазного диодного моста 40, а первичная-Обмотка трансформатора собственных нужд 45 через конденсатор 47 - к выходу . однофазного диодного моста 41. Вторичные обмотки трансформаторов собственных нужд закорочены на Harpiysки 48 и 49 соответственно. Переключатели фаз необходимы для формирования кривой выходного напряжения. Импульсные регуляторы напряжения необходимы для выключения тиристоров переключателей фаз и регулирования величины Е1ЫХОДНОГО напряжения. Обратный диодный мост служит для протекания реактивных и тормозных токов. Тиристоры вспомогательньох цепей предназначены для передачи избытка энергии конденсаторов цепей кo Ф1yтaции источнику питания и бортовым потребителям. Трансформаторы собственных нужд обеспечивают питание бортовых потребителей. Устройство работает следующим образом. Предположим, что включены тиристоры 2, 7, 4, 22 и 28, и ток протекает от источника питания 34 через указанные элементы и фазы электродвигателя 35. Конденсаторы 26 и 32 заряжены до полярности, укаэанной без скобок. Для обеспечения паузы в кривой выходного напряжения необходимо подать управляющий сигнйл на тиристор 23. При этом конденсатор 26 перезаряжается по KOHTypiy ( + ) кондёйсат 3ра 26 - реактор 27 - диод 25 тиристор 23 - (-) конденсатора 26. При равенстве напряжений на конденсаторе 26 и вспомогательном конденсаторе 46 отпираются-диоды однофазного моста 40, в результате чего изменяется на интервале дозаряда волновое сопротивление контура - волновое сопротивление; параметры контура 1 коммутации;Сл - емкость дополнительного конденсатора в(10-30 раз больше емкости коммутирующего конденсатора). Для формирования следующего им- пульса напряжения на нагрузке необходимо запереть рабочий тиристор 28. Для этого подается управлякхдий сигнал на тиристор 25, и ко мутирукяций конденсатор 32 перезаряжается по контуру (4-) конденсатора 32 - тирис тор 29 - тод 30 - реактор 33 - (-) .конденсатора 32. Поскольку конденса тгор 32 не связан с источником питания ни на одной из стадий процесса перезаряда для поддержания необходимой энергии, необходимо в конце интервала перезаряда отпирать тирис торы анодной группы переключателя фаз 8, После окончания переэаряда коммутирующего конденсатора 32 подаются управляющие сигналы на тиристоры 9, 14, 11, 23 и 29. Для отвода энергии вспомогательных конЗенсатрров необходимо отпирать дополнитель ные тиристоры 42 и 43. Так, например, при отпираннй дополнительных тиристоров 42 и 43 за счет превышения напряжения на вспомогатёльнсм конденсаторе 46 образуется контур () конденсатора 46 - тиристор 36 реактор 37 - источник питания 34 тиристор 42 - (- конденсатора 46, при- этом источнику питания отдается избыт:ок энергии вспомогательного конденсатора 46. Таким , всп могательные конденсаторы южн6 jpacсматривать как часоь фйльт{ 6вых. Для изменения полярности напряже ния б одной из фаз нёобходимр при формирований еледукхаего импульса: на ряжения подавать у равляпцие сигнаяа на тиристоры 14, 11/ 13, 23 и 29 вместо 9, 14, 11, 23 и 29. Для обеспечения независимости выходного напряжения от характера нагрузки на интервале паузы н бходимо подавать управляпщие сигнгшы на все тиристоры катодной или анодной группы переключателей фаз, последовательно с которой остается открытым тиристор. Рёгулировани1е выходного напряжения осуществляется широтйо-иАшульсным методам на несущей частоте. В случае наличия трансформаторов собствеиных нужд избыточная энергия частично передается обратно нгсточниху питания, а частично бортовым потребителям. Таким образом, в данном устройст ве отсутствует эффект накопления эИергии в контуре коммутации, поэтому возможно использование контуров с высокой добротностью, что ПРИВОД01Т к уменьшению потерь, л следовательно, прошению КПД. Напряжение на коммуТ11рую11(ем конденсаторе, определяющее потенциальные условия работы тиристоров, не превшает величины Ос и,1мл а поэтому уменьшается общая установлецная мощность преобразователя. Использование трансформаторов собственных . нужд позволяет обеспечивать питание бортовых потребителей.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИ- . РОВАНИЯ ВРАВегНйЯ ТЯГОВОШ ЭЛЁ1СГРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее два переключателя фаз, выполненных на тирйсtopiat., соёдийенных по трехфазной мостовой схеме/ Обратный диодный мост, выходы указанных переключ-ателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и пр еднааначены для подключения к фазным выводам тягового электродвигателя,даа импульсных регуя трра, каждый из которых образоЧ1$ан двумя взаимно 111унтированными оОратш« ш диодами я рабочи,ми тиристорами, а также цепька ;коммутаций Сбстоям@й иэ последовательно соеди:кенных конденсатора и регистора, аниды рабочих тиристрров первого импуль-, ского регулятора подключены к плюсовому выводу источника питания, а их катоды, соединенные между собой цепью кокмутации, - к анодным группам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены к MHHycdsOMy выводу источника питания, а их аноды, связанные между собой через цепь коммутаций, - к катодным группам тиристоров переключателей фаз, рбратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, две всп«;могательные цепи, каждая из которых составлена из последовательно соединенных тиристора и реактора, о т л ичающееся тем, чтР, с целью повышения КПД, в устройство введены два однофазных диодных моста. Два дополнительных тиристора, причем зажимы переменного тока какого однофазного диоднрго моста подклю- С чены к конденсатору цепи коммутации (Л соответствующего регулятора, плюсовой вывод постоянного тока каждого с рднофазного диодного моста - к аноду тиристора соответствующей вспомогательной цепн, свободные выводы реактРров вспомогательных цепей соединены с плюсовым выводом источника питания, минусовой вывод которого чео tc :о рез дополнительные тиристоры связан с минусовьф и выводами однофазных диодньк мостов. 2. Устройство по п. 1, от л .и3 ч а ю.щ е ё с я, тем, что в него « дополнительно введены два трансформатора собственных нужд и два вспомогательных конденсатоТ а, при этом первичные обмотки трансформаторов через конденсаторы подключены к выходам однрфазных диодных мостов, а вторичные .обмотки замкнуты на наг1рузку.