SU547023A1 - Регулируемый электропривод посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретеиие может быть использовано при иитании двигател  от аккумул торов или други .х автономных источников иосто нного тока, обладающих способностью воспринимать энергию иосто нного тока, и где ио услови м работы выгодна рекупераци , а именно в электромобил х , аккумул торных электровозах, а также нри питании двигателей от сети через выпр мительно-инверторный преобразователь или при питаиии многочислеиных электротранспортных средств от обн1ей сети, например троллейбусов, трамваев, электровозов и т. д.

Известны регулируемые электроприводы посто нного тока, в которых управление скоростью врап1еии  двигател  осуществл етс  при иомопиг силовых полупроводниковых элемеитов импульсным методом, содержащие, по крайней мере, один тиристор, включенный иоследовательно с двигателем, и схему емкостиого гашени  этого тиристора, а также отсекающий диод 1. Такие электроириводы работают в режиме широтно-имиульсного регулироваии  и ие обладают способностью к рекуперации . Недостатками их  вл ютс  также зависимость режима регул тора от напр жени  иитани  1 величины нагрузки и неустойчивость работы ири резком увеличении нагрузки , что сиижает надежность электропривода .

Наиболее близким к изобретению ио технической сущности  вл етс  электропривод, в котором двигатель посто нного тока подключен к источнику посто нного тока через импульсный преобразователь и ком.мутатор; четыре контакта коммутирующих элементов соедииены иоследовательно; к двум крайним общим точкам их подключен двигатель, а крайние точки соединены с имиульсным преобразователем через диод; импульсный преобразователь представл ет собой тиристорноемкостный коммутатор в виде моста с тиристорами в трех плечах, с диодом в четвертом илече и коммутирующим конденсатором в

диагонали моста; между общей точкой диода и тиристора и средней точкой коммутирующих элементов включена последовательна  обмотка возбуждени  двигател ; резистор, служащий дл  динамического торможени , щунтирует диод и тиристор; коммутатор замыкает и размыкает цепь обмотки в зависимости от величины скорости и тока двигател  2. Недостатками этого привода  вл ютс  отсутствие рек перации эиергпп прп торможении и

больщие пульсации тока  кор , которые обусловлены относительно невысокой частотой работы прерывател .

Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических показателей привода. Это достигаетс  тем, что иоследовательна  обмотка

нозоуждени  вторым выводом через дроесель соединена с общей точкой тиристорно-емкостного моста н диода, включенного между нсT04HIIKOM нитани  и мостом встречно тиристорам , и в четвертое плечо моста включен тиристор .

На чертеже дана схема предлагаемого электропривода.

Электропривод содержит источник 1 посто нного тока, преобразователь, выполненный в виде днода 2 и тиристорно-емкостного мостового регул тора с тиристорами 3-5 в трех плечах, двпгатель 6 с обмоткой 7 возбуждени  и четыре последовательно включенных коммутирующих элемента 8-11, к двум крайним общим точкам которых подключен  корь двигател  6. Обмотка 7 возбуждени  одним выводом соединена со средней общей точкой ком.мутирующих элементов 9 и 10, а другим выводом через дроссель 12-с общей точкой тиристорно-емкостного моста и диода 2, включенного между источником питани  и мостом. В четвертое илечо моста включен тиристор 13.

Электропривод работает следующим образом .

