Устройство для управления электроприводом Советский патент 1983 года по МПК H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для регулирования скорости тяговых двигателей постоянного тока как в многодвигательных, так и однодвигательных приводах.

Известен электропривод, содержащий электродвигатель, тиристорные импульсные преобразователи, включающий главные, коммутирующие и перезарядные тиристоры, датчики нуля тока, элементы временной задержки и датчик тока якорей тяговых двигателей Ci Однако известный электропривод не обеспечивает достаточно малых значений -коэффициента заполнения, то существенно ограничиваетего применимость на электроподвижном.составе .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления электроприводом, содержащее тиристорно-импульсный прео.браэоват ль, включающий в себя главные, перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели и конденсаторы, шунтирующие перезарядные тиристоры, датчик .тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакторы моторного и тормозного режимов, диоды, каждый из которых шунтирует соответственно обмотки возбуждения и главные тиристоры тиристорно-импульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат 2.

Однако устройство характеризуетря недостаточной надежностью работы. Так как при провале напряжения в конта.ктной сети, если Д не изменяется,, то в системе будет бросок тока рекуперации

E(U-/1(J) (1-Д.|п ) + (Л + лЭ)К, что повлечет за собой потерю устойчивости системы, где

Е - ЭДС двигателя;

и - напряжение;

К - сопротивление якорной цепи; коэффициент заполнения преобг разователя;

D - ток двигателя.

Цфль изобретения - повышение надежности..

Поставленная цель достигается тем что в устройство для управления Э7Гектроприводом, содержащее тиристор но-импульсный преобразователь, включающий в себя главные, перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели и конденсаторы, шунтирующие перезарядные тиристоры,датчики тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакторы моторного и тормозного ,

режимов, диоды, каждый из которых шунтирует соответственно обмотки, возбуждения и главные тиристоры тиристорно-импульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат, введены тиристорноимпульсный возбудитель, включающий последовательно соединенные дополнительный перезарядный и амплитудный тиристоры, последовательно соединенные дополнительные коммутирующий дрсель и конденсатор, включенные паралельно дополнительному перезарядном тиристору, дополнительный диод, ано которого соединен с катодом, а катод - с анодом .дополнительного перезарядного тиристора, соединенного также с источником питания, катод амплитудного тиристора соединен с общей точкой контактора тормозного режима и диода, шунтирующего обмотки возбуждения электродвигателей, задающий генератор и три схемы запрета, входы которых соединены с задающими генераторами, выходы двух из них - с тиристорно-импульсным преобразователем, а третьей - с тиристорно-импульсным, возбудителем, схема совпадения и блок переключени режимов, выход которого соединен с вторым входом третьей схемы запрета один вход - с командоаппаратом, а другой - со схемой совпадения, соединенной с тиристорно-импульсным возбудителем и с первой и второй схемами запрета, дополнительно введенные датчики нуля тока соединены с коммутирующими тиристорами, задатчик уставки тока, через который датчик тока якоря электродвигателей соединен с командоаппаратом.

На чертеже представлена электрическая схема устройства управления, в частности, многодвигательного электропривода.

