Тяговый электропривод автономного транспортного средства Советский патент 1989 года по МПК B60L11/06 

сд

СП

00

Изобретение относится к области электрических 1ЯГОВЫ.Х систем транспортных средств с питанием от собственных источников :)нергоснабжения с генераторами переменною тока и двиг ателями постоянного тока.

Цель и;юбретения - повы1пение надежности.

Па чертеже представлена электрическая схема тягоного электропривода автономного транспортного средства.

Тяговый э,1ектропривод содержит тяговый синхронный генератор 1, вал которого соединен с валом первичного двигателя 2. К одним из ВЫВОДОВ) статорных трехфазных обмоток 3 и 4 синхронного генератора подключены группы тиристоров соответственно 5 13 и 14 22, собранных по мостовой схеме, имеющей две анодные группы, к выводам постоянного т(жа которых подключены выводы обмотки 23 возбуждения тягового двигателя постоянного тока, шунтированные в обратном направлении диодами 24 и 25, Н1унгирук)1иие тиристоры 26 и 27, аноды которых подключены к одному из выводов обмотки 28 якоря и тягового двигателя и цепей из последовательно включенных коммутирующих тиристоров 29-32, одни из выводов которых подключены к выводам постоянного тока катодны.ч I pynn мостовых схем, а другие к одному из выводов обмотки 28 якоря

Общая точка соединения тиристоров 29 и 30 подключена к одному из выводов коммутирующего конденсатора 33, другой вывод которого соединен с другим выводом обмотки :, а обн1ая точка соединена с тиристорами 31 и 32, подключена к одному из выводов коммутирующего конденсатора 34, другой вывод KOTopoi o соединен с другим выводом обмотки 4.

Общая точка встречно включенных тиристора 35 и разделительного диода 36 соединена с одним из выводов тормозного резистора 37, другой вывод которого соединен с другим выводом обмотки 28 якоря, а аноды тиристора 35 и разделительного диода 36 подключены соответственно к одному из выводов обмотки 28 якоря и к выводам постоянного тока катодных групп тиристоров 11-13 и 2(1-22, с которыми через тиристор 38 связан другой вывод обмотки 28 якоря. Одни из выводов статорных обмоток 3 и 4 через соответственно контакторы 39 и 40 подключены к потребителям энергии 41 и 42. Точки 43 и 44 схемы служат для подключения аккумуляторной батареи (не показана).

Тяговый электропривод автономного транспортного средства работает следующим образом.

Первичный двигатель 2 приводит во вращение тяговый синхронньн генератор 1, со статорньз1х трехфазных обмоток 3 и 4 которого напитывают обмотки 23 и 28 тягово1Ч) двигателя.

В режиме запуска первичного двигателя 2 тиристоры 35 и 38 и контакторы 39 и 40 выключены, к точке 44 схемы подключается положительный вывод аккумуляторной батареи, к точке 43 - отрицательный. На тиристор 26 (27) попадают управляющие сигналы, тиристоры 5-7 (8-10), 11 - 13 совместно с коммутирующими тиристорами 29 и 30 и конденсаторами 33 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к статорной обмотке 3 синхронного генератора. Управляемые вентили 14-16 (17-19), 20-22 совместно с коммутирующими тиристорами 31 и 32 и конденсатором 34 образуют трехфазный инвер5 тор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к статорной обмотке 4 син- хронног о генератора.

Системы управления двух трехфазных Q инверторов тока обеспечивают синхронную коммутацию тиристоров со сдвигом напря- ження на одноименных фазах статорных обмоток 3 и 4 генерагора, на 30 эл. град. В исходном состоянии вал первичного двигателя не вращается. От указанных ин- 5 верторов тока и аккуму:1яторной батареи занитываются статорные обмотки 3 и 4 синхронного генератора током требуемой частоты, при этом синхронный генератор 1 работает в режиме синхронного или ас инхрон- Hoi o двш агеля и раскручивав ва.1 первич- ного двигателя 2. После ок1П1чания запуска тиристоры 5-22, 26 (27) 29 32 вык:1К)ча- ются, аккумуляторная багаре-я отключается от точек 43 44 схемы и KOirraKTopbi 39 и 40 включаются.

