RU2207699C2

RU2207699C2 - Electric drive

Info

Publication number: RU2207699C2
Application number: RU2001108918A
Authority: RU
Inventors: Р.Я. Сулейманов
Original assignee: Уральский государственный университет путей сообщения
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; traction drives for subway and surface railway trains. SUBSTANCE: electric-drive interrupter has newly introduced second additional diode connected in series with backward diode that shorts out main thyristor, armature winding being connected to common point of backward diode shorting out main thyristor and second additional diode; anode of additional thyristor is connected to main-thyristor cathode. EFFECT: simplified design and enhanced reliability of control system. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве тягового электропривода в электроподвижном составе метрополитена и наземных железных дорог. The invention relates to electrical engineering and can be used as a traction electric drive in the electric rolling stock of the subway and ground railways.

Известно устройство для управления сериесным электродвигателем постоянного тока, в котором катод главного тиристора прерывателя непосредственно подключается к общей точке обоих обратных диодов и контактора, а анод диода, шунтирующего главный тиристор, подключен к катоду обратного диода, шунтирующего обмотку якоря (А. С. 647822, МПК Н 02 Р 3/14 и Н 02 Р 5/16. Устройство для управления сериесным электродвигателем постоянного тока. Э.И. Бегагоин и др. Опубл. БИ. 6 15.02.79). Недостатком данного устройства является то, что в тормозном режиме через узел коммутации протекает суммарный ток обмотки якоря и обмотки возбуждения, что приводит к лишним потерям энергии в контуре коммутации и использованию элементов удвоенной мощности. A device for controlling a series DC motor is known, in which the cathode of the main thyristor of the chopper is directly connected to the common point of both reverse diodes and the contactor, and the anode of the diode shunting the main thyristor is connected to the cathode of the reverse diode, shunting the armature winding (A. C. 647822, IPC N 02 P 3/14 and H 02 P 5/16. Device for controlling a series DC motor. E.I. Begagoin et al. Publ. BI. 6 15.02.79). The disadvantage of this device is that in the braking mode, the total current of the armature winding and the excitation winding flows through the switching unit, which leads to unnecessary energy losses in the switching circuit and the use of doubled power elements.

Известен также электропривод (А.С. 1372565, МПК Н 02 Р 3/14. Электропривод. Р.Я. Сулейманов, Ю.А. Шевцов и М.Я. Волосов. Опубл. БИ 5 07.02.88) - прототип, содержащий подключенные к источнику питания последовательно соединенные тиристор, шунтированный первым обратным диодом, прерыватель, обмотки якоря и возбуждения электродвигателя, шунтированные, соответственно, вторым и третьим обратными диодами и дополнительный тиристор, подключенный анодом к прерывателю, а также дополнительный диод, включенный между общей точкой обмотки якоря, второго, третьего обратных диодов и обмоткой возбуждения электродвигателя, при этом катод дополнительного тиристора соединен с общей точкой катода дополнительного диода и обмотки возбуждения. Also known is an electric drive (A.S. 1372565, IPC N 02 P 3/14. An electric drive. R.Ya. Suleymanov, Yu.A. Shevtsov and M.Ya. Volosov. Publ. BI 5 07.02.88) - a prototype containing serially connected thyristor, shunted by the first reverse diode, chopper, armature windings and motor excitations, shunted by the second and third reverse diodes, respectively, and an additional thyristor connected by the anode to the chopper, as well as an additional diode connected between the common point of the armature winding second, third reverse s diodes and the excitation winding of the motor, wherein the cathode auxiliary thyristor is connected to the common point of the cathode of the diode and the additional excitation winding.

Недостатком данного устройства является сложность системы управления из-за того, что при переходе из режима тяги в режим торможения главный и коммутирующий тиристоры меняются функциями, требующими переключения каналов управления. The disadvantage of this device is the complexity of the control system due to the fact that when switching from traction to braking mode, the main and switching thyristors change functions that require switching control channels.

Цель изобретения - упрощение системы управления и повышение надежности ее в работе. The purpose of the invention is to simplify the control system and increase its reliability in operation.

Указанная цель достигается тем, что прерыватель снабжен дополнительным диодом. This goal is achieved by the fact that the chopper is equipped with an additional diode.