Электропривод содержит электродвигатели 1 - 4 с обмотками 5-8 последовательного возбуждения, тиристорно-импульсный преобразователь 9, включающий в себя главные 1 и 11, перезарядные 12 и 13 и. коммутирующие 14 и 15 тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели 16 и, 17 и конденсаторы 18 и 19, шунтирующие перезарядные тиристоры 12 и 13, датчики 20 и 21 нуля тока соединены с элементами 22-24 временной задержки, диод 25, шунтирующий через контактор 26 тормозного режима,обмотки 5возбуждения, и диод 27, шунтирующий через контактор 26 тормозного режима и контактор 28 моторного режима обмотки 5 - 8 возбуждения, 29 и 30, шунтирующие глав ныв тиристоры 10 и 11 преобразователя 9. Кроме того, электропривод содержит тиристорно-импульсный возбудитель 31, включающий последователь но соединенные Дополнительный перезарядный тиристор 32 и амплитудный тиристор 33, последовательно соединенные дополнительные коммутирующие дроссель 34 и конденсатор 35, вклк)ченные параллельно дополнительному перезарядному тиристору 32,.дополнительный диод 36, анод которого соединен с катодом, а катод - с ано дом дополнительного перезарядного тиристора 32, соединенного также с источником 37 питания, катод амплитудного тиристора 33 соединен с общей точкой, контактора 26 тормозного режима и диода 25, задающий генератор 38 и схемы запрета 39-- 4 вхоДы которых соединены с задающим генератором 38, выходы схем запрета 39 и 40 соединены с тйристорноимпульсный преобразователем 9, а выЯод схемы запрета 41с тиристорногимпульсным возбудителем 31, блок 42 переключения режимов, выход которого соединен с вторым вхрдом схемы запрета 41, один вход - с командоаппаратом 43, а другой - со сх-е мой 44 совпадения, соединенной с ти ристорно-импульсным возбудителем 31 и со схемами запрета 39 и 40. Элект ропривод содержит также датчики 45 и 46 нуля тока, соединенные соответ ственно с ксэммутирующими тиристора ми 14 и 15, а датчик 47 тока якоря электродвигателей 1 - 4 связан с командоаппаратом 43 и с элементами временной задержки 22 - 24 через , задатчик 48 уставки тока. Между якорными обмотками электро двигателей 1 - 4 и обмотками возбуж дения 5-8 включен разделя{ощий дроссель 49 насьлдения , две обмотки которого лерез контакторы 50 и 51 тормозного режима соединены с катодами коммутирующих тиристоров 14 и 15. Якорные обмотки электродвигателей 1 - 4 через обмотки реактора и контакторы 53 и 54 моторного режи ма также соединены с катодами коммутирующих тиристоров 14 и 15. Анод перезарядных тиристоров 12 и 13 чер диоды 55 и 56 и шунтирующие их контакты 57 и 58 соединены с источником 37 питан1 я. . Обмотки реактора 52 через контакты 59 и 60 соединены с конденсаторами 18 и 19 тиристорно-импульсного преобразователя 9. Анод диода 25 через контактор 61 соединен с обмоткой 8 возбуждения и через диод 62 с контактором 51 тормозного режима. Электропривод работает следующим образом. Маневровый режим электропоезда ил первый этап его пуска-осуществляется за счет работы тиристорно-импульс ного возбудителя 31. Возбудитель 31 работает в режиме амплитудно-фазово( модуляции и получает энергию от источника питания. Поддержание среднего значения пускового тока тяговых двигателей. - 4 заданным осуществляется за счет изменения коэффициента заполнения возбудителя 3,1 в функции выходного значения датчика- 47 тока якорей электродвигателей 1-4. При этом коэффициент заполнения изменяется от величины, близкой к нулю, до 2ЛУГс где 1 , С - вели,чины индуктивности и емкости контура коммутации возбудителя 31.Коэффициент заполнения изменяется за счет смещения момента отпирания тиристора 33 по отношению к тиристору 32, что достигается работой элемента 24 временной задержки, причем минимальное значение коэффициента заполнения соответствует мак- . симальной з.адержке, а максимальное значение коэффициента заполнения импульсной задержке, близкой к нулю. При реализации этого режима схемы запрета 39 и 40 не дают возможности подавать от генератора 38 иМпульсы управления на перезарядные тиристоры 12 и 13, т.е. преобразователь 9 не работает. В это же время схема 41 запрета разрешает поступление импульсов от генератора 38 на управляющий . электрод тиристора 32 и вход элемента 24 временной задержки. При достижении минимальной задержки импульсы с выхода элемента 24 временной задержки приходят одновременно .с управляющими импульсами тиристора 32 на входы схемы 44 совпадения. После этого схема 44 совпадения выдает сигнал на снятие запрета управления со схем запрета элементов 39 и 40 и сигнал на запрет управления возбудителем в схему запрета 41. После снятия запрета со схем 39 и 40 запрета начинают поступать импульсы управления от генератора 38 на управляющие электроды перезарядных тиристоров 12 и 13.. При пуске замкнуты контакторы 57, 58, 53, 54, 28 и 61, разомкнуты контакторы 59, 60, 26, 50 и 51., Ток при питании от возбудителя 31 в этом режиме протекает по цепи положительный полюс источника 37 питания - возбудитель 31 - контактор-28 - контакторы 53 и 54 - реактор 52 - якоря тяго вых двигателей 1 - 4 - дроссель 49 обмотки 4-8 возбуждения двигателей 1-4 - отрицательный полюс источника 37 питания. Работа схем запрета 39-41 схемы 44 совпадения, блока 42 переключения режимов необходима для обеспечения плавного перехода от работы возбудителя 31 к работе преобразоватеп..

ля 9. При этом параметры контуров коммутации L, С возбудителя 31 и преоразователя 9 одинаковы, что позволяет получить равенство максимального значения коэффициента заполнения при питании от возбудителя 31 минимальному значению коэффициента заполнения при питании от преобразователя 9 .

