Устройство для импульсного регулирования напряжения тягового электродвигателя транспортного средства Советский патент 1983 года по МПК B60L15/08 H02P5/16 

Изобретение относится к области электрической тяги и может быть использовано для безреостатного регул рования скорости вращения тяговых электродвигателей, а также электродвигателей постоянного тока промышленного электропривода. По основному авт.св. № 880815 из вестно устройство для импульсного р гулирования напряжения тягового эле тродвигателя транспортного средства соде зжащее коммутирующие тиристоры коммутирующий конденсатор, соединенные по мостовой схеме и подключенные последовательно с тяговым электродвигателем к источнику питания, перезарядные тиристоры, каждый из которых соединен с одной из обкла док коммутирующего конденсатора и общей точкой соединения источника пи тания и одного из выводов тягового электродвигателя, при этом указанные тиристоры соединены разноименными электродами с коммутирующими тиристо рами, имеющими Общую точку с другим выводом тягового электродвигателя Г Однако в известном устройстве напряжение на тяговых машинах в режиме торможения ограничено величиной напряжения источника питания, что огра ничивает диапазон регулирования на.пряжения на тяговых машинах и приводит к снижению скоростей начала торможения или эффективности торможения Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик транспортного средства путем расширения диапазона регулирования. Поставленная цель достигается тем, что устройство .для импульсного регулирования напряжения тягового электродвигателя транспортного .средства, содержащее ко№.: утирующие тирис торы и коммутир5Ю1Дий конденсатор, соединенные по МОСТ-СБОЙ схеме и подключенные послед:, ьатально с тяговым электродвигателем к источнику питания, и перезарядные тиристоры, каждый из которых соединен с одной из обкла док коммутирующего конденсатора и об щей точкой соединения источника пита ния и одного из выводов тягового электродвигателя, при этом указанные тиристоры соединены разноименными электродами с -коммутирующими тиристо рами, имеющими общую точку с другим выводом тягового электродвигателя, снабжено тормозными тиристорами, резистором и пусковым и тормозным контакторами, через которые один из выводов тягового электродвигателя подключен соответственно к одному и дру гому полюсу источника питания, последний -из которых соединен с одним из выводов резистора, другой вывод которого подключен к общей точке сое динения одноименных электродов тормозных тиристоров, другие электроды которых соединены с одноименными электродами перезарядных тиристоров,подключенных к обкладкам коммутирующего конденсатора. Кроме того, устройство снабжено дополнительными тормозными тиристорами и соединенным с одним из выводов резистора дополнительным резистором, другой вывод которого подключен к общей точке соединения одноименных электродов.дополнительных тормозных тиристоров, другие электроды которых соединены с одноименными другими электродами тормозных тиристоров. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для импульсного регулирования напряжения тягового электродвигателя транспортного средства. Устройство для импульсного регулирования напряжения тягового электродвигателя 1 от источника 2 питания содержит коммутирующие тиристоры З-б и коммутирующий конденсатор 7, соединенные по мостовой схеме и подключенные последовательно с тяговым электродвигателем 1 к источнику 2 питания, перезарядные тиристоры 8 и 9, которые анодами подключены к обкладкам коммутирующего конденсатора 7, а катодами - к одному из полюсов источника 2 питания, тормозные тиристоры 10 и 11, аноды которых соответственно соединены с анодами коммутирующих тиристоров 6 и 5, соединенных с обкладками коммутирующими конденсатора If резистор 12, один из выводов которого соединен с другим полюсом источника.2 питания, а другой выводс катодами тормозных тиристоров 10 и 11, пусковой 13 и тормозной 14 контакторы, через которые один из выводов тягового электродвигателя 1 подключен соответственно к одног и .другому полюсу источника питания,причем другой вывод электродвигателя 1 соединен с анодами ко5лмутирующих тиристоров 3 и 4, дополнительными тормозными тиристорами 15 и 16, аноды которых соединены соответственно с анодами тиристоров 10 и 11, и соединенным с одним из выводов резистора 12 дополнительным резистором 17., другой вывод которого подключен к другому полюсу источника 2 питания. Устройство работает следующим образом. В тяговом режиме замкнут контактор 13 при разомкнутой контакторе 14. В тормозном режиме контактор 13 ра-, зомкнут, а контактор 14 замкнут. Рассмотрим работу устройства в режиме электрического торможения.Положим, что коммутирующий конденсатор 7 заряжен с полярностью, показанной на фиг.1, и тормозной ток протекает по

