Устройство для регулирования частоты вращения тягового электродвигателя Советский патент 1989 года по МПК H02P7/42 

(Л

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения бесколлекторных тяговых электродвигателей. Целью изобретения является повышение надежности и расширение диапазона регулирования частоты вращения. Устройство содержит первый и второй тиристорные переключателя 1,8 фаз, обратный диодный мост 15, рабочие тиристоры 16...19, шунтированные диодами 20...23, коммутирующие тиристоры 24...27, коммутирующие конденсаторы 28, 29, перезарядный конденсатор 30 и реактор 31, дополнительные конденсатор 32 и реактор 33, зарядные реакторы 34, 35 и коммутирующие реакторы 36...39. Диапазон регулирования выходного напряжения может быть обеспечен от нуля до наибольшего возможного, т.к. коммутационные процессы катодных и анодных групп тиристоров переключателей 1,8 фаз развязаны. Повышение надежности устройства связано с включением коммутирующих реакторов 36-39 в цепь тиристоров, что улучшает условия их работы по DU/DT и DI,DT, а структура устройства исключает "накачку" энергии на коммутирующих конденсаторах 28, 29. При опрокидывании инвертора вспомогательные конденсаторы и реакторы образуют колебательные контуры, которые обеспечивают запирание тиристоров инвертора. 1 ил.

СП

ю

:п

ю

ванные диодами 20„„„23, коммутирующие тиристоры 24с о.27, коммутирующие конденсаторы 28, 29, перезарядный конденсатор 30 и реактор 31,дополнительные конденсатор 32 и реактор 33, зарядные реакторы 34, 35 и коммутирующие реакторы 36...39. Диапазон регулирования выходного напряжения может быть обеспечен от нуля до наибольшего возможного, т„к„ коммутационные процессы катодных и анодных групп тиристоров переключателей 1,8

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения бесколлекторных тяговых электродвигателей.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение диапазона регулирования выходного напряжения.

На чертеже показана схема устройства для регулирования частоты вращения тягового электродвигателя. Устройство для регулирования частоты вращения тягового электродвигателя содержит первый тиристорный переключатель 1 фаз с анодными 2-4 и катодными 5-7 группами вентилей, второй тиристорный переключатель 8 фаз с анодными 9 - 11 и катодными 12 - 14 группами вентилей,обратный диодный мост 15, четыре рабочих тиристора 16 - 19, щунтированных встречно-параллельно подключенными диодами 20 - 23, четыре коммутирующих тиристора 24 - 27, два коммутирующих конденсатора 28 и 29, перезарядные конденсатор 30 и реактор 31, дополнительные конденсатор 32 и реактор 33, два зарядных реактора 34 и

35и четыре коммутирующих реактора

36- 39.

Группы вентилей первого 1 и второго 8 тиристорных переключателей фаз соединены по мостовой схеме, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам статорной обмотки тягового электродвигателя 40„ Первый 24 и вто рой 25 коммутирующие тиристоры связа ны катодами между собой и с другим выводом дополнительного реактора 33,

фаз развязаны Повышение надежности устройства связано с включением коммутирующих реакторов 36-39 в цепь тиристоров, что улучшает условия их работы по du/dt и di/dt, а структура устройства исключает накачку энергии на коммутирующих конденсаторах 28,29. При опрокидывании инвер- тора вспомогательные конденсаторы и реакторы образуют колебательные кон- туры, которые обеспечивают запирание тиристоров инвертора 1 ип

а их аноды подключены к катодным

2Q группам вентилей 5 - 7 и 12 - 14 соответствующих тиристорных переключателей 1,8 фаз, третий 26 и четвертый 27 коммутирующие тиристоры связаны анодами между собой и с другим

25 вьшодом перезарядного реактора 31, а их катоды подключены к анодным группам вентилей 2 - 4 и 9 - 11 соответствующих переключателей 1,8 фаЗоКом- мутирующие конденсаторы 28 и 29 вклюэп чены между анодными и катодными группами вентилей 2-4и9- 11, 5-7 и 12 - 14 соответственно тиристорных переключателей 1,8 фаз.