Один импульсный преобразователь используетс  в двигательном режиме привода, в режиме рекуиеративного динамического торможенн  и в нодзар дки источника 1 от внещиего источника питани . В двигательном режиме привода (когда есть соиротивлеиие движеии  электромобил ) замкнуты коммутирующие элементы 8 и 10. При включении иары тиристоров, например, 4 и 13 конденсатор 14 зар жаетс  от нанр жеин  источника 1. Ток зар да конденсатора протекает через тиристоры 4 н 13, дроссель 12, обмотку 7, элемент 10,  корь двигател  6 и элемент 8. Цепь представл ет собой колебательный контур. Как известно, напр жение на конденсаторе в этом процессе может достичь иочти двойного напр жени  источника 1. В данном случае этого не происходит. Как только напр жение иа конденсаторе в процессе зар да от источиика 1 достигает величины напр жени  этого источника, диод 2 отпираетс , конденсатор оказываетс  включенным параллельно источнику 1 и дальиейщего изменени  напр жени  конденсатора не ироисходит. Следовательно, ток через конденсатор и тиристоры 4 и 13 становитс  равным нулю. Тирнсторы 4 и 13, таким образом, самозапираютс . Ток дроссел  12 и обмотки 7 в этот момент времени ие равен нулю и продолжает протекать через  корь двигател  6, элементы 8 и 10 и диод 2. При включении другой пары тиристоров 3 и 5 конденсатор 14 начинает нерезар жатьс  по указанному колебательному контуру, а диод 2 запираетс  до того момента, иока наир жеиие на конденсаторе не сменит пол рность и ие станет снова равным нанр жению источника питани . Далее тиристоры 3 и 5 самозаиираютс . Перезар д конденсатора каждый раз ироисходит от напр жени  источника 1 одной пол рности до того же напр жени 

д)угои иол рпостп, т. е. каждый пе|:1езар д соответствует передаче через имиу,: ьсный коммутатор одного и того же 1юлпчествс1 электричества .

Пропорционально изменению частоты поочередного включени  пар тиристоров (4 и 13,

3и 5) измеи етс  среднее значение тока, иотребл емого от источника 1, т. е. при неизменной частоте включени  тиристоров обеспечиваетс  режим иосто иства потребл емой от источника 1 мощности и, соответствеиио, посто иство моп,иости электроиривода. Запирание и.миульспого коммутатора осуществл етс  ирекрапдением подачи отппраюи1их тиристоры имиульсов.

Среднее значение тока двигате.ч  6 отличаетс  от тока источника 1 и больще его. При уменьщении э. д. с. двигател  6 иримерно обратно иропорционально увеличиваетс  его ток.

Особенностью работы мостового и.мпульсиого коммутатора на тиристорах 3-5 и 13  вл етс  режим замозапирани  тиристоров, т. е отсутствие взаимокоммутации и, как следствие , устойчива  коммутаци  вплоть до к. з.-

стопореии  двигател .

В режиме рекуперативного динамического торможени  замкнуты коммутирующие элементы 9 и 11. Пол рность наир жени  на  коре двигател  сохран етс  такой же, что и в

двигательном режиме, т. е. положптельный полюс находитс  в точке В. При включении иары тиристоров, наиример, 4 и 13 конденсатор 14 начииает зар жатьс  от э.д. с. двигател  6 через дроссель 12 и обмотку 7. Включение обмотки 7 в этом режиме остаетс  согласованным с пол рностью э. д. с. двигател  6. Контур зар да конденсатора  вл етс  колебательным , поэтому конденсатор зар жаетс  почти до двойной величины э.д. с. двигател  6 с иоложительиым полюсом в точке В. По истечении времени, равиого полупериоду собствеиных колебаний колебательного контура , ток в контуре прекращаетс  п тиристоры

4и 13 самозаппраютс . При включении другой пары тиристоров 3 и 5 нроисходпт перезар д конденсатора но указанному контуру. В начале этого интервала при включении тиристоров 3 и 5 напр жение конденсатора оказываетс  согласным с э.д. с. двигател  6 и

вдвое больпш ее. Поэтому перезар д конденсатора производитс  иод действием утроенной э.д. с. двигател  б до величины примерно в 2-(2+1) раза большей, че.м э. д. с. двигател . Так при каждом перезар де конденсатора его

