Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано в устройствах для регулирования скорости вращения синхронных и асинхронных двигателей, применяемых на электрическом подвижном составе, на котором тяговый двигатель питается от сети постоянного тока.

Известно устройство для регулирования скорости тягового электродвигателя, которое содержит два переключателя фаз, обратный диодньй мост, связанные диагоналями с фазами тягового электродвигателя, импульные регуляторы напряжения с устройст вами коммутации, включенные между плюсовым и минусовым зажимами- источника питания и анодными и катодными группами тиристоров переключателей фаз соответственно pj .

Недостатком указанного устройства является зависимость амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе от величины тока нагрузки, что вызьгоает ухудшение массогабарйтных показателей.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство дли регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной и катодной группой вентилей, соединенных по мостовой схеме, обратный диодньй мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четьгре рабочих, тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, шесть коммутирующих тиристоров,последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между ппюсоBbw зажимом источника питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора - в непроводящем направлении между минусовым зажимом источника питания и катодными группами тиристоров переключателей фаз, два коммутирующих тиристора анодами объединены и подключены к реактору, а катодами подключены к анодным группам тиристоров переключателей фаз, два других коммутирующих тиристора катодали объединены, а анодами

подключены к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, первый зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источника питания, а катодом - к общей точке, анодов коммутирующих тиристоров, второй зарядньй тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а анодами - к общей точке соединения катодов коммутирующих тиристоров и реактора 2J

Недостатком известного устройства является зависимость амплитуды напряжения на коммутирукицем конденсаторе от величины тока нагрузки, что вызывает ухудшение массогабарйтных показателей и увеличение потерь в контуре коммутации.