Первый 16 и второй 17 рабочие

тиристоры анодами соединены с одним вьшодом первого зарядного реактора 34 и с зажимом для подключения к плюсовому выводу источника 41 питания и с другим вьгоодом дополнительного

дд конденсатора 32, а третий 18 и четвертый 19 рабочие тиристоры катодами соединены с одним вьтодом второго зарядного реактора 35, с другим выводом перезарядного конденсатора 30

д5 и с зажимом для подключения к минусовому выводу источника 41 питания. Перезарядные конденсатор 30 и реактор 31 одними выводами соединены между собой последовательно и соединены этими же выводами с другим выводом первого зарядного реактора 34. Дополнительные конденсатор 32 и реактор 33 одними выводами включены последовательно и этими же вьшодами соединены с другим вьгеодом второго зарядного реактора 35 Обратный диодный мост 15 подсоединен к зажимам для подключения к источнику 41 питания в непроводящем направлении

50

55

51

Коммутирующие реакторы 36 - 39 включены соответственно между катодами первого 16, второго 17 рабочих тиристоров и анодными группами вентилей 2 - 4 и 9 - 11 тиристорных пе- реключателей фаз 1,8, между анодами третьего 18, четвертого 19 рабочих тиристоров и катодными группами вентилей 12 - 14 и 5 - 7 тиристорных переключателей 8,1 фаз

Устройство для регулирования частты вращения тягового электродвигателя работает следующим образом.

Предположим, что отперты тиристо- ры 2,7,3,16 и 19 и ток протекает от источника 41 питания через указанные элементы и фазы статорной обмотки тягового злектродвигателя 40, а конденсаторы 28,29 и 32 заряжены до напря- женин источника с требуемой полярностью Для обеспечения паузы в кривой выходного напряжения необходимо прервать ток источника 41 питания и подать управляющие сигналы на все ти ристоры какой-либо группы переключателя фаз, связанной через рабочий тиристор с каким-либо из зажимов источника питания, например, при отпирании коммутирующего тиристора 27 начи нается колебательный перезаряд по котуру: положительный вывод коммутирующего конденсатора 28 - коммутирующий реактор 36 - обратный диод 20 - истоник 41 питания - перезарядный конденсатор 30 - перезарядный реактор 31 - коммутирующий тиристор 27 - минусо- вьй вывод коммутирующего конденсатора 28„

Емкости перезарядного и дополнительного ковденсаторов 30 и 32 должны быть существенно больше емкостей коммутирующих конденсаторов 28 и 29, а индуктивности зарядных реакторов 34 и 35 должны быть существенно больше суммарной индуктивности коммутирующего (дополнительного) и перезарядного реакторов 31,36 (31,37), 33,39 (33,38)о В этой связи процессы коммутации и заряда перезарядных конденсаторов можно разделить,поскольку их продолжительность существенно отличается„ После перезаряда конденсаторов, определяемого по заранее заданным временным задержкам,подаются управляющие сигналы на тиристоры 7,5,6,19 и дублируются короткими импульсами сигналы на тиристоры 27,2,3, При этом ток нагрузки замы

0

1

0 5 0

0

5

0

5

526

кается по контуру: тяговьп1 электродвигатель 40 - катодная группа тиристоров переключателя 1 фаз - рабочий тиристор 19 - обратный диодный мост 15 - тяговый электродвигатель 40, Коммутирующий конденсатор 28 заряжается по контуру: плюс перезарядного конденсатора 30 - реактор 31 - коммутирующий тиристор 27 - коммутирующий конденсатор 28 - тиристоры 2,5 переключателя 1 фаз - рабочий тиристор 19 - минус перезарядного конденсатора 30, Перезарядный конденсатор 30 перезаряжается: плюсовый зажим источника 41 питания - зарядный реактор 34 - перезарядный конденсатор 30 - минус источника 31 питания,

Для формирования следующего импульса напряжения на фазах статорной обмотки тягового злектродвигателя 40 необходимо сначала запереть рабочий тиристор 19, для чего подается управляющий сигнал на коммутирующий тиристор 25, образуется колебательный контур: плюс коммутирующего конденсатора 29 - коммутирующий тиристор 25 - дополнительный реактор 33 - дополнительный конденсатор 32 - источник 41 питания - обратный диод 23 - коммутирующий реактор 39 - минус коммутирующего конденсатора 29о

После перезаряда коммутирующего конденсатора 29 подаются управляющие сигналы на тиристоры 9,14,10,17,18 и подтверждаются короткими сигналами на тиристоры 5 и 6о При этом к фазам нагрузки прикладьгеается импульс напряжения, а коммутирующий конденсатор 29 заряжается до напряжения источника питания по контуру: плюс источника 41 питания - рабочий тиристор 17 - коммутирующий реактор 37 - тиристоры 9,10,5,6, переключателей 8 и П фаз - коммутирующий конденсатор 29 - коммутирующий реактор 38 - рабочий тиристор 18 - минус источника 41 питания. Дополнительный конденсатор 32 заряжается: плюс источника 41 питания - дополнительный конденсатор 32 - зарядный реактор 35 - минус источника 41 питания.

