PL184311B1 - Układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego - Google Patents

Abstract

Układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego, zasilanego impulsowo ze źródła napięcia stałego poprzez filtr wejściowy i napięciowo sterowany, półprzewodnikowy, główny łącznik mocy połączony szeregowo z uzwojeniem twornika i uzwojeniem wzbudzenia silnika, a zawierający diodę zerową, bocznikującą uzwojenia silnika, sieć odciążającą oraz układ regulacji prądu wzbudzenia, podłączony równolegle do uzwojenia wzbudzenia, a utworzony z trzech gałęzi równoległych połączonych z diodą, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy, gałąź druga zawiera diodę, a gałąź trzecia zawiera kondensator połączony szeregowo z dławikiem, który jest zbocznikowany drugą diodą, włączoną przeciwrównolegle do diody gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy gałęzi pierwszej, znamienny tym, że punkt wspólny łącznika mocy (6), dławika (9) i anody diody (7) drugiej gałęzi układu regulacji prądu wzbudzenia (A) jest połączony z punktem wspólnym źródła napięcia stałego (3) i głównego łącznika mocy (4) poprzez dodatkową diodę (11), włączoną przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy (4)..

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego, znajdujący zastosowanie w układach napędowych pojazdów trakcyjnych.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 147 360 układ regulacji prądu wzbudzenia silnika szeregowego prądu stałego, służący do regulacji prędkości obrotowej napędu pojazdów trakcyjnych, który zawiera obwód bocznikujący uzwojenie wzbudzenia i obwód komutacyjny. Obwód bocznikujący uzwojenie wzbudzenia składa się z trzech gałęzi równoległych, z których jedna zawiera kondensator, druga diodę, a trzecia tyrystor połączony szeregowo z dławikiem komutacyjnym. Obwód komutacyjny stanowi szeregowe połączenie dławika komutacyjnego z tyrystorem i kondensatorem, przy czym tyrystor zbocznikowany jest diodą, a kondensator zbocznikowany jest rezystorem. Obwód komutacyjny zasilany jest bezpośrednio ze źródła zasilającego silnik.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 179 527 układ sterowania napędu elektrycznego prądu stałego zawiera co najmniej jedną gałąź obwodu głównego, zasilaną poprzez filtr wejściowy ze źródła napięcia stałego i składającą się z silnika szeregowego prądu stałego, którego uzwojenie twornika jest połączone poprzez uzwojenie wzbudzenia z półprzewodnikowym, głównym łącznikiem mocy. Układ zawiera także diodę zerową bocznikującą uzwojenia silnika oraz układ regulacji prądu wzbudzenia bocznikujący uzwojenie wzbudzenia silnika i utworzony z trzech gałęzi równoległych, z których jedna zawiera diodę, druga zawiera półprzewodnikowy łącznik mocy, który jest włączony przeciwsobnie do diody, a trzecia gałąź zawiera kondensator, który jest połączony szeregowo z dławikiem zbocznikowanym drugą diodą, której katoda jest połączona z anodą pierwszej diody, zaś punkt wspólny katody pierwszej diody, kondensatora i łącznika mocy jest połączony z punktem wspólnym twornika silnika i jego uzwojenia wzbudzenia poprzez kolejną diodę, która jest włączona zgodnie z kierun184311 kiem przewodzenia łącznika mocy. Układ zawiera również sieć odciążającą, która jest zasilana poprzez filtr wejściowy ze źródła napięcia stałego i zawiera gałąź utworzoną z dławika szeregowo połączonego poprzez diodę z kondensatorem, przy czym punkt wspólny diody i kondensatora tej gałęzi jest połączony z punktem wspólnym głównego łącznika mocy i uzwojenia wzbudzenia silnika poprzez diodę dodatkową

W przypadku napędu wielosilnikowego, każda gałąź obwodu głównego układu sterowania napędu połączona jest z indywidualną siecią odciążającą albo z jedną siecią centralną poprzez diody dodatkowe.

Układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego, według wynalazku, zasilanego impulsowo ze źródła napięcia stałego poprzez filtr wejściowy i napięciowo sterowany, półprzewodnikowy, główny łącznik mocy połączony szeregowo z uzwojeniem twornika i uzwojeniem wzbudzenia silnika, a zawierający diodę zerową bocznikującą uzwojenia silnika, sieć odciążającą oraz układ regulacji prądu wzbudzenia, podłączony równolegle do uzwojenia wzbudzenia, a utworzony z trzech gałęzi równoległych połączonych z diodą, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy, gałąź druga zawiera diodę, a gałąź trzecia zawiera kondensator połączony szeregowo z dławikiem, który jest zbocznikowany drugą diodą, włączoną przeciwrównolegle do diody gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy gałęzi pierwszej charakteryzuje się tym, że punkt wspólny łącznika mocy, dławika i anody diody drugiej gałęzi układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z punktem wspólnym źródła napięcia stałego i głównego łącznika mocy poprzez dodatkową diodę, włączoną przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy oraz z punktem wspólnym uzwojenia wzbudzenia i głównego łącznika mocy poprzez diodę, włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia, zaś punkt wspólny katody diody, kondensatora i łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony bezpośrednio z punktem wspólnym uzwojenia twornika i uzwojenia wzbudzenia silnika.

Układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego, według wynalazku, eliminuje występowanie przetężeń prądowych w gałęzi układu regulacji prądu wzbudzenia zawierającej łącznik mocy przy przejściu napędu do pracy w drugiej strefie regulacji prędkości obrotowej, dzięki samoczynnemu obniżeniu się wartości napięcia na kondensatorze tego układu wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika. Układ cechuje przy tym możliwość płynnej regulacji prądu wzbudzenia oraz stosunkowo prosta budowa..