Сущность изобретения заключается в том, что в прерыватель вводят второй дополнительный диод, включенный последовательно с обратным диодом, шунтирующим главный тиристор, при этом обмотка якоря подсоединена к общей точке обратного диода, шунтирующего главный тиристор, и второго дополнительного диода, а анод дополнительного тиристора подсоединен к катоду главного тиристора. The essence of the invention lies in the fact that a second additional diode is introduced into the interrupter, connected in series with a reverse diode shunting the main thyristor, while the armature winding is connected to the common point of the reverse diode shunting the main thyristor and the second additional diode, and the anode of the additional thyristor is connected to cathode of the main thyristor.

На чертеже представлена схема электропривода. The drawing shows a diagram of an electric drive.

Электропривод содержит последовательно подключенные к источнику питания тиристор 1, шунтированный первым обратным диодом 2, прерыватель 3, обмотки якоря 4 и возбуждения 5 электродвигателя, шунтированные, соответственно, вторым 6 и третьим 7 обратными диодами, и дополнительный тиристор 8, подключенный анодом к катоду главного тиристора 9, дополнительный диод 10, включенный в прямом направлении между общей точкой обмотки 4 якоря, второго 6, третьего 7 обратных диодов и обмоткой возбуждения 5, при этом катод дополнительного тиристора 8 соединен с общей точкой дополнительного диода 10 и обмоткой возбуждения 5. The electric drive contains a thyristor 1 connected in series with the power supply, shunted by the first reverse diode 2, a chopper 3, armature windings 4 and electric motor excitations 5, shunted by the second 6 and third 7 reverse diodes, respectively, and an additional thyristor 8 connected by the anode to the cathode of the main thyristor 9, an additional diode 10 connected in the forward direction between the common point of the armature winding 4, second 6, third 7 reverse diodes and the field winding 5, while the cathode of the additional thyristor 8 is connected to boiling point of the diode 10 and the additional excitation winding 5.

Прерыватель 3 содержит главный тиристор 9, шунтированный последовательно соединенными обратным диодом 11 и вторым дополнительным диодом 12, а также цепью из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора 16, дросселя 13 с коммутирующим тиристором 14 и диодом 15. При этом общая точка обмотки якоря 4 и катода второго обратного диода 6 соединена с общей точкой обратного диода 11, шунтирующего главный тиристор 9, и второго дополнительного диода 12. The chopper 3 contains a main thyristor 9, shunted in series with a reverse diode 11 and a second additional diode 12, as well as a circuit of a series-connected switching capacitor 16, a choke 13 with a switching thyristor 14 and a diode 15. In this case, the common point of the armature winding 4 and the cathode of the second reverse diode 6 is connected to a common point of the reverse diode 11, shunting the main thyristor 9, and the second additional diode 12.

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

В моторном режиме при включении тиристора 1 коммутирующий конденсатор 16 заряжается до напряжения источника питания. После включения коммутирующего тиристора 14 происходит двойной перезаряд коммутирующего конденсатора 16, в результате чего теряется часть первоначального напряжения. В конце периода перезаряда (коммутации) открывается тиристор 1, в результате чего происходит дозаряд коммутирующего конденсатора 16 через обмотку якоря 4 и обмотку возбуждения 5. При этом обеспечивается минимальный ток электродвигателя. Приближение момента открытия тиристора 1 к моменту открытия коммутирующего тиристора 14 ведет к увеличению среднего значения, приложенного к электродвигателю. Совпадением моментов открытия тиристоров 1 и 14 заканчивается первый этап регулирования напряжения. Дальнейшее увеличение напряжения осуществляется при одновременном открывании тиристора 1 и главного тиристора 9 прерывателя 3 и задержке момента открывания коммутирующего тиристора 14. Открывание, при необходимости, дополнительного тиристора 8 в пределах периода перезаряда коммутирующего конденсатора 16 ведет к подпитке обмотки возбуждения 5. In motor mode, when the thyristor 1 is turned on, the switching capacitor 16 is charged to the voltage of the power source. After switching on the switching thyristor 14, a double recharging of the switching capacitor 16 occurs, as a result of which a part of the initial voltage is lost. At the end of the recharge (switching) period, the thyristor 1 opens, as a result of which the commutating capacitor 16 is recharged through the armature winding 4 and the excitation winding 5. This ensures the minimum current of the electric motor. The approximation of the opening moment of the thyristor 1 to the moment of opening the switching thyristor 14 leads to an increase in the average value applied to the electric motor. The coincidence of the opening times of the thyristors 1 and 14 ends the first stage of voltage regulation. A further increase in voltage is carried out by simultaneously opening the thyristor 1 and the main thyristor 9 of the chopper 3 and delaying the opening of the switching thyristor 14. Opening, if necessary, an additional thyristor 8 within the recharge period of the switching capacitor 16 leads to energization of the field winding 5.

