PL209451B1 - Układ sterowania napędu elektrycznego jedno- lub wielosilnikowego z silnikami szeregowymi prądu stałego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania napędu elektrycznego jedno- lub wielosilnikowego z silnikami szeregowymi prądu stałego w stanie impulsowego hamowania dynamicznego, znajdujący zastosowanie w napędach pojazdów trakcyjnych, szczególnie w napędach elektrycznych lokomotyw kopalnianych.

W znanym z literatury (St. Piróg - „Energoelektronika wyd. AGH Kraków 1998, str. 320) uk ładzie hamowania oporowego twornik silnika prądu stałego wraz z szeregowo podłączonym uzwojeniem wzbudzenia zbocznikowany jest półprzewodnikowym łącznikiem głównym podłączonym z jednej strony do ujemnego bieguna kondensatora filtra wejściowego. Punkt wspólny łącznika głównego i uzwojenia wzbudzenia połączony jest z anodą diody, której katoda połączona jest z dodatnim biegunem kondensatora filtra wejściowego. Z dodatnim biegunem kondensatora filtra wejściowego połączona jest również katoda drugiej diody, której anoda połączona jest z punktem wspólnym uzwojenia twornika silnika i jego uzwojenia wzbudzenia. Ponadto do dodatniego bieguna kondensatora filtra wejściowego podłączona jest kolejna dioda zbocznikowana rezystorem hamowania, której anoda poprzez półprzewodnikowy łącznik hamowania podłączona jest do ujemnego bieguna kondensatora filtra wejściowego.

Znany z literatury technicznej (Praca zbiorowa „Energoelektronika w taborze trakcji elektrycznej prądu stałego, wyd. PWN W-wa 1976 r., str. 121) układ obwodu głównego jednej grupy silników trakcyjnych tramwaju zawiera dwa silniki szeregowe prądu stałego, które w stanie hamowania połączone są tak, że koniec uzwojenia wzbudzenia pierwszego silnika jest połączony z początkiem uzwojenia twornika drugiego silnika i równocześnie poprzez połączone szeregowo dławik i główny łącznik tyrystorowy z masą układu. Z masą układu połączona jest anoda diody, której katoda poprzez szeregowo połączone dwa rezystory połączona jest z punktem wspólnym uzwojenia wzbudzenia drugiego silnika i początkiem uzwojenia pierwszego silnika, przy czym każdy z rezystorów zbocznikowany jest oddzielnym stycznikiem, a tyrystor główny wyposażony w układ komutacji zbocznikowany jest rezystorem hamowania połączonym szeregowo z diodą spolaryzowaną zgodnie z kierunkiem przewodzenia tyrystora głównego. Ponadto uzwojenie wzbudzenia każdego silnika zbocznikowane jest układem regulacji prądu wzbudzenia.

Inny, znany z polskiego opisu patentowego nr 179 527 układ sterowania napędu elektrycznego jedno- lub wielosilnikowego prądu stałego, zawiera dwa silniki szeregowe prądu stałego, które są zasilane poprzez filtr wejściowy ze źródła napięcia stałego za pomocą sterowanych napięciowo, półprzewodnikowych, głównych łączników mocy, połączonych szeregowo z twornikami tych silników poprzez ich uzwojenia wzbudzenia. Uzwojenie twornika każdego silnika wraz z jego szeregowo podłączonym uzwojeniem wzbudzenia zbocznikowane jest odpowiednio przez diodę zerową. Ponadto uzwojenie wzbudzenia każdego silnika zbocznikowane jest przez indywidualny układ regulacji prądu wzbudzenia, który jest utworzony z trzech gałęzi równoległych, z których jedna zawiera pierwszą diodę, druga zawiera półprzewodnikowy łącznik mocy, który jest włączony przeciwsobnie do pierwszej diody, zaś trzecia gałąź zawiera kondensator, który jest połączony szeregowo z dławikiem zbocznikowanym drugą diodą, przy czym katoda drugiej diody jest połączona z anodą pierwszej diody. Punkt wspólny katody pierwszej diody, kondensatora i łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z punktem wspólnym twornika silnika i jego uzwojenia wzbudzenia poprzez kolejną diodę , która jest włączona zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy. Układ wyposażony jest także w centralną sieć odciążającą, połączoną poprzez filtr wejściowy ze źródłem napięcia stałego, która zawiera gałąź, utworzoną z dławika szeregowo połączonego poprzez diodę z kondensatorem, przy czym punkt wspólny diody i kondensatora tej gałęzi jest połączony poprzez dodatkowe diody z punktami wspólnymi uzwojeń wzbudzenia silników i głównych łączników mocy.

Układ, według wynalazku, zawierający silnik prądu stałego, którego twornik wraz z szeregowo podłączonym uzwojeniem wzbudzenia zbocznikowany jest półprzewodnikowym łącznikiem głównym, podłączony jest do anody pierwszej diody, której katoda połączona jest z dodatnim biegunem kondensatora filtra wejściowego oraz zawierający rezystor hamowania, a także układ sterowania prądem wzbudzenia, którego jeden zacisk połączony jest z punktem wspólnym twornika silnika i uzwojenia wzbudzenia charakteryzuje się tym, że rezystor hamowania zbocznikowany jest dodatkowym kondensatorem i połączony jest z jednej strony z punktem wspólnym silnika, łącznika głównego i ujemnego bieguna kondensatora filtra wejściowego, a z drugiej strony z katodą drugiej diody i drugim zaciskiem znanego układu sterowania prądem wzbudzenia, zaś anoda drugiej diody jest połączona z punktem

PL 209 451 B1 wspólnym uzwojenia wzbudzenia silnika i anodą znanej pierwszej diody, a także katodą kolejnej diody, bocznikującej znany łącznik główny.