5в тяговом режиме тиристоры 29 32 постоянно выключены. На управляющие э.г1ект- роды тиристоров 38 и 26 (или 27 в зависимости от направ. н ния вращения якорной обмотки 28) подаются управляющие импуль0 с ы. Питание тягового двигателя осуществляется по цепям: 3. I 13, 38, 28, 26, 23. 8 10, 3 и 4, 20-22, 38, 28, 26, 23, 17 19, 4, или в зависимости от направлепия врапхения якор1К)й обмотки но цепям: 3. 11 13, 38, 28, 27, 23, 5 7, 3 и 4, 20 -22, 38, 28, 27, 23,

5 14 -16, 4.

Тяговый электропривод позво.1яет регулировать величину гика двигателя изменением возбуждения синхронного генератора и изменением угла управления тиристоров 5 - 22 с естественной коммутацией в тяговом

режиме и в режи.ме реверсивного тор.може- ния и искусственной в режиме реостатного торможения. Это позволяет реализовать наиболее рациональный закон распределения токов по цепям двигателей в тягово.м

г и тормозном режимах в случае многодвигательного привода транспортного средства, а также при работе транспортного средства по системе двух и 6o,iee единиц.

Ослабление поля двигателя, когда в тяговом режиме и режиме реверсивного торможения включен тиристор 26, осуществляется включением тиристоров 5-7, 14-16, шунтирующих обмотку 23 возбуждения, и тиристоров 8-10, 17-19. Для обеспечения устойчивой работы тиристоров 5-7, 14-16 в зоне наибольшего ослабления поля тиристоры 8-10, 17-19 выключаются, ток обмотки 23 возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23, 25, 26 и 23, а ток якорной обмотки 28, минуя цепь обмотки 23 возбуждения, замкнется в контурах 3, 1 1 - 13, 38, 28, 26, 5-7, 3 и 4, 20-22, 38, 28, 26, 14-16, 4.

Когда ток 23 обмотки возбуждения спадет до необходимой величины, управляемые вентили 5-7, 14-16 выключаются, а 8-10, 17-19 включаются, и ток в обмотке 23 возбуждения начинает нарастать.

Когда в тяговом режиме и режиме реверсивного торможения включен тиристор 2 ослабление поля осуществляется аналогично включением тиристоров 8-10, 17-19. При этом шунтируются обмотка 23 возбуждения и тиристоры 5 - 7, 14-16.

Регулирование глубины ослабления поля двигателя осуществляется путем изменения угла регулирования тиристоров 5-7, 14-16 или 8-10, 17-19 в зависимости от направления тока в обмотке 23 возбуждения.

Защита двигателя от боксования осуществляется выключением тиристоров 5-10, 14-19 и включением тиристора 35. При этом ток обмотки 23 возбуждения в зависимости от направления вращения обмотки 28 якоря, замыкаясь в контуре 23, 25, 26 и 23 или 23, 24, 27 и 23, спадает значительно медленнее, чем ток якорной обмотки, замыкающийся в контуре 28, 35, 37 и 28.

Работа тягового электропривода в режимах реостатного и реверсивного торможения.

Для обеспечения перехода из режима тяги в режим реостатного торможения, осуществляемого на больщих скоростях транспортного средства, тиристоры 5-22 выключаются, тиристор 35 включается, при это.м ток якорной обмотки 28, спадая, замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, а ток обмотки 23 возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23, 25, 26 и 23 или 23, 24, 27 и 23 в зависимости от направления вращения обмотки якоря. Когда ток обмотки 23 возбуждения станет равным нулю, тиристор 26 или 27 выключается. Затем тиристоры 5 - 22, 26 (27), 38 включаются таким образом, чтобы направление тока в обмотке 23 возбуждения в режиме реостатного торможения было обратным по отношению к направлению тока в режиме тяги. Направление тока якорной обмотки 28 при этом сохраняется прежним. Обмотка 23 возбуждения получает питание от статорных обмоток 3 и 4 генератора по цепям: 3, 11 - 13, 38, 28, 27, 23, 5-7, 3 и 4,

20-22, 38,28, 27, 23, 14-16, 4 или 3, 11 13, 38, 28, 26, 23, 8-10, 3 и 4, 20-22, 38, 28, 26, 23, 17-19, 4, в зависимости от направления вращения якоря, а когда двигатель возОудится от его обмотки 28 якоря с использованием тиристоров 5-22 коммутирующих конденсаторов 33 и 34 и тиристоров 29-32 за- питываются статорные обмотки 3 и 4-генератора. При этом генератор работает в двигательном режиме и раскручивает вал первичного двигателя 2, который полностью прекращает потребление топлива.

