Устройство для импульсного регулирования скорости электродвигателя Советский патент 1987 года по МПК H02P5/06 

1

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тяговых электродвигателей электропоездов.

Цель.изобретения - расширение ди- апазона регулирования напряжения и бесконтактньй переход в режим рекуперативного торможения,

На чертеже представлена схема устройства,

Устройство для импульсного регулирования скорости содержит мостовой широтно-импульсный регулятор, в первом и втором плечах которого тиристо- ты 1 и 2 шунтированы обратными дио- дами-3 и 4, Б одну диагональ моста регулятора включены последовательно соединенные коммутирующие конденсато

5и дроссель 6. Параллельно дросселю

6подключена первичная обмотка 7 трансформатора 8, вторичной обмоткой

9 соединенного с реверсивным тирис- торным преобразователем 10, выход которого подключен к вьшодам обмотки 11 возбуждения электродвигателя. Другая диагональ моста регулятора предназначена для подключения к выводам 12 и 13 источника питания и якорной обмотке электродвигателя 14. Кроме того, устройство содержит до- полнительно два обратных диода 15 и 16, шунтирующих соответственно тиристоры 17 и 18 третьего и четвертого плечей моста регулятора. К соединенным последовательно тиристорам 1 и 2 первого и второго плечей моста регулятора встречно через накопительный конденсатор 19 подключены соединенны последовательно тиристорьГ 17 и 18 третьего и четвертого плечай мОста регулятора, параллельно которым включены соединенные последовательно со сглаживающим дросселем 20 якорная обмотка эдектродвигателя 14. Вторая диагональ моста регулятора соединена через, накопительный дроссель 2,1 с выводами 12 и 13 источника питания.

Устройство работает следующим образам.

В режиме Тяги в импульсном цикле работы устройства можно выделить два основных интервала времени, продолжительность которых можно регулировать.

Первый интервал времени начинаетс открьшанием тиристоров 1 и 2, после чего происходит коммутация тока ротора электродвигателя 14 с диодов 15 и 16 на цепь разряда накопительного

1319217

конденсатора 19, состоящую из конденсатора 19, тиристоров 1 и 2, якоря электродвигателя 14, сглаживающего дросселя 20, конденсатора 19, Одновременно в этом интервале времени протекает возрастающий ток источника питения, и в дросселе 21 накапливается энергия по цепи: вывод 12 источника питания - накопительный дрос- сель 21 - тиристоры 1 и 2 - вывод 13 источника питания.

По истечении регулируемого временного сдвига с момента открывания тиристоров 1 и 2 подается импульс управления на тиристор 18. После открывания тиристора 18 заряженный левой обкладкой положительно коммутирующий конденсатор 5 перезаряжается правой обкладкой -положительно по цепи: конденсатор 5 - тиристоры 2 и 18 - дроссель 6 - конденсатор 5, после чего происходит еще один перезаряд конденсатора 5 опять левой обкладкой положительно по цепи: конденсатор 5 - дроссель 6 - диоды 16 и 4.

За время второго перезаряда конденсатора 5 к тиристору 2 прикладывается обратное напряжение и он запирается. Дозаряд конденсатора 5 левой обкладкой положительно до величины напряжения накопительного конденсатора, когда к тиристору 1 прикладывается обратное напряжение и он тоже запирается, происходит по цепи; вывод 12 источника питания - дроссель 21 - тиристор 1 - конденсатор 5 - дроссель 6 - диод 16 - вывод 13 источника питания.

После запирания тиристоров 1 и 2 накопленная в предыдущем интервале времени в дросселе 21 энергия поступает в конденсатор 19 по цепи: вывод 12 источника питания - дроссель 21 - конденсатор 19 - диоды 15 и 16 - вывод 13 источника питания, а убьша- ющий ток якоря электродвигателя 14, поддерживаемый ЭДС самоиндукции, замыкается по цепи: якорь электродвит- гателя 14 - дроссель 20 - диоды 15 и 16 - якорь электродвигателя 14.

Регулирование среднего значения напряжения, приложенного к якорю электродвигателя 14, производится изменением продолжительности проводящего состояния тиристоров 1 и 2 в импульсном цикле.постоянной длительности, т.е. щиротно-импульсным способом регулирования. При достаточно большом временном сдвиге между моментом открывания тиристоров 1 и 2 и моментом их запирания, величина среднего значения напряжения, прикладываемое к якорю электродвигателя 14, превьппает величину напряжения источника питания, а скорость электродвигателя при таком повышенном якорном напряжении больше основной скорости .электродвигателя 14.

За время перезаряда коммутирующего конденсатора 5 на контактных выводах коммутирующего дросселя 6 возникает периодическое знакопеременное напряжение, которое подводится к понижающему трансформатору 8. Это напряжение через реверсивный тирйс- торный преобразователь 10 прикладывается к обмотке 11 возбуждения электродвигателя 14.