цепи электродвигатель 1 - коммутирующий тиристор 3 - перезарядный тиристор 9 - источник 2 питания - контактор 14 - электродвигатель 1, При включении тиристора 4 происходит выключение тиристора 3, так как к последнему прикладывается обратное напряжение заряженного коммутирующего конденсатора 7, и DDK тягового электродвигателя начинает протекать по цепи электродвигатель 1 - коммутирующий тиристор 4 - коммутирующий конденсатор 7 - переэарядный тиристор 9 источник 2 питания - контактор 14 тяговый электродвигатель 1„ При значительной величине индуктивности двигателя коммутирующий конденсатор 7 перезаряжается практически постоянным током до появления на коммутирукяцем конденсаторе 7 напряжения обратной полярности, превьошающего напряжение источника 2 питания на необходимую величину,

Перезаряд прерывается при включении другого перезарядного тиристора 8, в результате чего к тиристору 9 прикладывается обратное напряжение конденсатора 7, и он выключается,Ток тягового электродвигателя начинает протекать по цепи электродвигатель 1 - коммутирующий тиристор 4 - перезарядный тиристор 8 - источник 2 питания - контактор 14 - электродвигатель 1.

В следующий полупериод регулирования при включении тиристора 3 происходит выключение тиристора 4 и коммутирующий конденсатор 7 начинает перезаряжаться током электродвигателя 1 по цепи электродвигатель 1 - коммутирующий тиристор 3 - коммутирующий конденсатор 7 - перезарядный тиристор 8 - источник 2 питания - контактор 14 - электродвигатель 1, Этот перезаряд также может продолжаться до появления на коммутирующем конденсаторе 7 напряжения первоначальной полярности, превышающего напряжение источника 2 питания на необходимую величину. Рассмотренный режим работы устройства возможен только при условии

.,где Едд - ЭДС двигателя;

1 - ток тягового двигателя; Р - сопротивление цепи двигателя;

, - напряжение источника 2 питания,

и является предельным для рассматриваемого устройства. В этом случае обеспечивается напряжение на электродвигателе 1 практически равное напряжению источника 2 питания.Такой режим может, например, иметь место при номинальном напряжении источника 2

питания и максимальной скорости транспортного средства.

По мере снижения скорости транспортного средства и уменьшения ЭДС тягового электродвигателя для поддержания необходимого тормозного тока следует уменьшать напряжение на нем, что достигается сначала сокращением времени существования контура перезаряда коммутирующего конденсатора- 7

0 через источник 2 питания путем включения тиристоров 6 или 5. Так, при перезаряде коммутирующего конденсатора 7 током двигателя через включенные тиристоры 4 и 9 включение коммутирующего тиристора 6 приводит к выключению тиристора 9, к которому в этом сЗйучае прикладывается обратное наПря-, жение, равное напряжению источника 2 питания, и ток двигателя начинает

Q замыкаться по цепи электродвигатель 1 - коммутирующий тиристор 4 - коммутирующий конденсатор 7 - коммутирующий тиристор б - контактор 14 - тяговый электродвигатель 1, По оконча5 НИИ перезаряда коммутирующего конденсатора 7 так же, как рассматривалось выше, образуется при включении тиристора 8 контур для протекания тока рекуперации. Выключение коммутирующих тиристоров 5 и 6 происходит за

0 счет приложения к ним обратного напряжения, равного разнице между напряжением на коммутирующем конденсаторе, заряженном до напряжения выше напряжения источника 2 питания, и

5 напряжением источника питания.

