Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За в е о 18. 06. 81 (21) 3302688/24-07 с присоелинением заявки J%t (5l)M. Кд.

Н 02 P 7/42

Государственный каинтет (23) Приоритет—

Опубликовано 30.12.82. Бюллетень № 48 оо делам нзабретеннй н открытнй (53) УДК 621. .314. .572(088.8) Дата опубликования описания Р3. О1. 83

A.Ñ. Мазнев, А.Н.. Рогов, Б.П. Гавриетов и К.й. @ускова н

Пенинградский ордена Ленина инститрт."Нниенадее железнодорожного транспорта им, айад. В..". Н: ..ОбразцОеа и Всесоюзный научно-исследовательский, ;-идротектно-: конструкторский и технологический ""а- 4Ф т электровозостроения (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования скорости вращения асинхронньх тяговых электродвигателей, ;и может быть использовано на электроподе ижном сост а ве. с бесколле кторными тяговыми электродвигателями, питающимися от сети постоянного тока.

Известно устройство для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей, состоящее из переЦ ключателей фаз, обратного диодного моста и двух импульсных регуляторов напряжения (11.

Однако зто устройство имеет значительные масссгабаритные показатели. и ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения в зоне больших коэффициентов заполнения.

Наиболее близким по технической

20 сущности- к предлагаемому является . устройстве для регулирования скорости

l 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 диодами; 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 (2) .

Недостатком устройства являются значительные массогабаритные показатели. Это обусловлено накачкой напряжения на коммутирующих конденсаторах до 30д (Ос1- напряжение ис3 98591 точника питания), что увеличивает ус" тановленную мощность полупроводниковых приборов и их массогабаритные показатели.

Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей.

Поставленная..цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два переключа- 1Ц теля фаз и обратный диодный мост, связанные между собой -диагоналями, предназначенными для фаз тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, охваченные встречно-парал- 15 лельно обратными диодами, причем аноды двух рабочих тиристоров связаны с плюсовым"зажимом источника питания, . а катоды - с анодными группами переключателей фаз,.два других рабочих 2о тиристора подсоединены катодами к минусо.вым зажимам источника питания, а анодами - к катодным группам переключателей фаз, обратный, диодный мост подключен к источнику питания в непроЖ водящем направпении, коммутирующие конденсатор и реактор, соединенные последовательно, введены два дополнительных вспомогательных тиристора, дополнительный коммутирующий конден- щ сатор, 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 вспомога- тельными реакторами, а катодами - с разноименными обкладками дополнительного коммутирующего конденсатора, свободные зажимы реакторов связаны с минусовым зажимом источника питания.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя.

Устройство включает в себя тиристоры 1-6 переключателя 7 фаз, тиристоры 8-13 переключателя 14 фаз, диоды

15-20 обратного моста 21, рабочие

55 тиристоры 22-25, обратные диоды 2629, коммутирующие конденсаторы 30 и

31, коммутирующие реакторы 32-34 „

I тяговый электродвигатель 35, источник

8 4

36 питания, вспомогательные тиристоры 37 и 38, вспомогательные реакторы 39 и 40.

Переключатели 7, 14 фаз и обратный диодный мост 21 связаны диагоналями с фазами электродвигателя 35. Обратный 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, 14 фаз соответственно в проводящем направлении, а рабочие тиристоры 24 и 25 включены между минусовым зажимом источника питания и 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 тиристорое переключателей фаз.

Устройство работает следующим об" разом.

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 выходФормула изобретения

5 9859 ного напряжения необходимо отпереть тиристор 37, при этом вследствие того, что напряжение на коммутирующем конденсаторе несколько выше напряжения источника питания, образуется ф контур: "+" конденсатора 30, коммутирующий реактор 32, обратный диод 20, источник 36 питания, вспомогательный реактор 39, тиристор 37,"-" конденсатора 30. Происходит замещение тока 1В в тиристоре 22 и передается часть энергии коммутирующего конденсатора нагрузке и источнику питания. При достижении напряжением на коммутирующем конденсаторе величины 3,1-1,2 О отпирается тиристор 23 и происходит колебательный перезаряд по контуру:.

"+" конденсатора 30, коммутирующий реактор 32, обратный диод 26, тиристор 23, реактор 33, "-" конденса- 20 тора 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 4 и 5. для .формирования следующего импульса напряжения необходимо отпереть тиристор 24 и после перезаряда коммутирующего конденсатора 31 по зз контуру: конденсатор 31, тиристор 24, диод 29, реактор 34,"-" конденсатора

31, что приводит к запиранию тиристора 25, подаются управляющие импульСы на тиристоры 8, 9, 10, 23 и 24.

Следующая пауза реализуется отпиранием тиристора 38 и при достижении напряжением на конденсаторе величины

1,1-1,2 О подается управляющий сигнал на тиристор 22. ПрИ этом происходит передача части энергии коммутирующего конденсатора нагрузке и источнику питания. После перезаряда и дозазаряда коммутирующего конденсатора необходимо отпереть тиристоры 11 и

13 °

Для изменения полярности напряжения в одной из фаз при формировании следующего импульса напряжения на нагрузке необходимо вместо тиристоров

1, 2, 3, 22 и 25 подать управляющие сигналы на тиристоры 2, 3, 4, 22 и 25 °

18 d

Регулирование выходного напряжения осуще ст вляет ся 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 превышает величины О >„= Ud +

+ 11, ", где оСк, С - параметры контура коммутации.

Коммутирующий конденсатор 31 при коммутации непосредственно не связан с источником питания. Поддержание необходимого уровня энергии осущест вляется путем фазового регулирования на интервале уменьшения тока колебательного контура - выбором момента отпирания рабочих тиристоров 22, 25 и тиристоров анодных групп переключателей 7, 14 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 U и больше. Однако параметры контура коммутации выбираются из условий минимальной величины напряжения, а установленная мощность полупроводниковых приборов и конденсаторов определяется максимальным на-пряжением, что и вызывало увеличение массогабаритных показателей. Это уст- ранено 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.

Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два переключателя фаз и обратный диодный мост, связанные между собой диагоналями; к которым подсоединены фазы тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристоаа. охваченные встречно-параллельно !

ВНИИПИ Заказ l0180/75 Тираж 721 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 9859 обратными диодами, причем аноды двух рабочих тиристоров связаны с плюсовым зажимом источника питания, а катоды - с анодными группами переключателей фаз, два других рабочих ти- 5 ристора подсоединены катодами к минусовому зажиму источника питания, а анодами - к катодным группам пере ключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, коммутирующие реактор и конденсатор, соединенные последовательно, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что .с целью снижения массогабаритных показателей,- в него введены два дополнительных вспомогательных тиристора, дополнительный коммутирующий конденсатор, два вспомогательных реактора и два коммути рующих 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..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3614594, кл. 318-227, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

N 661841, кл. Н 07 Р 7/62, 1978.