Дальнейшее увеличение скорости электродвигателя 14 сверх основной после того, когда дальнейшее повышение напряжения, прикладываемого к якорю электродвигателя 14, становитвыводы 12 и 13 источника питания - тиристоры 17 и 18 - конденсатор 19.

По истечении регулируемого временного сдвига с момента открывания ти5 ристоров 17 и 18 подается импульс управления на тиристор 2. После открывания тиристора 2 заряженный левой обкладкой положительно коммутирующий конденсатор 5 перезаряжается

fO правой обкладкой положительно, по цепи: конденсатор 5 - тиристоры 2 и 18 - дроссель 6 - конденсатор 5, после чего происходит еще один перезаряд конденсатора 5, опять левой

15 обкладкой положительно по цепи: конденсатор 5 - дроссель 6 - диоды 16 и 4 - конденсатор 5. За время второго перезаряда конденсатора 5 к тиристору 18 прикладывается обратное напря20 жение и он эапирае.тся. Дозаряд конденсатора 5 левой обкладкой положительно до величины напряжения накопи- тельного конденсатора, когда к тиристору 17 прикладывается обратное

ся недопустимым; производится ослаб- 25 напряжение и он тоже запирается, проление магнитного поля электродвигателя 14 путем уменьшения среднего значения напряжения, прикладываемого к обмотке 11возбуждения электродвигателя 14 при помощи реверсивного ти- ристорного преобразователя 10,

В режиме рекуперативного торможения в импульсном цикле работы устройства также можно выделить два основных интервала времени, продолжительность которых так же, как и в режиме тяги электродвигателя 14, можно ре- улировать.

исходит по цепи: якорь электродвигателя 14 - диод 4 - конденсатор 5 - дроссель 6 - тиристор 17 - дроссель 20 - якорь электродвигателя 14. 30 После запирания тиристоров 17 и 18 накопленная в предыдущем интервале времени энергия индуктивностей 20 и 14 якорной цепи электродвигателя под;действием ЭДС самоиндукции и ЭДС 35 якоря электродвигателя 14 поступает . в накопительный конденсатор 19 по цепи: якорь электродвигателя 14 - диоды 4 и 3 - конденсатор 19 - дроссель 20 - якорь электродвигателя 14, Первьй интервал времени начинается о а убывающий ток рекуперации источни- открыванием тиристоров 17 и 18, после чего происходит коммутация тока якоря электродвигателя 14 от цепи заряда накопительного конденсатора 19, состоящей из конденсатора 19, дросселя j 20, якоря электродвигателя 14, диодов 3 и 4, конденсатора 19 на цепь, состоящую.из якоря электродвигателя 14, тиристоров 17 и 18, дросселя 20, в которой ток якоря электродвигателя 14 о питания производится одновременно под действием ЭДС возрастает и в ин- изменением продолжительности проводя- дуктивностя х 20 и 14 якорной цепи щего состояния тиристоров 18 и 19 электродвигателя 14 накапливается энергия. Одновременно в первом интервале времени протекает ток источника питания и от заряженного на повышенное напряжение конденсатора 19 энергия передается источнику питания по

ка питания, поддерживаемый ЭДС самоиндукции дросселя 21, замыкается по цепи: выводы 12 и 13 источника питания - диоды 4 и 3 - дроссель 21 - выводы 12 и 13 источника питания.

Регулирование средних значений тормозного тока якоря электродвигателя 1 4 и тока рекуперации источника

в импульсном цикле и изменением величины тока обмотки возбуждения 11 55 электродвигателя 14 при помощи преобразователя 10.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать напряжение якорной цепи электродвигателя

цепи: конденсатор 19 - дроссель 21

192174

выводы 12 и 13 источника питания - тиристоры 17 и 18 - конденсатор 19.

По истечении регулируемого временного сдвига с момента открывания ти5 ристоров 17 и 18 подается импульс управления на тиристор 2. После открывания тиристора 2 заряженный левой обкладкой положительно коммутирующий конденсатор 5 перезаряжается

fO правой обкладкой положительно, по цепи: конденсатор 5 - тиристоры 2 и 18 - дроссель 6 - конденсатор 5, после чего происходит еще один перезаряд конденсатора 5, опять левой

15 обкладкой положительно по цепи: конденсатор 5 - дроссель 6 - диоды 16 и 4 - конденсатор 5. За время второго перезаряда конденсатора 5 к тиристору 18 прикладывается обратное напря20 жение и он эапирае.тся. Дозаряд конденсатора 5 левой обкладкой положительно до величины напряжения накопи- тельного конденсатора, когда к тиристору 17 прикладывается обратное