При снижении времени существования контура перезаряда коммутирующего конденсатора через источник 2 питания до нуля дальнейшее уменьшение напряжения на электродвигателе 1 происходит за счет увеличения продол-жительности времени между включением коммутирующих тиристоров 3 и б или 4 и 5 и, соответственно, 4 или 3,

5 I

При понижении напряжения источника. 2

питания до величины, когда.(, эффективность электрического торможения обеспечивается тем,что во всех рассмотренных выше режимах работы

0 устройства вместо включения тиристоров 8 или 9 происходит включение тиристоров 10 и 11. В этом случае максимальное напряжение на электродвигатёле 1 (среднее за полуперирд регулирования) обеспечивается при полном перезаряде коммутирующего конденсатора 7 через резистор 12, когда ток двигателя протекает по цепи электродвигатель 1 - коммутирующий ти0 . рис тор 4 (3) - коммутирующий конденсатор 7 - тормозной тиристор 10 (II)резистор 12 - контактор 14 - электродвигатель 1..

При больших точках тягового электродвигателя 1 при замещающем реостатном торможении ограничение мгновенных значений напряжения, на тормозном резисторе осуществляется включением резистора с меньшим сопротивлением, когда вместо включения тормозных тиристоров 10 (11) включаются дополнительные тормозные тиристоры 15 (16) или одновременно 10 и 15 (11 и 16) .

В предельном случае устройство, позволяет иметь при рекуперативном торможении напряжение на тяговом электродвигателе, равное напряжению источника питания.

Устройство дает возможность при пониженном напряжении источника питания, даже при напряжении источника питания, :-равном нулю, сохранять эффективность электрического торможения путем использования тиристоров 10, 11, 15 и 16 при. выключенных тиристорах 8 и 9,

. Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет имеющейся возможности образования контура г перезаряда коммутирующего конденсатора током двигателя через источник питания или резистор можно расширить диапазон

регулирования напряжения на двигателе в сторону его увеличения и тем самым расширить либодиапазон скоростей начала торможения транспортного, средства с максимальным замедлением, либо диапазон изменения напряжения источника питания без применения дополнительных мероприятий (введение. дополнительного резистора в цепь двигателя или ослабление возбуждения двигателя,что снижает эффективность рекуперативного торможения).

Изменением сопротивления тормоз-: ного резистора в зависимости от тока в тяговом электродвигателе,управляя включением тех или иных тормозных тиристоров, достигается ограничение мгновенных напряжений на резисторе и, соответственно, на элементах устройства в заданных пределах при любых реализуемых тормозных токах и в широком диапазоне их изменения.Это повышает эффективность реостатного торможения и увеличивает надежность устройства (исключается необходимость усложнения схемы устройства для борьбы с увеличенными напряжениями на элементах устройства).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА по авт.св. № 880815, о т лич-ающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик транспортного средства путем расширения диапазона регулирования, оно снабжено тормозными тиристорами, резистором и пусковым и торгюзным контакторами, через которые один из выводов тягового электродвигателя подключен соответственно к одному и. другому полюсу источника питания, последний из которых соединен с одним из выводов резистора, другой вывод которого подключен к обпей точке соединения одноименных электродов тормозных тиристоров, другие электроды которых соединены с одноименными электродами перезарядных тиристоров, подключенных к обкладкам коммутирующего конденсатора. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что ойо снабжено дополнительными тормозными тиристорами и соединенным с одним из выводов д резистора дополнительным резистором, 9 другой вывод которого подключен к обКЛ щей точке соединения одноименных электродов дополнительных тормозных тиристоров, другие электроды которых соединены с одноименными другими электродами тормозных тиристоров. k :о о /-fr 4