Целью изобретения является уменьшение его габаритов и улучшение энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости вращения электродвигателя, содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной и катодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме,и обратньй диодный мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, четыре коммутирующих тиристора, последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между плюсовым зажимом источника питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора - в непроводящем направлении между минусовым зажимом источника питания и катодными группами тиристоров переключателей фаз, два коммутирунмцих тиристора анодами объединены и подключены к реактору, а катодами подключены к анодным группам переключателей фаз, два других коммутирующих .тиристора катодами объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратньй диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении. первьй зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источ-. ника питания, а катодом - к общей точке анодов коммутирующих тиристоров, второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму ис точника питания, а анодами - к общей точке катодов коммутирующих тиристоров, введены два дополнительных ком. мутирующих конденсатора, один из которых включен между анодными, другой - между катодньв ш группами тиристоров переключателей фаз, а второй зарядный тиристор анодом подключен к свободной обкладке конденсатора. На чертеже приведена принципиальная схема устройства для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя. Устройство содержит тиристоры 1-6 первого переключателя 7 фаз с анодны ми 1, 3, 5 и катодными2, 4, 6 группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, тиристоры 8-13 второго переключателя 14 фаз с анодными 8, 10, 12 и катодными 9, 11, 13 группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, диоды 15-20 обратного диодного моста 21, четыре рабочих тиристора 22-25, встречно-параллельно которым подключены,обратные диоды 26-29, четыре коммутирующих тиристора 30-33, два коммутирующих конденсатора 34 и 35, последовательно соединенные конденсатор 36 и реактор 37 два зарядных тиристора 38 и 39,Общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к тяговому электродвигателю 40. Два рабочих тиристора 22 и 23 в проводящем направлении включены между плюсовым зажимом источника 41 питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других ра:бочих тиристора 24 и 25 в непроводящем на правлении - между минусовым зажимом источника 41 питания и катодными группами тиристоров переключателей 7 и 14 фаз. Два коммутирующих тиристора 30 и 31 анодами объединены и подключены к реактору 37, а катодами подключены к анодньм группам переклю чателей 7 и 14 фаз. Два других коммутирующих тиристора 32 и 33 катодамн объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей 7 и 14 фаз. Первый зарядньш тиристор 38 анодом подключен к плюсовому зажиму источника 41 питания, а катодом - к , ббщей точке анодов коммутирующих тиристоров 30 и 31, Второй зарядный тиристор 39 подключен к минусовому зажиму источника 41 питания, а анодом - к общей точке катодов коммутирующих тиристоров 32 и 33, которая подключена к свободной обкладке конденсатора 36. Дополнительный коммутирующий конденсатор 34 включен между анодами, анодными группами, а коммутирующий конденсатор 35 между катодными группами тиристоров переключателей 7 и 14 фаз. Устройство работает следующим образом, - Предположим, что отперты тиристоры 1, 2, 3, 22 к 25 к ток протекает от источника 41 питания через указанные элементы и фазы тягового электродвигателя 40, все конденсаторы заряжены до полярности, указанной без скобок. Для обеспечения паузы в кривой выходного напряжения необходимо прервать ток источника питания и подать отпирающие сигналы на все тиристоры какой-либо группы переключателя фаз, связанной через рабочий тиристор с каким-либо из зажимов источника питания; например, при отпирании тиристоров 30 и 33 начинается колебательный перезаряд конденсаторов 34 и 36 по контуру: плюс конденсатора 34 - диод 26 источник 41 питания - диод 29 - тиристор 33, конденсатор 36 - реактор 37- тиристор 30 минус конденсатора 34, что приводит к запиранию рабочих тиристоров 22 и 25, Сразу же после перезаряда конденсаторов подаются управляющие сигналы на тиристоры 2, 4, 6, 25, 30 , 38 и 39. При этом происходит дозаряд коммутирующего конденсатора 34 по контуру: плюс источника 41 - тиристор 38 - тирис-, тор 30 - конденсатор 34 - тиристоры 1,2, 25 и минус источника 41, и напряжение на нем устанавливается, равное Uj(и - напряжение источника 41 питания). Токи фаз тягового электродвигателя 40 -замыкаются через тиристоры 2, 4, 6, тиристор 25 и диоды 16, 18, 20 обратного диодного моста 21. Конденсатор 36 заряжается по контуру: плюс источника 41 - тиристор 38- реактор 37 - конденсатор 36 51тиристор 39 - минус источника 41. Поскольку емкость конденсатора 36 в 10-15 раз больше емкости коммутирующего конденсатора 34 или 35, то пульсации на нем незначительны. Для формирования следукнцего импульса Напряжения на фазах тягового электро двигателя 40 необходимо сначала запереть тиристор 25, для чего подаютс управлякицие сигналы на тиристоры 30 и 32, образуется колебательный контур: плюс конденсатора 35 - тирис тор 32 - конденсатор 36 - реактор 37 - тиристор 30 - диод 27 - источник 41 питания - диод 29 - минус кон денсатора 35, в результате перезаряд которого запирается тиристор 25. Пос ле окончания перезаряда отпираются тиристоры 8, 9, 10, 23, 24, 38 и 39. В результате этого к фазам тягового электродвигателя 40 прикладывается напряжение, конденсатор 35 заряжается до значения U по контуру: плюс источника 41 питания - тиристоры 23, 8, 4 - конденсатор 35 - тиристоры 32, 39 - минус источника 41 питания, а конденсатор 36 дозаряжается по контуру: плюс источника 41 питания тиристор 38 - реактор 37 - конденсатор 36 - тиристор 39, минус источника 41 питания. Для изменения полярности напряжения на одной из фаз при формировании следующего импульса напряжения необходимо отпереть тирис торы 2, 3, 4, 22 и .25. Регулирование напряжения осуществляется широтно-импульсным методом на несущей частоте. Поскольку на интервале дозаряда в последовательной цепи кон14денсатор - источник питания нет индуктивностей, дозаряд коммутирующего конденсатора происходит только до величины, равной U . Поэтому коммутирующие конденсаторы и полупроводниковые приборы выбираются на это напряжение, а не на максимально возможное напряжение на коммутирующем конденсаторе сучетом накачки, что может существенно уменьшить и габариты особенно при высоких мощностях преобразователей. В известном устройстве энергия, вносимая в контур коммутации при дозаряде, полностью в нем терялась при последующих перезарядах. Этот же узел коммутации принципиально может работать без потерь, что позволяет использовать контуры с высокой добротностью и, таким образом, повысить КПД. Конденсатор 36 рассчитывается на незначительные пульсации, следовательно, для него могут бьпь использованы фильтровые конденса1)оры, удельные показатели которых (,/кг) значительно вьппе, чем у коммутирующих конденсаторов. Таким образом, технико-экономическими преимуществами изобретения являются повышение надежности за счет уменьшения на 10-15% количества последовательно соединенных полупроводниковых приборов с упрощением вследствие этого системы управления и улучшение энергетических и массогабаритных показателей на 5-10% в результате уменьшения потерь в контурах коммутации.

нкй

г

22

-о

J4 -}

7)

(-«2.

I

.TV

i А

а и

к

j

iJ7

1

W - О

/

7

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной и катодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, и обратный диодный мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, четыре коммутирующих тиристора, последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между плюсовым зажимом источника питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора - в непроводящем направлении между минусовым зажимом источника питания и катодными группами тиристоров переключателей фаз, два коммутирующих тиристора анодами объединены и подключены к реактору, а катодами подключены к анодным группам переключателей фаз, два другик коммутирующих тиристора катодами объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, первый зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источника пита(Л ния, а катодом - к общей точке анодов коммутирующих тиристоров,второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а анодом - к общей точке катодов коммутирующих тиристоров, отличающееся тем, что, с целью уменьшения его габаритов и улучшения энергетических показателей, в устрой ство введены два дополнительных ком00 мутирующих конденсатора, один из которых включен между анодными, другой - между катодными группами тиристоров переключателей фаз, а второй зарядный тиристор анодом подключен к свободной обкладке конденсатора.