Величина пускового (тормозного) тока устанавливается с помощью задат чика 48 уставки тока и командоаппарата 43, состояние блока 42 переключения режимов, соответствующее моторному и тормозному режимам, устанавливается командоаппаратом 43, В моторном режиме блок 42 переключения режимов позволяет подать сигнал ,от схемы 44 совпадения на запрет управления возбудителем в схему 41 запрета.

После поступления импульсов на управляющие электроды тиристоров 12 и 13 происходит перезаряд конденсаторов 18 и 19 через тиристор 12 и 13 . и дроссели 16 и 17. В момент прохождения тока перезаряда через нулевое значение датчики 45 и 46 нул тока дают сигнал на включение тиристоров 14 и 15 и происходит перезаряд конденсаторов 18 и 19 соответственно по цепям дроссели 16 и 17 - тиристоры 14 и 15 - диоды 29 и 30.. В это время прикладывается напряжение к нагрузке. По мере увеличения скорости начинают отпираться, тиристоры 10 и 11.. Момент отпирания тиристоров 10 и Г1 обусловлен работой элементов 22-24 временной задержки и в процессе управления сдвигается по отношению к выходному импульсу датчиков 20 и 21 нуля тока.

Работа возбудителя 31.и преобразователя 9 осуществляется при постоянной частоте регулирования, причем импульсы управления фаз преобразователя 9 смещены по отношению друг к другу на Т/2. При выходе на максимальный коэффициент заполнения фаза преобразователя шунтируется контакторами 59 и 60..

В тормозном режиме разомкнуты контакторы 57, 58, 53, 54 и 28, замкнуты 59, 60, 26, 50, 51 и 61. При это командоаппарат 43 выдает сигнал в блок 42 переключения режимов, что позволяет в режиме полного поля не отключать управление возбудителя.

Режим работы возбудителя 31 при торможении аналогичен моторному. Первоначально возбудитель 31 отрабатывает минимальный коэффициент заполнения, а по мере снижения скорости коэффициент заполнения увеличивается. В процессе торможения реализуется режим независимого возбуждения. Причем до скоростей; выше критических, энергия отдается в контакную сеть постоянным током по цепи диод 62 - контакторы 50 и 51 - дроссель 49 - датчик 47 тока - якорй электродвигателей 1 - 4 - реактор 52 - контакторы 59 и 60 - диоды 55 и 56,

Контур возбуждения состоит из возбудителя 31, контактора 26, обмо-г ток 5-8 возбуждения.

При достижении режима полного поля снимается запрет с управления преобразователем 9. Причем контур короткого замыкания состоит из тириторов 10 и 11, контакторов 50 и 51, дросселя 49, датчика 47 тока, якорей электродвигателей 1-4, реактора 52, контакторов 59 и 60. Торможение осуществляется до полной остановки.

Дроссель насыщения 49 необходим для того, чтобы предотвратить замещение тока рекуперации током возбудителя в диодах 27, 62, Быстродействующий контактор 61 обеспечивает защиту при коротком замыкании в контактной сети или пробое якорей двигателей на землю. При выключении контактора 61 ток рекуперации протекает через обмотки возбуждения двигателей и размагничивает их.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность работы привода путем обеспечения возможности двухканального регулирования в бистеме.

42

37 SS

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее электродвигатели последовательного возбуждения, тиристорно-импульсный преобразователь, включающий в себя главные, перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели и конденсаторы, шунтирующие перезарядные тиристоры, датчики тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакте ры Моторного и тормозного режимов, диоды, каждый из которых шунтирует соответственно обмотки возбуждения и главные тиристоры тиристорноимпульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены тиристорно-импульс-. ный возбудитель, включающий последовательно соединенные дополнительный перезарядный и амплитудные тиристоры, последовательно соединенные дополнительные коммутирующий дроссель и конденсатор, вкт юченные параллельно дополнительному перезарядному тиристору, дополнительный диод, анод которого соединен с катодом, а катод с анодом дополнительного перезарядного тиристора, соединенного также с источником питания, катод амплитудного тиристора соединен с общей точкой контактора тормозного режима и диода, шунтирующего обмотки возбуждения электродвигателей, задающий § генератор и три схемы запрета, входы которых соединены с задающими (Л генераторами, выходы двух из них с тиристорно-импульсным преобразовг .телем, а третьей - с тиристорно-импульсным возбудителем, схема совпадения и блок переключения режимов, выход которого соединен с вторым вхо дом третьей схемы запрета, один вход с командоаппаратом, а другой - со схемой совпадения, соединенной с..тиСП ристорно-импульсным возбудителем и с первой и второй схемами запрета, дополнительно введенные датчики ну ля тока соединены с коммутирующими ОС тиристоргц 1и, задатчик уставки тока, через который датчик тока якоря электродвигателей соединен с командоаппаратом.