Регулируемый электропривод постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H02P5/06 B60L15/08 

1

Устройство отностся к электропр1шоду иостожшого тока электрифицированного транспорта и, в очередь, для подвижных объектов с автономным источником питания (электромобили).

Из основного аиг. св. № 547О23 известен электропривод, который имеет источник постояшюго тока, импульсный коммутатор, подключенный через отсекающий диод параллельно источнику питания, цепочку иа четырех коммутирующих элементов, подкпюче ную параллельно источнику питания, двкгатель постоянного тока, якорь которого включен между крайними общими точками упомянутых коммутирующих зле- jj ментов, последовательная обмотка возбуждения одним К01ШОМ подключена к средней точке упомянутых элементов, а другим к общей точке импульс1гого коммутатора и отсекающего диода.2й

Недостатком известного электропривода nocTOiDHUioro тока является ог1заниченное ис« пользование режима рекуперативного торможения, потому что в зоне высоких скоростей вращения процесс нарастания тормозного момента носит неуправляемый, лавинообразный характер, что недопустимо для электрифидировашюго Т1 1анспорта.

Цеу1ью настояшегх изобрете1П1Я ЯВПЯУГся повышение экономичности электропривода за счет обеспеч иш уп У1Вляемого рекуперативного торможения во всей области регулирования скорос-ти привода.