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat ideowo-blokowy układu.

W układzie według wynalazku, uzwojenie twornika 1 i połączone z nim szeregowo uzwojenie wzbudzenia 2 są zasilane impulsowo ze źródła napięcia stałego 3 poprzez filtr wejściowy F i tranzystorowy, główny łącznik mocy 4. Uzwojenie twornika 1 i uzwojenie wzbudzenia 2 silnika zbocznikowane są diodą zerową 5. Układ zawiera także znaną sieć odciążającą, nie uwidocznioną na rysunku oraz układ regulacji prądu wzbudzenia A, podłączony równolegle do uzwojenia wzbudzenia 2.

Układ regulacji prądu wzbudzenia A zawiera trzy gałęzie równoległe, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy 6, gałąź druga zawiera diodę 7, a gałąź trzecia zawiera kondensator 8 połączony szeregowo z dławikiem 9, który jest zbocznikowany drugą diodą 10, włączoną przeciwrównolegle do diody 7 gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy 6 gałęzi pierwszej. Punkt wspólny łącznika mocy 6, dławika 9 i anody diody 7 układu regulacji prądu wzbudzenia A jest połączony z punktem wspólnym źródła zasilania 3 i głównego łącznika mocy 4 poprzez diodę 11 włączoną przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy 4 oraz z punktem wspólnym uzwojenia wzbudzenia 2 i głównego łącznika mocy 4 poprzez diodę 12, włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy 6, zaś punkt wspólny katody diody 7, kondensatora 8 i łącznika mocy 6 układu regulacji prądu wzbudzenia A jest połączony bezpośrednio z punktem wspólnym uzwojenia twornika 1 i uzwojenia wzbudzenia 2 silnika.

Działanie układu według wynalazku, polega na tym, że regulacja prędkości obrotowej silnika szeregowego prądu stałego w pierwszej strefie regulacji, czyli poniżej charakterystyki

184 311 naturalnej silnika odbywa się poprzez zmianę wartości średniej napięcia na silniku za pomocą tranzystorowego, głównego łącznika mocy 4. W stanie przewodzenia tego łącznika 4, dodatkowa dioda 11, umożliwia rozładowanie kondensatora 8 w obwodzie: kondensator 8, uzwojenie wzbudzenia 2, główny łącznik mocy 4, dioda 11 i dławik 9. Ogranicza to wartość napięcia występującego na kondensatorze 8 w momencie przejścia silnika do drugiej strefy regulacji prędkości.

Regulacja prędkości obrotowej w drugiej strefie regulacji, czyli powyżej jego charakterystyki naturalnej, odbywa się poprzez zmianę prądu wzbudzenia silnika za pomocą łącznika mocy 6 układu regulacji prądu wzbudzenia A, podłączonego równolegle do uzwojenia wzbudzenia 2 silnika. Prąd twornika 1 płynie wówczas poprzez układ regulacji prądu wzbudzenia A i uzwojenie wzbudzenia 2, przy czym o średniej wartości prądu płynącego przez układ regulacji prądu wzbudzenia A decyduje względny czas przewodzenia łącznika mocy 6 tego układu, a jego dioda 12 uniemożliwia rozładowanie energii zgromadzonej w polu magnetycznym uzwojenia wzbudzenia 2 poprzez diodę 7, która zapobiega wstecznej polaryzacji łącznika mocy 6. Prawidłowe warunki pracy tego łącznika 6 zapewnia też gałąź układu regulacji prądu wzbudzenia A, utworzona z kondensatora 8, dławika 9 i drugiej diody 10, przy czym dławik 9 ogranicza wartość prądu rozładowania kondensatora 8 przez łącznik mocy 6, a kondensator 8 ogranicza wartości przepięć generowanych w uzwojeniach wzbudzenia 2 w wyniku komutacji prądu w tworniku 1 silnika jak też spowodowanych impulsową pracą głównego łącznika mocy 4.

Jako sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy 6 w układzie regulacji prądu wzbudzenia A może być stosowany tyrystor MCT, tranzystor mocy IGBT lub inteligentny moduł mocy IPM, przy czym szerszy zakres regulacji prędkości obrotowej silnika uzyskuje się w przypadku zastosowania tyrystora mocy MCT.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego, zasilanego impulsowo ze źródła napięcia stałego poprzez filtr wejściowy i napięciowo sterowany, półprzewodnikowy, główny łącznik mocy połączony szeregowo z uzwojeniem twornika i uzwojeniem wzbudzenia silnika, a zawierający diodę zerową, bocznikującą uzwojenia silnika, sieć odciążającą oraz układ regulacji prądu wzbudzenia, podłączony równolegle do uzwojenia wzbudzenia, a utworzony z trzech gałęzi równoległych połączonych z diodą, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy, gałąź druga zawiera diodę, a gałąź trzecia zawiera kondensator połączony szeregowo z dławikiem, który jest zbocznikowany drugą diodą, włączoną przeciwrównolegle do diody gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy gałęzi pierwszej, znamienny tym, że punkt wspólny łącznika mocy (6), dławika (9) i anody diody (7) drugiej gałęzi układu regulacji prądu wzbudzenia (A) jest połączony z punktem wspólnym źródła napięcia stałego (3) i głównego łącznika mocy (4) poprzez dodatkową diodę (11), włączoną przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy (4) oraz z punktem wspólnym uzwojenia wzbudzenia (2) i głównego łącznika mocy (4) poprzez diodę (12), włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy (6) układu regulacji prądu wzbudzenia (A), zaś punkt wspólny kondensatora (8), łącznika mocy (6) i katody diody (7) drugiej gałęzi układu regulacji prądu wzbudzenia (A) jest połączony bezpośrednio z punktem wspólnym uzwojenia twornika (1) i uzwojenia wzbudzenia (2) silnika.