RU2025887C1

RU2025887C1 - D c electric motor drive

Info

Publication number: RU2025887C1
Authority: RU
Inventors: А.С. Мазнев; О.И. Шатнев
Original assignee: Петербургский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1992-06-01
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: traction vehicles. SUBSTANCE: D.C. electric motor drive includes operating thyristor 5 placed between commutating reactor 4 and traction motor 1 shunted by back diode 2. Commutating capacitor 7 is charged from source 3 through reactor 9 and blanked thyristor 10. Thyristor 8 switches on simultaneously with switching off of thyristor 10. Thyristor 6 switches on to switch off thyristor 5 and capacitor 7 is recharged as a result of it. EFFECT: simplified design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электроприводе постоянного тока, например, для регулирования скорости тяговых двигателей электрического подвижного состава. The invention relates to a conversion technique and can be used in a DC electric drive, for example, to control the speed of traction motors of electric rolling stock.

Известен электропривод постоянного тока (см., например, Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л.: Энергия, 1973, с.68, рис.2-17), содержащий рабочий и коммутирующий тиристоры, между анодами которых и плюсовой клеммой источника питания включен коммутирующий реактор. Нагрузка, шунтированная обратным диодом, включена между катодом рабочего тиристора и минусовой клеммой источника. К вспомогательному источнику подключены последовательно соединенные коммутирующий конденсатор, зарядный реактор и диод в прямом направлении. Одна обкладка конденсатора соединена с катодом коммутирующего тиристора, другая - с общей точкой соединения положительных клемм источников питания. Known DC electric drive (see, for example, Glazenko T.A. Semiconductor converters in DC electric drives. L .: Energia, 1973, p. 68, Fig. 2-17), containing working and switching thyristors, between the anodes of which the positive terminal of the power source is switched on the switching reactor. A load shunted by a reverse diode is connected between the cathode of the operating thyristor and the negative terminal of the source. A series-connected switching capacitor, a charging reactor and a diode in the forward direction are connected to the auxiliary source. One capacitor plate is connected to the cathode of the switching thyristor, and the other to the common point of connection of the positive terminals of the power supplies.

Недостаток данного электропривода постоянного тока заключается в сложности схемы из-за необходимости использования вспомогательного источника для подзаряда коммутирующего конденсатора. The disadvantage of this DC drive is the complexity of the circuit due to the need to use an auxiliary source to recharge the switching capacitor.

Известен электропривод постоянного тока (см. например, Бирзниекс Л.В. Импульсные преобразователи постоянного тока. М.: Энергия, 1974, с.182), содержащий последовательно соединенные коммутирующий реактор, рабочий тиристор и нагрузку, шунтированную обратным диодом, которые включены между положительной и отрицательной клеммами источника питания. К аноду рабочего тиристора подключен анод коммутирующего тиристора, катод которого через коммутирующий конденсатор соединен с минусовой клеммой источника питания. Known electric DC drive (see, for example, Birznieks L.V. Pulse DC converters. M .: Energia, 1974, p.182), containing a series-connected switching reactor, a working thyristor and a load shunted by a reverse diode, which are connected between the positive and negative power supply terminals. An anode of the switching thyristor is connected to the anode of the working thyristor, the cathode of which is connected through the switching capacitor to the negative terminal of the power source.

Недостатками данного устройства являются усложнение схемы из-за необходимости включения дополнительных элементов для формирования требуемой полярности напряжения коммутирующего конденсатора и значительная величина напряжения на конденсаторе. The disadvantages of this device are the complexity of the circuit due to the need to include additional elements to form the required voltage polarity of the switching capacitor and a significant amount of voltage across the capacitor.

Известен электропривод постоянного тока (см. например, Справочник по преобразовательной технике. / Под ред. И.М.Чиженко. К.: Техника, 1978, с. 143), содержащего нагрузку, шунтированную обратным диодом, которая через последовательно соединенные коммутирующий реактор и рабочий тиристор подключена к источнику питания со средней точкой. К аноду рабочего тиристора подключен анод коммутирующего тиристора, катод которого через коммутирующий конденсатор подключен к средней точке источника питания. Между клеммой коммутирующего реактора, соединенного с положительной клеммой источника питания, и катодом коммутирующего тиристора включена цепь, содержащая перезарядный реактор и перезарядный тиристор, катод которого соединен с катодом коммутирующего тиристора, а анод - с клеммой перезарядного тиристора. Нулевая точка образована путем включения между клеммами источника питания двух последовательно соединенных конденсаторов (цепь последовательного заряда коммутирующего конденсатора на чертеже не показана). Данное устройство принято за прототип. Known electric DC drive (see, for example, Handbook of converter technology. / Ed. I.M. Chizhenko. K .: Technique, 1978, p. 143), containing a load shunted by a reverse diode, which is connected through a series-connected switching reactor and the working thyristor is connected to a midpoint power supply. An anode of the switching thyristor is connected to the anode of the working thyristor, the cathode of which is connected through the switching capacitor to the midpoint of the power source. Between the terminal of the switching reactor connected to the positive terminal of the power supply and the cathode of the switching thyristor, a circuit is included that contains a recharging reactor and a recharging thyristor, the cathode of which is connected to the cathode of the switching thyristor and the anode is connected to the terminal of the charging thyristor. The zero point is formed by connecting two series-connected capacitors between the terminals of the power source (the series circuit of the switching capacitor of the switching capacitor is not shown in the drawing). This device is taken as a prototype.

Недостатками устройства, принятого за прототип, являются необходимость использования источника питания со средней точкой, что приводит к усложнению схемы, а также невозможность поддержания на коммутирующем конденсаторе требуемого предкоммутационного напряжения с целью снижения потерь в коммутационном узле и повышения КПД. The disadvantages of the device adopted for the prototype are the need to use a power source with a midpoint, which complicates the circuit, as well as the inability to maintain the required pre-switching voltage on the switching capacitor in order to reduce losses in the switching node and increase efficiency.

В основу изобретения положена задача создать электропривод постоянного тока с упрощенной схемой за счет снижения максимальной величины напряжения на коммутирующем конденсаторе. Данная задача решена тем, что в электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель последовательного возбуждения, шунтированный обратным диодом, катод которого соединен с катодом первого тиристора, анод которого через коммутирующий реактор подключен к положительной клемме источника питания, второй тиристор, катод которого соединен с обкладкой конденсатора, второй реактор, введены третий тиристор, управляемый ключевой элемент, катод которого соединен с минусовой клеммой источника питания, анод подключен через реактор к катоду второго тиристора и к аноду третьего тиристора, катод которого соединен с плюсовой клеммой источника питания и с другой обкладкой конденсатора. Благодаря тому, что в электропривод введен новый управляемый ключевой элемент, например двухоперационный тиристор, и появились новые связи, обеспечивается возможность регулироваться предкоммутационного напряжения на коммутирующем конденсаторе, что позволяет ограничить максимальное значение напряжения и улучшить показатели массы электропривода. The basis of the invention is the task of creating a direct current electric drive with a simplified circuit by reducing the maximum voltage value at the switching capacitor. This problem is solved in that in a direct current electric drive containing a series excitation motor shunted by a reverse diode, the cathode of which is connected to the cathode of the first thyristor, the anode of which is connected through the switching reactor to the positive terminal of the power source, the second thyristor, whose cathode is connected to the capacitor plate, the second reactor, the third thyristor, a controlled key element, the cathode of which is connected to the negative terminal of the power source, is introduced, the anode is connected through the reactor to the the second thyristor and the anode of the third thyristor, the cathode of which is connected with the positive terminal of the power source and the other capacitor plate. Due to the fact that a new controlled key element, for example, a two-stage thyristor, has been introduced into the electric drive, and new connections have appeared, it is possible to adjust the pre-switching voltage at the switching capacitor, which allows to limit the maximum voltage value and improve the electric drive mass indicators.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого электропривода постоянного тока. The drawing shows a circuit diagram of the proposed direct current electric drive.