Układ według wynalazku, dzięki zastosowaniu dodatkowego kondensatora włączonego równolegle do rezystora hamowania umożliwia wykorzystanie rezystancji hamowania zarówno do wytracania energii pojazdu trakcyjnego jak i do ograniczania napięcia kondensatora filtra wejściowego. Ponadto umożliwia wyeliminowanie wzajemnego oddziaływania między obwodami hamowania poszczególnych silników napędu wielosilnikowego, a tym samym zapobiega asymetrycznemu obciążeniu silników tego napędu.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat ideowy - blokowy układu sterowania wielosilnikowego napędu elektrycznego prądu stałego z silnikami szeregowymi.

Układ według wynalazku, zawiera silnik prądu stałego 1, którego twornik wraz z szeregowo podłączonym uzwojeniem wzbudzenia 2 zbocznikowany jest tranzystorowym łącznikiem głównym 3, a punkt wspólny uzwojenia wzbudzenia 2 i łącznika 3 podłączony jest do anody znanej pierwszej diody 4. Katoda tej diody 4 połączona jest z dodatnim biegunem kondensatora 5 filtra wejściowego F zasilanego ze źródła zasilania 6. Punkt wspólny uzwojenia wzbudzenia 2 i silnika 1 połączony jest z jednym zaciskiem układu sterowania prądem wzbudzenia 7, którego drugi zacisk połączony jest równocześnie z katodą drugiej diody 8 i rezystorem hamowania 9, który jest zbocznikowany dodatkowym kondensatorem 10 i jest połączony z punktem wspólnym silnika 1, łącznika głównego 3 i ujemnego bieguna kondensatora 5 filtra wejściowego F. Natomiast anoda drugiej diody 8 jest połączona z punktem wspólnym uzwojenia wzbudzenia 2 silnika 1 i anodą znanej diody 4, a także katodą kolejnej diody 11, która bocznikuje tranzystorowy łącznik główny 3.

Działanie układu według wynalazku, polega na tym, że po zestawieniu obwodów silników napędowych zgodnie ze schematem podanym na rysunku ze stanu pracy silnikowej do stanu hamowania dynamicznego i po spełnieniu warunków samowzbudzenia, w tworniku silnika 1 pojawia się siła elektromotoryczna rotacji, która wywołuje przepływ prądu przez uzwojenie wzbudzenia 2 i tranzystorowy łącznik główny 3 lub rezystor hamowania 9.

Przy prędkościach kątowych silnika 1 powyżej charakterystyki naturalnej sterowanie siłą hamowania odbywa się za pomocą układu regulacji prądu wzbudzenia 7.

Przy prędkościach kątowych silnika poniżej charakterystyki naturalnej wartość siły hamowania zależy od wartości prądu silnika 1, którego odpowiednią wartość uzyskuje się poprzez zmianę wysterowania tranzystorowego łącznika głównego 3.

W stanie hamowania, wynikająca z impulsowej pracy tranzystorowego łącznika głównego 3 skokowa zmiana rezystancji w indukcyjnym obwodzie twornika silnika 1 i uzwojeniu wzbudzenia 2 silnika 1 oraz indukcyjność pasożytnicza rezystora hamowania 9 powodują w czasie każdego cyklu pracy tego łącznika 3, powstawanie przepięć, których energia jest gromadzona w dodatkowym kondensatorze 10, bocznikującym rezystor hamowania 9.

Przy odpowiednio dobranej wartości pojemności dodatkowego kondensatora 10 energia pola magnetycznego uzwojeń silnika 1 i jego uzwojenia wzbudzenia 2 przekazywana jest w całości do tego kondensatora 10 i wytracana w rezystorze hamowania 9 w każdym cyklu pracy tranzystorowego łącznika 3.

Dodatkowy kondensator 10 eliminuje również wpływ pasożytniczej indukcyjności rezystora hamowania 9 na wartość powstających przepięć na tranzystorowym łączniku 3. Diody 4, 4,.. układów impulsowego hamowania A, A',.... napędu eliminują wzajemne oddziaływanie między układami hamowania A, A',... poszczególnych silników napędu wielosilnikowego.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ sterowania napędu elektrycznego jedno- lub wielosilnikowego z silnikiem szeregowym prądu stałego zawierający silnik prądu stałego, którego twornik wraz z szeregowo podłączonym uzwojeniem wzbudzenia zbocznikowany jest półprzewodnikowym łącznikiem głównym, a punkt wspólny uzwojenia wzbudzenia i łącznika głównego podłączony jest do anody pierwszej diody, której katoda połączona jest z dodatnim biegunem kondensatora filtra wejściowego oraz zawierający rezystor hamowania, a także układ sterowania prądem wzbudzenia, którego jeden zacisk połączony jest z punktem wspólnym silnika i uzwojenia wzbudzenia, znamienny tym, że rezystor hamowania (9) zboczni4

   PL 209 451 B1 kowany jest dodatkowym kondensatorem (10) i połączony jest z jednej strony z punktem wspólnym silnika (1), łącznika głównego (3) i ujemnego bieguna kondensatora (5) filtra wejściowego (F), a z drugiej strony z katodą drugiej diody (8) i drugim zaciskiem znanego układu sterowania prądem wzbudzenia (7), zaś anoda drugiej diody (8) jest połączona z punktem wspólnym uzwojenia wzbudzenia (2) silnika (1) i anodą znanej pierwszej diody (4), a także katodą diody (11), która bocznikuje znany łącznik główny (3).