иаир жеиие увеличиваетс . Имеет место процесс , аиалогичиый ироцессу «накачки в автономном инверторе тока. По наир жение конденсатора не увеличиваетс  беспредельно, а ограничено иаир жением источника 1. Действительно , если в процессе очередного перезар да иапр жепие конденсатора достигает величины напр жени  источника 1, отиираетс  диод 2 и конденсатор оказываетс  включенным параллельно источнику I. Папр жение

и а конденсаторе больше не измен етс , ток

через него прекращаетс . Соответствующа  пара тиристоров мостового коммутатора (3 и 5 или 4 и 13) самозапираетс . Ток дроссел  12 в этот момеит не становитс  равным нулю и замыкаетс  через диод 2 и источник 1. Пол рность тока, поступающего в этом интервале в источник 1, соответствует рекуперации энергии. По истечении некоторого времени или при включении очередной пары тиристоров мостового коммутатора ток рекуперации прекращаетс  на врем  перезар да конденсатора. Далее процесс повтор етс .

С увеличением частоты включени  пар тиристоров мостового коммутатора увеличиваетс  его ток и ток двигател . Путе.м изменени  частоты включени  тиристоров мостового коммутатора регулируютс  величина тока двигател  и величина тормозного момента. Средн   величина эквивалентного сопротивлени , на которое включена цепь  кор  двигател , измен етс  от величины сопротивлени  запертых тиристоров мостового коммутатора до величины , близкой активному сопротивлению резонансного контура нерезар да конденсатора. При весьма малой э.д. с. двигател  6 (в конце интервала торможени  двигател ) напр жение на конденсаторе может не достигать напр жени  источника 1.

Импульсный преобразователь молсет быть использован дл  подзар дки источника 1 от внешнего источника. Дл  осуществлени  этого режима все коммутирующие элементы 8- 11 наход тс  в отключенном состо нии, а внеиший источник подключаетс  к точкам А и В или С и В а пол рности зар дки, соответствующей провод щему состо иию мостового коммутатора. Работа схемы происходит аналогично режиму рекуперативного динамического торможени . При этом напр жение внешиего источника может быть любы.м, но не больнге напр жени  источника 1. Путем изменени  частоты работы мостового коммутатора в это.м режиме осуществл етс  управление током зар дки источнпка 1. Тиристоры мостового коммутатора при осуществлении рекунерации самозанираютс . В это.м случае.

если напр жение конденсатора не достигает напр жени  источника 1 по причине .мало) величнны э.д. с. двигател , может нметь место режим взаимоком.мутацпи тиристоров, но весьма легкий, подобный коммутации на .. х. автономного инвертора тока.

Период работы импульсного мостового коммутатора близок времени иерезар да конденсатора . Частота работы такого коммутатора на пор док вьине, че.м коммутаторов тииа прерыватель посто иного тока, что иозвол ет использовать дроссель меньпшх размеров.

Эффективиость рекуперации энергии тор .можеии  определ етс  конкретными услови ми (дорожны.ми) и режимом эксплуатации электротранспорта.

В качестве коммутирующих элементов 8- 11 могут быть использованы как электромеханические контактные аппараты, так и тиристоры .

Ф о р м } л а изобретени 

Регулируемый электропривод посто нного тока, содержащий источник посто нного тока, преобразователь, выполненный в виде диода и тиристорно-емкостиого мостового регул тора с тиристорами в трех плечах, двигатель последовательного возбуждени , не менее четырех последовательно включенных коммутирующих эле.ментов, к двум крайним общим точкам которых подключен  корь двигател , а обмотка возбуждени  одним выводом соединена со средней общей точкой ком.мутирующнх элементов , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью улучшени  энергетических ноказателей электропривода , обмотка возбуждени  другим выводом через дроссель соединена с общей точкой тиристорпо-емкостного моста и диода, включенного между источником питани  и мостом встречно тиристорам, и в четвертое плечо моста включен тиристор.

Источники информащп, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Патент ФРГ Л 1242289, кл. 21d 69, 1967.

2.Патепт Японии № 3449, кл. 55с 212.1, 1972.