Электропривод содержит электродвигатель 1 последовательного возбуждения, шунтированный обратным диодом 2. Между плюсовой клеммой источника 3 питания и катодом шунтирующего диода 2 включены последовательно соединенные коммутирующий реактор 4 и рабочий тиристор 5. К аноду рабочего тиристора 5 подключен анод коммутирующего тиристора 6, катод которого соединен с обкладкой коммутирующего конденсатора 7, вторая обкладка которого подключена к общей точке соединения плюсовой клеммы источника 3 и катода перезарядного тиристора 8. Анод тиристора 8 соединен с клеммой зарядного реактора 9, который второй клеммой подключен к катоду коммутирующего тиристора 6, и с анодом зарядного тиристора 10, катодом соединенного с минусовой клеммой источника 3 питания. The electric drive contains a sequential excitation motor 1, shunted by a reverse diode 2. Between the positive terminal of the power supply 3 and the cathode of the shunt diode 2, a switching reactor 4 and a working thyristor 5 are connected in series. An anode of a switching thyristor 6 is connected to the anode of the working thyristor 5, the cathode of which is connected to the plate switching capacitor 7, the second lining of which is connected to a common connection point of the positive terminal of the source 3 and the cathode of the recharge thyristor 8. The anode of the thyristor 8 connected to the terminal of the charging reactor 9, which is connected by a second terminal to the cathode of the switching thyristor 6, and to the anode of the charging thyristor 10, the cathode of the power supply 3 connected to the negative terminal.

Электропривод работает следующим образом. The electric drive operates as follows.

При подаче включающего сигнала на электрод управления тиристора 10 начинается (после включения тиристора) процесс заряда коммутирующего конденсатора 7 через реактор 9. Через некоторый промежуток времени тиристор 10 выключается, при этом одновременно включается тиристор 8 и продолжается перезаряд конденсатора 7 за счет энергии, запасенной в реакторе 9. Продолжительность интервала времени, в течение которого ток заряда протекает через тиристор 10, определяет величину напряжения на коммутирующем конденсаторе. When a switching signal is applied to the control electrode of the thyristor 10, the charging process of the switching capacitor 7 through the reactor 9 starts (after turning on the thyristor). After a certain period of time, the thyristor 10 turns off, while the thyristor 8 is turned on and the charge of the capacitor 7 continues due to the energy stored in the reactor 9. The duration of the time interval during which the charge current flows through the thyristor 10 determines the magnitude of the voltage across the switching capacitor.

При включении тиристора 5 ток протекает по цепи: источник 3 питания - коммутирующий реактор 4 - рабочий тиристор 5 - тяговый двигатель 1. Для выключения тиристора 5 включается коммутирующий тиристор 6, напряжение коммутирующего конденсатора 7 прикладывается к коммутирующему реактору 4 и рабочий тиристор 5 выключается, при этом тяговый двигатель полностью отключается от источника 3 питания, ток двигателя замыкается через диод 2. Конденсатор 7 перезаряжается через тиристор 6, после чего последний выключается. When thyristor 5 is turned on, current flows through the circuit: power supply 3 — switching reactor 4 — working thyristor 5 — traction motor 1. To turn off thyristor 5, switching thyristor 6 is turned on, voltage of switching capacitor 7 is applied to switching reactor 4 and working thyristor 5 is turned off, when this traction motor is completely disconnected from the power supply 3, the motor current is closed through the diode 2. The capacitor 7 is recharged through the thyristor 6, after which the latter is turned off.

Применение управляемого ключевого элемента 10 позволяет регулировать предкоммутационное напряжение, использовать конденсатор и полупроводниковые элементы, рассчитанные на меньшее напряжение, что дает возможность снизить массу и габариты электропривода. The use of controlled key element 10 allows you to adjust the pre-switching voltage, use a capacitor and semiconductor elements designed for a lower voltage, which makes it possible to reduce the mass and dimensions of the electric drive.

Claims

A DC electric drive containing a series excitation motor shunted by a reverse diode, the cathode of which is connected to the cathode of the first thyristor, the anode of which is connected through the switching reactor to the positive terminal of the power supply, the second thyristor, the cathode of which is connected to the capacitor plate and the anode to the anode of the first thyristor , a second reactor, characterized in that, a third thyristor, a controlled key element, the cathode of which is connected to the negative terminal of the power source and with anode of the reverse diode, the anode is connected through the second reactor to the cathode of the second thyristor and to the anode of the third thyristor, the cathode of which is connected to the plus terminal of the power source and to the other capacitor plate.