Ток якорной обмотки 28 замыкается по трем основным контурам.

В первом контуре 28, 35, 37 и 28 током

5 якорной обмотки нагружается резистор 37. Во втором и третьем контурах 28, 27, 23, 14-16, 4, 20-22, 38, 28 и 28, 27, 23, 5-7, 3, 11-13, 38, 28 или 28, 26, 23, 17-19, 4. 20-22, 38, 28 и 28, 26, 23, 8-10, 3, 11-13, 38, 28 в зависимости от направления вра щения якоря током якорной обмотки 28 за- питываются обмотка 23 возбуждения, обмотки генератора 3 и 4 и потребители 41 и 42. Двигатель в режиме реостатного торможения работает как генератор с самовозбуж5 дением, нагруженный на резистор 37. Три этом часть тормозной энергии потребляет обмотка 23 возбуждения, обмотки 3 и 4 синхронного генератора и потребители 41 и 42. Это позволяет в режиме реостатно1Ч) торможения полностью исключить потребленпо

0

топлива первичным двигателем, что снижает

выброс первичным двигателем токсичных веществ в атмосферу.

Величина тормозного уси,1ия регу.чи- руется изменением величины тока обмотки 23 возбуждения путем изменения уг.ка

5 регулирования иунтирующих обмотку тиристоров 5-7, 14--16 (8-10, 17 19) в зависимости от направления вращения якоря. Схема обеспечивает переход из режима реостатного торможения в режим тя1и и.ш

д реверсивного торможения.

При переходе из режима реостатного торможения в режим тяги к первичному двигателю 2 подается топливо и, поскольку тяговый генератор раскручивает его вал, происходит запуск первичного двигателя, затем

5 тиристоры 5-22, 26 (27), 29-32 выключаются. Когда ток обмотки 23 возбуждения, замкнув1иись в контуре 23, 25. 26 и 23 и. 1и 23, 24, 27 и 23, спадает до нуля п 11рав,1яе- мый вентиль 26 или соответственно 27 выключится, тиристоры 5 - 22, 26 (27), 38 нк,|кь

0 чаются таким образом, чтобы напраиленис тока обмотки 23 возбуждения соответствовало режиму тяги.

При переходе из режима реостатного торможения в режим реверсивн()1Ч) тормо, жения (остановочное торможение) к первичному двигателю 2 также подается топливо и, поскольку тяговый генератор рускрч- чивает его вал, происходит запуск iie|iiui4- ного двигателя.

Затем, регулируя подачу топлива, увеличивают мощность первичного двигате,ля до величины, превышающей мощность торможения. Тиристоры 5-22, 29-32 выключают, ток обмотки 23 возбуждения замкнется в контуре 23, 24, 27 и 23 (23, 25, 26 и 23), а ток обмотки 28 якоря замыкается в контуре 28, 35, 37 и 28 и тиристор 38 выключается, а тиристоры 5-22 включают таким образом, чтобы направление тока обмотки 23 возбуждения совпадало с направлением тока в ней в режиме реостатного торможения. Изменением возбуждения синхронного генератора па обмотках 3 и 4 формируют напряжение, по величине превышающее ЭДС обмотки 28 якоря, приложенное в обратном направлении к тиристору 35. При этом тиристор 35 выключается, а тиристор 36 включается. Собирается схема реверсивного тор- можепия. Обмотка 23 возбуждения и тормозной резистор 37 запитываются напряжением обмоток 3 и 4 синхронного генератора сложенным с ЭДС обмотки 28 якоря по цепям; 3, 11-13, 36, 37, 28, 27, 23, 5-7, 3 и 4, 20 - 22, 36, 37, 28, 26, 23, 17-19, 4, в зависимости от направления врап1.ения якоря. При этом величина тормозного усилия для исключения потерь тормозной силы в первый момент поддерживается равной величине тормозного усилия реостатного торможения и регулируется изменением напряжения на обмотках 3 и 4 путем регулирования возбуждения синхронного генератора и изменением величины тока обмотки 23 возбуждения, изменением угла регулирования тиристоров 8-10, 17 19 (5-7, 14-16) в зависимости от направления врап1ения обмотки якоря аналогично тяговому режиму.

