Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования скорости вращения асин хронных тяговых электродвигателей, :и может быть использовано на электро подЕижном составе,с бесколлекторными тяговыми электродвигателями, питающи мися от сети постоянного тока. Известно устройство для регулирова ния скорости вращения асинхронных электродвигателей, состоящее из пере ключателей фаз, обратного диодного моста и двух импульсных регуляторОЕ напряжения Q Однако это устройство имеет значительные массегабаритные показатели и ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения в зоне больших коэффициентов заполнения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство дЛя регулирования скорости вращения тягового электродвигателя. которое содержит два переключателя фаз и обратный диодный мост, связанные между собой диагоналями, к которым .подсоединены фазы тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, охваченные встречно-параллельно обратными диодамиi причем аноды двух рабочих тиристоров связаны с плюсом источника питания, а катоды - с анодными группами переключателей фаз, два других рабочих тиристора подсоединены катодами к минусу источника питания, а анодами - к катодным группами переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, коммутирующие реактор и конденсатор подключены последовательно И. Недостатком устройства являются значительные массогабаритные показатели. Это обусловлено накачкой напряжения на коммутирующих конденсаторах до 3Uj| (Uj - напряжение источника питания), что увеличивает установленную мощность полупроводниковых приборов и их массогабаритные показатели. Цель изобретения - снижение массо габаритных показателей. Поставленная цель достигается тем что в устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два переключателя фаз и обратный диодный мост, связанные между собой диагоналями, предназначенными для фаз тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, охваченные встречно-параллельно обратными диодами, причем ано ды двух рабочих тиристоров связаны с плюсовым-зажумом источника питания, а катоды - с анодными группами переключателей фаз,.два других рабочих тиристора подсоединены катодами к ми нусовым зажимам источника питания, а анодами - к катодным группам переключателей фаз, обратный, диодный мос подключен к источнику питания в непр водящем направлении, коммутирующие конденсатор и реактор, соединенные последовательно, введены два дополнительных вспомогательных тиристора, дополнительный коммутирующий конденсатор, два вспомогательных реактора и два коммутирующих реактора, соединенных последовательно через дополнительный коммутирующий конденсатор, причем коммутирующие конденсатор и реактор подключены,к.катодным группам а последовательная цепь-из дополнительного коммутирующего конденсатора и реактора - к анодным группам переключателей фаз, вспомогательные тиристоры связаны анодами со вспомогательными реакторами, а катодами - с разноименными обкладками дополнительного коммутирующего конденсатора свободные зажимы реакторов связаны с минусовым зажимом источника питания. На чертеже приведена принципиальная схем.а устройства для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя. Устройство включает в себя тиристоры 1-6 переключателя 7 фаз, тиристоры 8-13 переключателя 14 фаз, диод 15-20 обратного моста 21, рабочие тиристоры 22-25, обратные диоды 2629, коммутирующие конденсаторы 30 и 31, коммутирующие реакторы 32-3 тяговый электродвигатель 35, источни Зб питания, вспомогательные тиристоры 37 и ЗВ, вспомогательные реакторы 33 и 0. Переключатели 7, 1 фаз и обратный диодный мост 21 связаны диагоналями с фазами электродвигателя 35Обратный диодный мост 21 подсоединен к источнику 36 питания в непроводящем направлении. Рабочие тиристоры 22 и 23 включены между плюсовым зажимом источника питания и анодными группами переключателей 7 I Фаз соответственно в проводящем направлении, а рабочие тиристоры 24 и 25 включены между минусовым зажимом источника питанияи катодными группами переключателей 14, 7 фаз соответственно в проводящем направлении. Обратные диоды 26-29 включены встречно параллельно рабочим тиристорам 22-25 соответственно. Коммутирующие конденсатор 30 и два реактора 32 и 33 соединены последовательно и под-, ключены к катодам рабочих тиристоров 22 и 23, а коммутирующие конденсатор 31 и реактор 34 - к анодам рабочих тиристоров 24 и 25. Вспомогательные тиристоры 37 и 38 связаны анодами со вспомогательными реакторами 39 и 40 соответственно, -а катодами подключены к обкладкам дополнительного коммутирующего конденсатора 30. Другие зажимы вспомогательных реакторов подсоединены к минусовому зажиму источника 36 .