исходит по цепи: якорь электродвигателя 14 - диод 4 - конденсатор 5 - дроссель 6 - тиристор 17 - дроссель 20 - якорь электродвигателя 14. После запирания тиристоров 17 и 18 накопленная в предыдущем интервале времени энергия индуктивностей 20 и 14 якорной цепи электродвигателя под;действием ЭДС самоиндукции и ЭДС якоря электродвигателя 14 поступает в накопительный конденсатор 19 по цепи: якорь электродвигателя 14 - диоды 4 и 3 - конденсатор 19 - дроссель 20 - якорь электродвигателя 14, а убывающий ток рекуперации источни- питания производится одновременно изменением продолжительности проводя- щего состояния тиристоров 18 и 19

ка питания, поддерживаемый ЭДС самоиндукции дросселя 21, замыкается по цепи: выводы 12 и 13 источника питания - диоды 4 и 3 - дроссель 21 - выводы 12 и 13 источника питания.

Регулирование средних значений тормозного тока якоря электродвигателя 1 4 и тока рекуперации источника

исходит по цепи: якорь электродвигателя 14 - диод 4 - конденсатор 5 - дроссель 6 - тиристор 17 - дроссель 20 - якорь электродвигателя 14. После запирания тиристоров 17 и 18 накопленная в предыдущем интервале времени энергия индуктивностей 20 и 14 якорной цепи электродвигателя под;действием ЭДС самоиндукции и ЭДС якоря электродвигателя 14 поступает в накопительный конденсатор 19 по цепи: якорь электродвигателя 14 - диоды 4 и 3 - конденсатор 19 - дроссель 20 - якорь электродвигателя 14, а убывающий ток рекуперации источни- питания производится одновременно изменением продолжительности проводя- щего состояния тиристоров 18 и 19

в импульсном цикле и изменением величины тока обмотки возбуждения 11 электродвигателя 14 при помощи преобразователя 10.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать напряжение якорной цепи электродвигателя

от определенной минимальной величины до уровня напряжения источника питания И вьппе величины напряжения источника питания.

В устройстве становится возможным и бесконтактный переход с режима тяги на режим рекуперативного торможения электродвигателя с последующим

плавным, беско1йгактным регулированием (Величин тормозного тока электродви- гателя и токи, рекуперации источника

питания. ч .,

Кроме тогоi предлагаемое устройст- во обладает свойством непрерывности входного тока как в режиме тяги, так и в режиме рекуперативного торможения электродвигателя. При непрерывном входном токе нет необходимости в установке входного сглаживающего фильт- 20 вертого. плечей моста регулятора, к

ра, и уменьшается действующее значение входного тока устройства.

Формула изобретения

Устройство для импульсного регулирования скорости электродвигателя, содержащее широтно-импульсньм мостовой регулятор, в первом и втором плечах которого тиристоры шунтированы обратными диодами,в одну диагональ моста регулятора включены последовательно соединенные коммутирующие конРедактор А. Сабо Заказ 2526/53

Составитель Т. Рожкова

Техред В.Кадар Корректор. Колб

Тираж 660

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

денсатор и дроссель, параллельно которому подключена первичная обмотка тра;1сформатора, вторичной обмоткой соединенного с реверсивным тиристор- ным преобразователем, выход которого подключен к выводам обмотки возбуждения электродвигателя, другая диагональ моста регулятора предназначена для подключения к вьшодам источника

питания и якорной обмотке электродвигателя, отличающееся, тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения и бесконтактного перехода в режим рекуперативного торможения, в него введены накопительный.конденсатор,, накопительный и сглаживающий дроссели и два обратных диода, шунтирующие соответственно тиристоры третьего и четсоединенным последовательно тиристорам первого и второго плечей моста регулятора встречно подключены через накопительный конденсатор соединен25 ные последовательно тиристоры третьего и четвертого плечей моста регулятора, параллельно которым включены соединенная последовательно со сглаживающим дросселем якорная обмотка

30 электродвигателя, вторая диагональ моста регулятора соединена через накопительный дроссель с выводами источника питания.

Подписное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тяговых электродвигателей электропоездов. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования напряжения и бесконтактный переход в режим рекуперативного торможения. Устройство содержит мостовой широтно-импульсный регулятор, позволяющий за счет изменения продолжительности проводящего состояния тиристоров 1 и 2 регулировать среднее значение напряжения, приложенного к якорю электродвигателя 14. При этом возможно достижение электродвигателем скорости выше основной. Ограничение скорости производится ослаблением магнитного потока обмотки возбуждения 11 за счет уменьшения1 напряжения при помощи реверсивного ти- ристорного преобразователя 10. Регулирование средних значений тормозного тока якоря электродвигателя 14 и тока рекуперации производится одновременно изменением продолжительности проводящего состояния тиристоров 18 и 19 в импульсном цикле и изменением тока обмотки 11 возбуждения при помощи преобразователя 10. 1 шт. сл с: