RU2291794C1

RU2291794C1 - Traction electric drive

Info

Publication number: RU2291794C1
Application number: RU2005125490/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Мазнев (RU); Александр Сергеевич Мазнев; Андрей Михайлович Евстафьев (RU); Андрей Михайлович Евстафьев
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-01-20

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: invention can be used on rail vehicles with dc traction motors. Proposed electric drive has supply source, traction motor with armature winding and field winding, two thyristors and four diodes. Anodes of first and second thyristors are united; cathode of first thyristor is connected with cathode of first diode, cathode of second thyristor is connected with common output of field winding of dc traction motor and cathode of second diode. Vacant output of field winding of dc motor is connected with anode of third diode. Fifth diode, two bipolar transistors with insulated gates are introduced into power circuit. Collector of first bipolar transistor with isolated gate is connected with common output of cathode of second thyristor and anode of fourth diode, cathode of which is connected with common output of anodes of first, second thyristors, fifth diode, cathode of third diode and armature winding of traction dc motor. Vacant output of armature winding of traction dc motor is connected with common output of supply source and cathode of fifth diode. Collector of second bipolar transistor with insulated gate is connected with common output of cathodes of first thyristor and first diode, anode of third diode and field winding of traction dc motor. Emitters of first, second bipolar transistors with insulated gates and anodes of first, second diodes are united and connected to common bus.

EFFECT: improved reliability of operation owing to reduced number of elements in power circuit.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.The invention relates to the field of railway transport and can be applied on vehicles with traction DC motors.

Известен тяговый электропривод (Скибинский В.А., Карасев С.И., Бриксман Я.А. «Электрооборудование «ПУЛЬС» новых вагонов» - Локомотив, 12, 1997, с.32-33). Тяговый электропривод содержит две группы тяговых электродвигателей с тиристорно-импульсными регуляторами напряжения якорных обмоток и тока возбуждения тяговых электродвигателей, диодами, тиристорами и контакторами.Known traction electric drive (Skibinsky V.A., Karasev S.I., Brixman Y. A. "Electrical equipment" PULSE "of new cars" - Lokomotiv, 12, 1997, p.32-33). Traction electric drive contains two groups of traction electric motors with thyristor-pulse voltage regulators of the armature windings and excitation current of traction electric motors, diodes, thyristors and contactors.

Недостаток устройства: низкая надежность из-за большого количества элементов силовой цепи.The disadvantage of this device is low reliability due to the large number of power circuit elements.

Известен тяговый электропривод (SU 1303455, B 60 L 15/08, 1984 - прототип). Тяговый электропривод содержит два тяговых электродвигателя постоянного тока, прерыватель постоянного тока, главные, коммутирующие и перезарядные тиристоры, коммутирующие конденсаторы, коммутирующий реактор, диоды и контакторы.Known traction electric drive (SU 1303455, B 60 L 15/08, 1984 - prototype). The traction electric drive contains two DC traction electric motors, a DC chopper, main switching and rechargeable thyristors, switching capacitors, a switching reactor, diodes and contactors.

Задача изобретения - повысить надежность работы тягового электропривода за счет уменьшения числа элементов силовой цепи.The objective of the invention is to increase the reliability of the traction electric drive by reducing the number of power circuit elements.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод, содержащий источник питания, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два тиристора, четыре диода, аноды первого и второго тиристоров объединены, катод первого тиристора соединен с катодом первого диода, катод второго тиристора соединен с общим выводом обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока и катода второго диода, свободный вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя соединен с анодом третьего диода, общую шину, в него дополнительно введены пятый диод, два биполярных транзистора с изолированными затворами, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катода второго тиристора и анода четвертого диода, катод которого соединен с общим выводом анодов первого, второго тиристоров, пятого диода, катода третьего диода и якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока, свободный вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом источника питания и катода пятого диода, коллектор второго биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катодов первого тиристора и первого диода, анода третьего диода и обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, эмиттеры первого, второго биполярных транзисторов с изолированными затворами и аноды первого, второго диодов объединены и подключены к общей шине.The technical result is achieved in that a traction electric drive containing a power source, an anchor winding and an excitation winding of a traction DC motor, two thyristors, four diodes, anodes of the first and second thyristors are combined, the cathode of the first thyristor is connected to the cathode of the first diode, the cathode of the second thyristor is connected with a common terminal of the field winding of the DC traction motor and the cathode of the second diode, a free terminal of the field coil of the traction electric motor is connected to the third anode a diode, a common bus, a fifth diode, two bipolar transistors with insulated gates are additionally inserted into it, the collector of the first bipolar transistor with an insulated gate is connected to the common terminal of the cathode of the second thyristor and the anode of the fourth diode, the cathode of which is connected to the common terminal of the anodes of the first, second thyristors, the fifth diode, the cathode of the third diode and the armature winding of the DC traction motor, the free output of the armature winding of the DC traction motor is connected to a common terminal of the source the power supply and the cathode of the fifth diode, the collector of the second insulated gate bipolar transistor is connected to the common output of the cathodes of the first thyristor and the first diode, the anode of the third diode and the excitation winding of the DC traction motor, the emitters of the first, second bipolar transistors with insulated gates and the anodes of the first, second diodes are combined and connected to a common bus.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.The drawing shows a circuit diagram of the proposed device.

В соответствии с чертежом тяговый электропривод, содержащий источник питания 1, якорную обмотку 2 и обмотку возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока, аноды первого 4 и второго 5 тиристоров объединены, катод первого тиристора 4 соединен с катодом первого диода 6, катод второго тиристора 5 соединен с общим выводом обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока и катода второго диода 7, свободный вывод обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя соединен с анодом третьего диода 8, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 9 соединен с общим выводом катода второго тиристора 5 и анода четвертого диода 10, катод которого соединен с общим выводом анодов первого 4, второго 5 тиристоров, пятого диода 11, катода третьего диода 8 и якорной обмотки 2 тягового электродвигателя постоянного тока, свободный вывод якорной обмотки 2 тягового электродвигателя соединен с общим выводом источника питания 1 и катода пятого диода 11, коллектор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 12 соединен с общим выводом катодов первого тиристора 4 и первого диода 6, анода третьего диода 8 и обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока, эмиттеры первого 9, второго 12 биполярных транзисторов с изолированными затворами и аноды первого 6, второго 7 диодов объединены и подключены к общей шине.In accordance with the drawing, a traction electric drive containing a power source 1, an anchor winding 2 and an excitation winding 3 of a DC traction motor, anodes of the first 4 and second 5 thyristors are combined, the cathode of the first thyristor 4 is connected to the cathode of the first diode 6, the cathode of the second thyristor 5 is connected to the common output of the excitation winding 3 of the traction DC motor and the cathode of the second diode 7, the free output of the excitation winding 3 of the traction electric motor is connected to the anode of the third diode 8, the collector of the first bipolar ohm transistor with an insulated gate 9 is connected to the common terminal of the cathode of the second thyristor 5 and the anode of the fourth diode 10, the cathode of which is connected to the common terminal of the anodes of the first 4, second 5 thyristors, fifth diode 11, the cathode of the third diode 8 and the armature winding 2 of the DC traction motor , the free output of the anchor winding 2 of the traction motor is connected to the common output of the power source 1 and the cathode of the fifth diode 11, the collector of the second bipolar transistor with an insulated gate 12 is connected to the common output of the cathodes of the first thyristor 4 and 6 of the first diode, the anode of the third diode 8 and the excitation winding 3 DC traction motor, the emitters of the first 9, second 12 insulated-gate bipolar transistor and the anodes of the first 6, second 7 diode coupled and connected to a common bus.