Это достигается тем, что в изв(;стный электропривод постояшюго тока, имеющий источник постоя шого тока, подключенный через отседшющий диод паралл&чьно источнику постояшюго тока, цепочку из не менее четырех последовательно соединенных коммутирующих элементов, включенных параллельно источнику постоянного тока, двигатель постоянного тока смешашю1Х) возбуждения, якорь которого включен к краШдам общим точкам упомянутых коммутирующих элементов, последовательная обмотка возбуждения кс торого соедШ1ена одним KQiDiOM со средней тожой цепочки коммутирующих ачементов, а другим KOIIцом Hqpes дроссель соединена с обшей точкой импульсного коммутатора и отсекающег диода, введем дополнительный диод, которы включш параллелыю коммутвруюи ему эле менту, соед1шенному с отсекающим диодом В качестве коммутирующих элементов использованы тиристоры. На чертеже приведена схема силовой части предлагаемого электропривода постоянного тока . Электродвигатель гюстояз1Ноах тока 1 имеет последовательную 2 и независимую 3 обмотки возбуясде ия. Питание электро- двигатапя 1 осуществляется от источника постоянного 4, через имдузгьсный коммутатор 5. Выход импульсного коммутатора 5 соединен через отсекающий диод 6 с другим полюсом источника 4. Параллельно источ11ику 4 включена депочка из четьфех последовательно соединенных ком мутирующих элеме тов 7, 8, 9, 10, к крайним общим воторьк 11, 12 подключен якорь электродвигателя 1. Средняя точка 13 этих элементов соединен с общей ТОЧ1СОЙ 14 и коммутатора 5 и отсекшощего диода 6 через последовательную обмотку возбуждения 2 и дроссель 15 Параллельно щэайнему 7 из коммутирующи элемштов, обращешюму в сторону отсе1шю щего шюда 6, подключен диод 16. Импульсньц коммутатор 5 на чертеже представлен в ввде мостового соединения тиристоров 17, 18, 19, 20, в диагональ которого подключен конденсатор 21. В двигательном режиме привода эамк:нуты элементы 7,9. При условном замыкании импульснохх) коммутатора 5 ток от источ1 ика 4 протекает через дроссель 15 обмоТку возбуждения 2, элементы 9 и 7, якорь элекзфодвигателя 1. При условном fjaaMbiKaHUH коммутатора 5 ток цели якоря, поддерживаемый за счет ЭДС самоин.дукции этой цеп и, за мы кается через отсекающий диод 6. Путем изменения скважности включенного состояния коммутатора 5 осуществляется управление средней величиной напряжения и тока электродвигателя 1. При использовании мостового коммутатора работа схемы происходит следующим образом. После включения противолежащей пары тиристоров (например 17 и 20) импульсно коммутатора 5 образуется даль зарядки конденсатора 21 через дроссель 15, об мотку возбуждения 2, элементы 7 и 9, якорь электродвигателя 1 от источншса 4. Зта цепь продета вдяет собой колебател э- ный Kojrryp. Напряжение конденсатора 21 ри свободной аарадке до этой цепи может остигнуть двойного 11апряжет 1ш источника . Этого здесь не происходит - laK только процессе зарядки напряжение конде 1са чх)ра 21 достигает напряжения источника 4ДИОД 6 отпирается и дальнейшее нарастание напряжения на конденсаторе 21 прекращается. Согласно этому прекращается ток через конденсатор 21 и тиристорь 17 и 20. Последние в результате этого запираются. При следующем включении тгфисторов (18 и 19) коммутатора 5 конденсатор 21 перезаряжается, и снова только до напряж&тя, равного напряжению источники 4. При каждой перезарядке через коммутатор 5проходит один и тот же электрический заряд. В результате среднее значение тока через коммутатор 5 оказывается прямопро- порциональным частоте включения тиристоров коммутатора. С увеличением частоты включения тиристоров мостового коммутатора увеличивается среднее значение напряжения на якоре двигателя и его ток. Большей cKopOi. сти вращения и большому моменту отвечает большая частота включения тиристоров ком мутатора. Поскольку имеется в виду тяговый электропр5шод и электродвигатель 1 имеет более моадаую )последовательную согласно включенную обмотку возбуждения 2, чем независимая обмотка 3, при небольшой нагрузке (например, движе11ие по прямой) электродвигатель 1 разгоняется до скорости существенно выше той, что имеет места при номинальном потоке (токе якоря) к номинальном напряжшии. Для ограничения скорости в этом режиме служит обмотка 3. В режиме рекуперативного торможения замкнуты элементы 8, 10. Последовательная обмотка возбуждения 2 через импульсный коммутатор 5 подключена на якорь электродвигателя 1 . Если при запертом коммутаторе 5 скорость двигателя такова, что обмот1И 3 вызывает появление ЭДС большей, чем напряжение источника 4, ддод 16 отпирается, появляется ток рекуперации и происходит рекуператив ое торможение привода. Если Tjpeбуется усилить торможение, вступает в работу коммутатор 5. При условном замыкании коммутатора 5 образуется цепь тока через последовательную обмотку возбуждения 2, дроссель 15, элементы 8 и 10, якорь двигателя 1. При условном размыкании коммутатора 5 ток об- мотки 2 и дросселя 15 за счет ЭДС самоиндукции сохраняется, замыкаясь че ,рез диод б и источник 4. Увеличение . тока обмотки 2 вызывает увеличение потока и ЭДС двигателя 1, а ел адоватепьно, тока рекуперации и момента торможения. При интенсивной рекуперации ток , через диод 16 непрерывный. Приснижении скоростиврашения ниже той, при которой в якоре двигателя 1 ЭДС может достт гнуть напряжения источника 4, ток рекуперащга через диод 16 не проходит, а протекает через диод 6 за счет ЭДС само5гадукции доосселя 15 и обмотки 2 и носит импуль ный характер. Если в качестве коммутатора 5 исполь зовать мостовой коммутатор, работа схемы происходит следующим образом. При включении пары тиристоров {17 и 20) образуется цепь зарядки конденсатор 21 от ЭДС якоря двигателя 1 через дрос сель 15 и обмотку 2. Цепь зарядки представляет собой колебательный контур. Через полпериода частоты собственных колебаний этого контура ток в нем пре- кращается, тиристоры 17 и 20 запираются. При включении следующей пары тиристоро 18 и 19 конде1сатор 21 перезаряжается по указанной выше цепи . Если в npoirecce перезаряд.ки напряжение на конденсаторе 21 достигает величины напряжения источника 4, отпирается диод 6 и конденсатор 21 оказьшагтсн включенным параллельно источнику 4/Трк через конденсатор 21 и тиристоры мостового коммутатора прекращается . При этом ток через дроссель 15, обмотку 2 и якорь двигателя 1 прекращается не сразу, замыкаясь через диод 6 и источник 4. Направление этого тока через источник 4 соответствует режиму рекуперации, которая в этом случае осуществляе ся, импульсным способом. с увеличением частоты включений тирлсторов коммутатора 5 увеличиваются ток через обмагку 2, импульсный ток рекуперации через диод 6 в источник 4, момент торможения привода. 75 96 Рекуперативное торможение осуществляется до скорости близкой той, которой соответствует замыкание якоря днигатеогя 1 на активное сопротивление контура пе резарядки конденсатора 21. В зависимости от конкретных треСхэваний к транспортному средству управление 19лектроприводом осуществляется раадичныьди устройствами. Устройство, рещая задачу управляемого , во всей зон) скоростей вращения пршода, позволяет реализовать этот режим в элекгрофшо1рова1шых транспортных средстк1х, что повьйдает экономичность привода, особенно в городских условиях, где характерным является частое тормо- ж(жие. Дру1х е положительное свойство предлагаемого устройства заключается в том, что для осуществления рекуперативного торможения от самой высокой рабочей скорости до практической полной ocтaнoE ки используется едш1ствен11ая структура силовой цепи, т.е. процесс торможения непрерывный до полной остановки. Третье преимущество предлагаемого рещення состоит в том, что управления приводом в обеих режимах (силового движения и рекуперативного торможения) требуется одно и то же импульсное устройство.Четвертое преим 1ц.ество состоит в том, что управление приводом может быть осуществлено двумя педалями, подобно тому, как это имеет место в автомоб1шях с двигателями внутреннего cix patmsi. Формула изобретения Регуппруемый электропривод постоянного тока по авт. св. № 547О23, о т л ичающи йся тем, что, с цепью повы- шен1га экономичности, коммутирующий элемент, соедга енный с отсекшощим диодом, унтирован дополнительным диодом .