Переход из режима тяги в режим электрического торможения происходит без переключений в силовой цепи и цепи управления. При движении в зоне высоких скоростей главный тиристор 9 прерывателя 3 и коммутирующий тиристор 14 открываются одновременно, тиристор 1 и дополнительный тиристор 8 открываются одновременно в конце периода коммутации. Это обеспечивает подпитку обмотки возбуждения 5 от источника питания. Ток рекуперации протекает по цепи: обмотка якоря 4, обратные диоды 11 и 2, источник питания, третий обратный диод 7. The transition from traction to electric braking occurs without switching in the power circuit and control circuit. When moving in the high-speed zone, the main thyristor 9 of the chopper 3 and the switching thyristor 14 open simultaneously, the thyristor 1 and the additional thyristor 8 open simultaneously at the end of the switching period. This provides a feed to the field winding 5 from the power source. The recovery current flows along the circuit: armature winding 4, reverse diodes 11 and 2, power supply, third reverse diode 7.

По мере снижения скорости движения момент открывания тиристора 1 и дополнительного тиристора 8 приближается к моменту одновременного открывания главного 9 и коммутирующего 14 тиристоров до достижения током обмотки возбуждения 5 номинального значения. При этом образуется и цепь для замыкания обмотки якоря 4 на обмотку возбуждения 5: обмотка якоря 4, прерыватель 3, дополнительный тиристор 8, обмотка возбуждения 5, третий обратный диод 7. После достижения током обмотки возбуждения номинального значения задержка момента включения тиристора 1 перестает уменьшаться. Задержка момента включения дополнительного тиристора 8 продолжает уменьшаться до нуля по отношению к моменту включения главного 9 и коммутирующего тиристора 14, увеличивая время короткозамкнутого состояния якорной цепи, то есть электропривод переходит в режим импульсной рекуперации при номинальном токе возбуждения. Далее начинает увеличиваться задержка момента включения коммутирующего тиристора 14 по отношению к моменту открывания главного тиристора 9, так же как в моторном режиме. As the speed decreases, the moment of opening of the thyristor 1 and additional thyristor 8 approaches the moment of simultaneous opening of the main 9 and switching 14 thyristors until the field current 5 reaches the nominal value. In this case, a circuit is formed for closing the armature winding 4 to the field winding 5: armature winding 4, chopper 3, additional thyristor 8, field winding 5, third reverse diode 7. After the current of the field winding reaches the nominal value, the delay time of turning on of the thyristor 1 stops decreasing. The delay time of turning on the additional thyristor 8 continues to decrease with respect to the moment of switching on the main 9 and switching thyristor 14, increasing the time of the short-circuited state of the armature circuit, that is, the electric drive switches to the pulse recovery mode at the rated excitation current. Further, the delay starts when the switching thyristor 14 is turned on with respect to the opening moment of the main thyristor 9, as well as in the motor mode.

Введение второго дополнительного диода 12 и подключение обмотки якоря 4 к общей точке обратного диода 11 и дополнительного диода 12 сохраняет функцию главного тиристора 9 и в тормозном режиме, исключает переключения в схеме управления. Таким образом, предлагаемое изобретение упрощает систему управления электроприводом, повышает надежность его работы. The introduction of the second additional diode 12 and the connection of the armature winding 4 to the common point of the reverse diode 11 and the additional diode 12 retains the function of the main thyristor 9 and in the braking mode, eliminates switching in the control circuit. Thus, the present invention simplifies the control system of the electric drive, increases the reliability of its operation.

Claims

An electric drive containing a thyristor connected in series with a power source, shunted by the first reverse diode, a chopper, the main and switching thyristors of which are connected in the forward direction, armature windings connected in series, shunted by the second reverse diode, an additional diode connected in the forward direction, field winding, shunted together with an additional diode, turned on in the forward direction, the third reverse diode, and an additional thyristor connected by its own the house to the midpoint between the additional diode, included in the forward direction, and the field winding, characterized in that the second additional diode is inserted into the interrupter, connected in series with the reverse diode, shunting the main thyristor, while the armature winding is connected to the common point of the reverse diode, shunting the main thyristor, and the second additional diode, and the anode of the additional thyristor is connected to the cathode of the main thyristor.