Тяговый электропривод обеспечивает также бесконтактный переход из режима тяги в режим реверсивного торможения и обратно, а также из режима реверсивного торможения в режим реостатного торможения.

При переходе из режима тяги в режим реверсивного горможения тиристоры 5-22 выключаются, тиристор 35 включается, ток якорной обмотки, спадая, замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, а ток обмотки возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23, 25, 26 и 23 или 23, 24, 27 и 23 (в зависимости от направления вращения обмотки якоря) и тиристор 38 вык тючится, а когда ток обмотки возбуждения спадет до нуля, выключится тиристор 26 или 27. Затем, аналогично собирается схема реверсивного торможения таким образом, чтобы направление тока в обм(зтке 23 возбуждения было обратным по отношению к направлению тока в ней в режиме тяги.

При переходе из режима реверсивного торможения в режим тяги тиристоры 5-22

выключаются, а тиристор 35 включается, ток якорной обмотки, спадая, замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, а ток обмотки возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23,

25, 26 и 23 или 23. 24, 27 и 23; а когда ток обмотки возбуждения спадет до нуля, тиристор 26 или 27 выключится, собирают схему режима тяги.

При переходе из режима реверсивного торможения в режим реостатного торможеПИЯ тиристоры 5-22 выютючаются, а тиристор 35 включается. Когда ток обмотки якоря замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, собирают схему реостатного торможения.

При использовании вместо тиристора 35

диода процессы в тяговом электроприводе протекают аналогично. При этом упрощается гаа1ение реактивной энергии обмотки 28 якоря в контуре 28, 35 и 37, так как не требуется формирование управляющего импульса на открытие тиристора 35.

Формула изобретения

Тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий синхронный генератор с двумя обмотками на статоре, одни из выводов каждой из которых подключены к одним из выводов катодной и соответствующим анодным группам тиристоров, другие выводы которых соединены соответственно с катодами одних из коммутирующих тиристоров и выводами обмотки возбуждения тягового двигателя постоянного тока, к одному из выводов обмотки якоря которого подключены аноды других коммутирующих и шунтирующих тиристоров и катоды шунтирующих диодов, включенных

встречно параллельно соответствующим щун- тирующи: тиристорам, катоды которых соответственно соединены с одним и другим выводами обмотки возбуждения, коммутирующие конденсаторы, каждый из которых

соединен одним из выводов с другими выводами соответствующей обмотки статора, а другим выводом - с точкой соединения последовательно включенных соответствующих одних и других коммутирующих тиристоров, разделительный диод, тормозной резистор и ключевой элемент, подключенный к другому выводу обмотки якоря и другим выводам катодных групп тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительным тиристором, анод которого подключен к одному

из выводов обмотки якоря, а катод - к катоду разделительного диода и одному из выводов тормозного резистора, соединенного другим выводом с другим выводом обмотки якоря, причем анод разделительного диода подключен к другим выводам катодных

групп тиристоров.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения с генераторами переменного тока и двигателями постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности. Тяговый электропривод содержит тяговый синхронный генератор 1, к одним из выводов статорных трехфазных обмоток 3 и 4 которого подключены группы тиристоров 5-22 с коммутирующими конденсаторами 33 и 34 и тиристорами 29-32, тормозной резистор, один из выводов которого подключен к точке соединения разделительного диода 36 и тиристора 35, а другой - к точке соединения тиристора 38 и одного из выводов обмотки 28 тягового двигателя, другой вывод которого соединен с анодами шунтирующих тиристоров 26 и 27, подключенных катодами к выводам обмотки 23 возбуждения тягового двигателя. 1 ил.