питания. Переключатели 7, 14 фаз представляют собой трехфазные инверторные мосты и предназначены для формирования кривой выходного напряжения. Обратный диодный мост обеспечивает протекание реактивного и тормозного токов, а также тока фаз в периоды паузы напряжения. Рабочие тиристоры, обратные диоды, коммутирующие конденсаторы и реакторы, вспомогательные тиристоры и реакторы предназначены для регулирования напряжения на нагрузке и выключения тиристоров переключателей фаз. Устройство работает сяедуюи|им образом. Предположим, что включены тиристоры 1, 2, 3, 22, 25 и ток протекает от источника: питания через указанные элементы и фазы тягового электродвигателя. Конденсатор 30 заряжен до полярности, указанной без скобок. Чтобы обеспечить паузу в кривой выходного напряжения необходимо отпереть тиристор 37, при этом вследствие того, что напряжение на коммутирующем конденсаторе несколько выше напряжения источника питания, образуется контур: Н- конденсатора 30, коммути рующий реактор 32, обратный диод 20 источник 36 питания, вспомогательный реактор 39, тиристор 37,- конденса тора 30. Происходит замещение тока в тиристоре 22 и передается часть энергии коммутирующего конденсатора нагрузке и источнику питания. При достижении напряжением на коммутирую щем конденсаторе величины ,1-1,2 и отпирается тиристор 23 и происходит колебательный перезаряд по контуру: + конденсатора 30, коммутирующий реактор 32, обратный диод 26, тиристор 23, реактор 33, - конденсатора 30. Кроме того, за счет накопленной энергии во вспомогательном реакторе продолжает протекать ток по ранее описанному контуру. После окончания процесса перезаряда и до заряда током нагрузки коммутирующего конденсатора 30 для обеспечения независимости формы выходного напряжения от характера нагрузки необходимо подать управляющие импульсы на тиристоры t и 5Для .формирования следующего импульса напряж ения необходимо отпереть тиристор 2k и после перезаряда коммутирующего конденсатора 31 по контуру: конденсатор 31, тиристор 2k диод 29, реактор З)- конденсатора 31, что приводит к запиранию тиристора 25, подаются управляющие импуль еы на тиристоры 8, 9, 10, 23 и 2k. Следующая пауза реализуется отпирани ем тиристора 38 и при достижении напряжением на конденсаторе величины 1,1-1,2 Ui подается управляющий сигнал на тиристор 22. При этом происхо дит передана части энергии коммутиру ющего конденсатора нагрузке и источнику питания. После перезаряда и доз заряда коммутирующего конденсатора необходимо отпереть тиристоры 1Ги Для изменения полярности напряже ния в одной из фаз при формировании следующего импульса напряжения на нагрузке необходимо вместо тиристоров 1, 2, 3, 22 и 25 подать управляющие t сигналы на тиристоры 2,3, k, 22 и 25. Регулирование выходного напряжения осуществляется широтно-импульсным методом на несущей частоте. Поскольку коммутирующий конденсатор 30 при коммутации отдает часть энергии нагрузке и источнику питания, процесса накопления энергии в нем не происходит. Следовательно, максимальное накопление на нем не превь щщет величины Uj + + |HI|| , где оСк С)( - параметры контура коммутации, Коммутирующий конденсатор 31 при коммутации непосредственно не связан с источником питания. Поддержание необходимого уровня энергии осуществляется путем фазового регулирования на интервале уменьшения тока колебательного контура - выбором момента отпирания рабочих тиристоров 22, 25 и тиристоров анодных групгГ переключателей 7, Н фаз. В устройстве, принятом за прототип, в узел коммутации при каждом заряде передается энергия источника питания, на конденсаторе увеличивается напряжение, которое при больших мощностях в высоких добротностях контура коммутации может достигать величины 3 ид и больше. Однако параметры контура коммутации выбираются из условий минимальной величины напряжения, а установленная мощность полупроводниковых приборов и конденсаторов 9пределяется максимальным напряжением, что и вызывало увеличение массогабаритных показателе13. Это устранено в предлагаемом изобретении. Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом является -снижение массогабаритных показателей благодаря уменьшению количества полупроводниковых приборов, обусловленное уменьшением величины максимального напряжения, прикладываемого к тиристорам. Формула изобретения Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два переключателя аз и обратный диодный мост, связанные между собой диагоналями, к которым подсоединены фазы тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристоа. охваченные встречно-параллельно