Устройство работает следующим образом. В зависимости от выбранного направления движения отпирается первый 4 или второй 5 тиристор, при этом ток от источника питания 1 протекает по цепи: якорная обмотка 2 тягового электродвигателя, первый тиристор 4, обмотка возбуждения 3 тягового электродвигателя, первый биполярный транзистор с изолированным затвором 9, общая шина. Причем величина тока определяется скважностью импульсов, подаваемых на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 9. Увеличивая скважность импульсов можно, регулировать ток якорной обмотки 2 тягового электродвигателя от нуля до максимального значения при постоянно открытом первом биполярном транзисторе с изолированным затвором 9. Этим достигается вывод тягового электродвигателя на ходовую характеристику при полном возбуждении. Для получения характеристик ослабления возбуждения управляющие импульсы подаются на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 12, отпираясь, транзистор шунтирует обмотку возбуждения 3 тягового электродвигателя, ток в которой будет зависеть от скважности импульсов на затворе второго биполярного транзистора с изолированным затвором 12. Диоды 6, 7, 8, 10, 11 служат для возврата энергии, запасенной индуктивностью обмоток тягового электродвигателя, в источник питания 1 при запирании силовых биполярных транзисторов с изолированными затворами 9 и 12. При изменении направления движения открывается второй тиристор 5 (первый тиристор 4 запирается), при этом регулирующие импульсы на втором биполярном транзисторе с изолированным затвором 12 управляют величиной тока якорной обмотки 2, а на первом биполярном транзисторе с изолированным затвором 9 - величиной тока обмотки возбуждения 3. Запирание тиристоров 4 и 5 осуществляется одновременным выключением первого 9 и второго 12 биполярных транзисторов с изолированными затворами.The device operates as follows. Depending on the chosen direction of movement, the first 4 or second 5 thyristor is unlocked, while the current from the power source 1 flows through the circuit: anchor winding 2 of the traction motor, first thyristor 4, the field winding 3 of the traction motor, the first bipolar transistor with an insulated gate 9, common the tire. Moreover, the current value is determined by the duty cycle of the pulses supplied to the gate of the first bipolar transistor with an isolated gate 9. By increasing the duty cycle of the pulses, it is possible to adjust the current of the armature winding 2 of the traction motor from zero to the maximum value when the first bipolar transistor with an insulated gate is constantly open 9. This leads to the conclusion of the traction electric motor running characteristics when fully excited. To obtain the characteristics of field weakening, control pulses are applied to the gate of the second bipolar transistor with an insulated gate 12, unlocking, the transistor shunts the field winding 3 of the traction motor, the current in which will depend on the duty cycle of the pulses on the gate of the second bipolar transistor with an insulated gate 12. Diodes 6, 7 , 8, 10, 11 serve to return the energy stored by the inductance of the traction motor windings to the power source 1 when locking power bipolar transistors with isolator gates 9 and 12. When the direction of movement changes, the second thyristor 5 opens (the first thyristor 4 is locked), while the control pulses on the second bipolar transistor with an insulated gate 12 control the current value of the armature winding 2, and on the first bipolar transistor with an insulated gate 9 the magnitude of the excitation winding current 3. The thyristors 4 and 5 are locked by simultaneously turning off the first 9 and second 12 bipolar transistors with insulated gates.

Поставленная задача достигается за счет сокращения числа элементов силовой цепи, так как используемые элементы участвуют в регулировании величины тока и в коммутации направления тока для реверсирования тяговых электродвигателей.The task is achieved by reducing the number of power circuit elements, since the elements used are involved in the regulation of the current value and in switching the current direction for reversing the traction motors.

Claims

A traction electric drive containing a power source, an anchor winding and an excitation winding of a traction DC motor, two thyristors, four diodes, anodes of the first and second thyristors are combined, the cathode of the first thyristor is connected to the cathode of the first diode, the cathode of the second thyristor is connected to a common terminal of the excitation winding of the traction motor DC and cathode of the second diode, the free output of the excitation winding of the traction DC motor is connected to the anode of the third diode, a common bus, distinguishing Take advantage of the fact that a fifth diode, two bipolar transistors with insulated gates, an collector of the first bipolar transistor with an insulated gate are connected to the common terminal of the cathode of the second thyristor and the anode of the fourth diode, the cathode of which is connected to the common terminal of the anodes of the first, second thyristors, fifth diode, cathode of the third diode and the armature winding of the DC traction motor, the free terminal of the armature winding of the DC traction motor is connected to a common terminal of the source of the fifth diode and the cathode, the collector of the second insulated gate bipolar transistor is connected to the common output of the cathodes of the first thyristor and the first diode, the anode of the third diode and the excitation winding of the DC traction motor, the emitters of the first, second bipolar transistors with insulated gates and the anodes of the first, second diodes combined and connected to a common bus.