Для изменения полярности напряжения на одной из фаз при формировании следующего импульса напряжения необходимо отпереть тиристоры 1,3,5, 16,19, Регулирование напряжения осуществляется тиристорно-импульсным мето- дом на несущей частоте. Так как дозаряд конденсатора не связан с энергией коМ1 тирующих реакторов.напряжение на коммутирующем конденсаторе стабилизировано на уровне питающего.

Поскольку в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом коммутационные процессы катодных и анодных групп тиристоров переключателей 1 и 8 фаз развязаны, диапазон регулирования выходного, напряжения может быть обеспечен от нуля до наибооьше- го возможного. Повышение надежности устройства связано с включением ком10

вующих тиристорных переключателей фаз, коммутирующие конденсаторы вклю чены между анодными и катодными груп пами вентилей тиристорных переключателей фаз соответственно, первый и второй рабочие тиристоры анодами сое динены с зажимом для подключения к плюсовому выводу источника питания, а третий и четвертый рабочие тиристоры катодами соединены с зажимом дл подключения к минусовому выводу источника питания, перезарядные конден сатор и реактор одними вьшодами соемутирующих реакторов 36-39 в цепь ти- 15 лежду собой последовательно.

ристоров, что улучшает условия их работы по du/dt и di/dt, а структура устройства исключает накачку энергии на коммутирующих конденсаторах 28 и 29.,

Кроме того, при опрокидьшании инвертора вспомогательные конденсаторы и реакторы образуют колебательные контуры, которые обеспечивают запирание тиристоров инвертора.

Формула изобретения

Устройство для регулирования частоты вращения тягового электродвигате- ля, содержащее два тиристорных перек

лючателя -фаз с анодной и катодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, и обратный диодньй мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключеьтя к фазам статорной омотки тягового электродвигателя,четре рабочих тиристора, встречно-параллельно каждому из которых подключен обратный диод, четыре коммутирущих тиристора, два коммутирующих коденсатора, перезарядные конденсатор и реактор, первый и второй коммутирующие тиристоры связаны между собо катодами, а их аноды подключены к катодным группам вентилей соответствующих тиристорных переключателей фаз, третий и четвертый коммутирующие тиристоры связаны между собой анодами, а их катоды подключены к

анодным группам вентилей соответстСоставитель

Редактор А.Шандор Техред Л.Сер

вующих тиристорных переключателей фаз, коммутирующие конденсаторы включены между анодными и катодными группами вентилей тиристорных переключателей фаз соответственно, первый и второй рабочие тиристоры анодами соединены с зажимом для подключения к плюсовому выводу источника питания, а третий и четвертый рабочие тиристоры катодами соединены с зажимом для подключения к минусовому выводу источника питания, перезарядные конденсатор и реактор одними вьшодами сое

днухов

другой вьшод перезарядного реактора соединен с анодами второго и третьего коммутирующих тиристоров, обратный диодный мост подсоединен к зажимам для подключения к источнику питания в непроводящем направлении, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения диапазона регулирования частоты вращения, в него введены дополнительные конденсатор и реактор, два зарядных реактора, четыре коммутирующих реактора, включенные соответственно между катодами первого, второго рабочих тиристоров и анодными группами вентилей тиристорных переключателей фаз, анодами третьего, четвертого рабочих тиристоров и катодными группами вентилей тиристорных переключателей фаз, дополнительные конденсатор и реактор одними вьшодами включены последовательно между собой, другой вывод дополнительного реактора соединен с катодами первого и второго коммутирующих тиристоров, а другой вывод дополнительного конденсатора соединен с анодами первого и второго рабочих тиристоров и одним вьшодом первого зарядного реактора, второй вывод которого соединен с одним вьшодом перезарядного конденсатора, другой вьшод которого соединен с катодами третьего и четвертого рабочих тиристоров и одним вьшодом второго зарядного реактора, другой вьшод которого соединен с одним вьшодом дополнительного конденсатора

Корректор Э,Лончакова