Устройство для управления тяговым электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения Советский патент 1990 года по МПК B60L15/08 

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям постоянного тока для питания тягового электродвигателя независимого возбуждения преимущественно безрельсового электротранспорта в режимах тяги и электрического торможения, в частности в электромобилях, электрокарах, электропогрузчиках, электрошта- белерах и т.д.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Устройство содержит аккумуляторную батарею 1, питающую тяговый электродвигатель, обмотка 2 якоря которого через дроссель 3, обратный диод 4 и встречный диод 5 подключена к аккумуляторной батарее 1, полупроводниковый ключевой элемент 6, соединенный с разделительным диодом 7 в последовательную цепь, шунтируемую замыкающим контактом 8. Устройство содержит разделительный тиристор 9, связанный с обратным диодом 4 и , встречным диодом 5 дополнительным обратным диодом 10, и реверсивный переключатель 11, через которые об-, мотка 12 независимого возбуждения подключена к аккумуляторной батарее 1. Реверсивный переключатель связан с размыкающим контактом 13, который через замыкающий контакт 14 связан с полупроводниковым переключателем 6.

сл J

оэ со |

оэ

В двигательном режиме постоянно открыт разделительный тиристор 9, обмотка 12 независимого возбуждения с помощью реверсивного переключателя 11 и размыкающего контакта 13 подключена к аккумуляторной батарее 1. Во время проводящего состояния полупроводникового ключевого элемента 6 ток обмотки 2 якоря протекает по цепи 1-9-2-3-7-6-1, а в паузе - по цепи обратного диода 4-9-2-3-4. По цепи обмотки 12 независимого возбуждения в этот период протекает постоянный номинальный ток возбуждения до тех пор, пока не заканчивается импульсное регулирование в якорной цепи. Среднее напряжение на обмотке 2 якоря определяется замкнутым состоянием полупроводникового ключевого элемента 6. В момент выхода его в полностью открытое состояние (при достижении электродвигателем соответствующей скорости вращения) замыкается замыкающий контакт 8, происходит шунтирование ключезого элемента 6 и.подсоединение обмотки 2 якоря к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи. В это же время размыкается размыкающий контакт 13, замыкающий контакт 14 замыкается и обмотка 12 независимого возбуждения включается последовательно с полупроводниковым элементом 6. При этом разделительный диод 7 препятствует прохождению тока возбуждения по цепи замыкающего контакта 8 к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи. Ввиду того, что в этот момент ключевой элемент 6 полностью включен, то перерыва питания в цепи обмотки возбуждения не происходит. Затем в процессе дальнейшего регулирования скважность ключевого элемента 6 уменьшается, ток возбуждения при этом снижается и скорость вращения двигателя увеличивается. Процесс ослабления поля электродвигателя присходит до заданного значения максимальной скорости движения. Ток обмотки 12 независимого возбуждения при открытом состоянии ключевого элемента 6 протекает по цепи 1-12-11- -14-6-1 у а при закрытом - по цепи 12-11-11-12. Ток обмотки 2 якоря в этом режиме протекает по цепи 1-9-2-3-8-J.

Для перехода в режим рекуперативного торможения в зоне скорости . вра

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щения, превышающей номинальную, т.е. когда осуществляется регулирование тока возбуждения, необходимо запереть ключевой элемент 6, разомкнуть контакт 8, тиристор 9 при этом запирается, а реверсивным переключателем 11 изменить полярность обмотки- 12 независимого возбуждения. Затем, регулируя ток возбуждения путем изменения скважинности полупроводникового ключевого элемента 6, управляют тормозным моментом и величиной энергии, отдаваемой электродвигателем в аккумуляторную батарею. Ток рекуперации при этом протекает по цепи 2-3-4-1-5-2 и аккумуляторная батарея 1 подзаряжается. После достижения номинальной скорости вращения, когда полупроводниковый ключевой элемент 6 полностью открыт, переключаются контакты 14 и 13, первый размыкается, а второй замыкается и подключает обмотку 12 независимого возбуждения к аккумуляторной батарее Схема переходит d режим импульсной рекуперации по якорной цепи. Так как тиристор 9 остается запертым,то ток якоря при открытом ключевом элементе 6 протекает по цепи 2-3-7-6-5-2, а при закрытом ключевом элементе 6 - по цепи 2-3-4-1-5-2. Величина замкнутого состояния полупроводникового ключевого элемента 6 определяет степень торможения и величину энергии рекуперации.

Таким образом, включение в схему устройства дополнительных контактов

и диодов и соответствующие новые связи позволяют расширить функциональны возможности предлагаемого устройства путем осуществления регулирования тока возбуждения электродвигателя, что значительно расширяет диапазон регулирования скорости как в режиме тяги, так и рекуперативного торможения. При этом импульсное регулирование якоря и обмотки возбуждения осуществляется одним и тем же полупроводниковым элементом, а режим импульсной рекуперации по обмотке возбуждения сокращает потери в силовой цепи регулирования при торможении в основной части диапазона скоростей вращения двигателя независимого возбуждения.

Формула и з обретения Устройство для управления тяговым электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения, содержащее

515

полупроводниковый ключевой элемент, один вывод которого соединен с анодом встречного диода и одним из выводов аккумуляторной батареи, другой вывод которой подключен к аноду разделительного тиристора и-катоду обратного диода, анод которого соединен с одним из выводов дросселя,

ДРУГОЙ ВЫВОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧеН К

одному из выводов обмотки якоря тягового электродвигателя, соединенной другим выводом с катодом встречного диода и катодам разделительного тиристора, и реверсивный переключа- тель, связанный одними выводами с обмоткой независимого возбуждения, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, оно снабжено дополнитель3

ным обратным диодом, размыкающим и замыкающими контактами и разделительным диодом, включенным между одним из выводов дросселя и другим выводом полупроводникового ключевого элемента и соединенного с последним в последовательную цепь, шунтируемую первым замыкающим контактом, второй замыкающий контакт подключен одним выводом к другому выводу полупроводникового ключевого элемента, а другим - к другим выводам реверсивного переключателя и через размыкающий контакт - к одному из выводов аккумуляторной батареи, при этом другие выводы реверсивного переключателя через дополнительный обратный диод подключены к другому выводу аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к полупроводниковым преобразователям постоянного напряжения и может применяться в приводах транспортных средств с питанием от аккумуляторной батареи. Изобретение позволяет расширить диапазон регулирования. Устройство содержит аккумуляторную батарею, питающую тяговый электродвигатель, обмотка якоря которого подключена к ней через дроссель, обратный диод и встречный диод, полупроводниковый колючевой элемент, подключенный к аккумуляторной батареи одним выводом и другим выводом через разделительный диод к дросселю и через замыкающий контакт к реверсивному переключателю обмотки независимого возбуждения, связанному через обратный диод с аккумуляторной батареей. 1 ил.