SU985918A1 - Устройство дл регулировани скорости вращени т гового электродвигател - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования скорости вращения асинхронных тяговых электродвигателей, и может быть использовано на элекТроподеижном составе*с бесколлекторными ' тяговыми электродвигателями, питающимися от сети постоянного тока.

Известно устройство для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей, состоящее из переключателей фаз, обратного диодного моста и двух импульсных регуляторов напряжения [Ϊ] .

Однако это устройство имеет зна- 4 чительные массегабаритные показатели· и ограниченный диапазон регулирования выходного напряжения в зоне больших коэффициентов заполнения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство дЛя регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, которое содержит два переключателя фаз и обратный диодный мост, связанные между собой диагоналями, к которым .подсоединены фазы тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, охваченные встречно-параллельно обратными диодами* причем аноды двух рабочих тиристоров связаны с плюсом источника питания, а катоды - с анод ными группами переключателей фаз, два других рабочих тиристора подсоединены катодами к минусу источника питания, а анодами - к катодным группами переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, коммутирующие реактор и конденсатор подключены последовательно [2J.

Недостатком устройства являются значительные массогабаритные показатели. Это обусловлено накачкой напряжения на коммутирующих конденсаторах до 3U<j (Uj - напряжение ис

985918 4 точника питания), что увеличивает установленную мощность полупроводниковых приборов и их массогабаритные показатели.

Цель изобретения - снижение массо- $ габаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два переключа- 10 теля фаз и обратный диодный мост, связанные между собой диагоналями, предназначенными для фаз тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, охваченные встречно-парал- 15 лельно обратными диодами, причем аноды двух рабочих тиристоров связаны с плюсовым·зажумом источника питания, а катоды - с анодными группами переключателей фаз,.два других рабочих 20 тиристора подсоединены катодами к минусовым зажимам источника питания, а анодами - к катодным группам переключателей фаз, обратный, диодный мост подключен к источнику питания в непро-as водящем направлении, коммутирующие конденсатор и реактор, соединенные последовательно, введены два дополнительных вспомогательных тиристора, дополнительный коммутирующий конден- зо сатор, два вспомогательных реактора и два коммутирующих реактора, соединенных последовательно через дополнительный коммутирующий конденсатор, причем коммутирующие конденсатор и ₃₅ реактор подключены,к.катодным группам, а последовательная цепь-из дополнительного коммутирующего конденсатора и реактора - к анодным группам переключателей фаз, вспомогательные ти- ₄₀ ристоры связаны анодами со вспомогательными реакторами, а катодами - с разноименными обкладками дополнительного коммутирующего конденсатора, свободные зажимы реакторов связаны ₄₅ с минусовым зажимом источника питания.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для регулирования скорости вращения тягового элек- _J0 тродвигателя.

Устройство включает в себя тиристоры 1-6 переключателя 7 фаз, тиристоры 8-13 переключателя 14 фаз, диоды 15-20 обратного моста 21, рабочие тиристоры 22-25, обратные диоды 2629, коммутирующие конденсаторы 30 и 31, коммутирующие реакторы 32-34^ тяговый электродвигатель 35, источник

Зб питания, вспомогательные тиристоры 37 и 38, вспомогательные реакторы 39 и 40.

Переключатели 7, 14 фаз и обратный диодный мост 21 связаны диагоналями с фазами электродвигателя 35. Обратный диодный мост 21 подсоединен к источнику 36 питания в непроводящем направлении. Рабочие тиристоры 22 и 23 включены между плюсовым зажимом источника питания и анодными группами переключателей 7, 14 фаз соответственно в проводящем направлении, а рабочие тиристоры 24 и 25 включены между минусовым зажимом источника питания'и катодными группами переключателей 14, 7 фаз соответственно в проводящем направлении. Обратные диоды 26-29 включены встречно параллельно рабочим тиристорам 22-25 соответственно. Коммутирующие конденсатор 30 и два реактора 32 и 33 соединены последовательно и под-, ключены к катодам рабочих тиристоров 22 и 23, а коммутирующие конденсатор 31 и реактор 34 - к анодам рабочих тиристоров 24 и 25. Вспомогательные тиристоры 37 и 38 связаны анодами со вспомогательными реакторами 39 и 40 соответственно, -а катодами подключены к обкладкам дополнительного коммутирующего конденсатора 30. Другие зажимы вспомогательных реакторов подсоединены к минусовому зажиму источника 36 питания.

Переключатели 7, 14 фаз представляют собой трехфазные инверторные мосты и предназначены для формирования кривой выходного напряжения. Обратный диодный мост обеспечивает протекание реактивного и тормозного токов, а также тока фаз в периоды паузы напряжения.

Рабочие тиристоры, обратные диоды, коммутирующие конденсаторы и реакторы, вспомогательные тиристоры и реакторы предназначены для регулирования напряжения на нагрузке и выключения тиристоров переключателей фаз. ⁷

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что включены тиристоры 1, 2, 3, 22, 25 и ток протекает от источника: питания через указанные элементы и фазы тягового электродвигателя. Конденсатор 30 заряжен до полярности, указанной без скобок.

Чтобы обеспечить паузу в кривой выход5 985918 6 ного напряжения необходимо отпереть тиристор 37, при этом вследствие того, что напряжение на коммутирующем конденсаторе несколько выше напряжения источника питания, образуется * 5 контур: + конденсатора 30, коммутирующий реактор 32, обратный диод 20, источник 36 питания, вспомогательный реактор 39, тиристор 37,- конденсатора 30. Происходит замещение тока в тиристоре 22 и передается часть энергии коммутирующего конденсатора нагрузке и источнику питания. При достижении напряжением на коммутирующем конденсаторе величины 1,1-1,2 15· отпирается’ тиристор 23 и происходит колебательный перезаряд по контуру: + конденсатора 30, коммутирующий реактор 32, обратный диод 26, тиристор 23, реактор 33, конденса- 20 тора 30. Кроме того, за счет накопленной энергии во вспомогательном реакторе продолжает протекать ток по ранее описанному контуру.’ После_у окончания процесса перезаряда и до ²⁵ заряда током нагрузки коммутирующего конденсатора 30 для обеспечения независимости формы выходного напряжения от характера нагрузки необходимо подать управляющие импульсы ³⁰ на тиристоры 4 и 5·

Для формирования следующего импульса напряжения необходимо отпереть тиристор 24 и после перезаряда коммутирующего конденсатора 31 по контуру: конденсатор 31, тиристор 24, диод 29, реактор 34,- конденсатора 31, что приводит к запиранию тиристора 25, подаются управляющие импульеы на тиристоры 8, 9, 10, 23 и 24. Следующая пауза реализуется отпиранием тиристора 38 и при достижении напряжением на конденсаторе величины 1,1-1,2 Uj подается управляющий сигнал на тиристор 22. При этом происходит передача части энергии коммутирующего конденсатора нагрузке и источнику питания. После перезаряда и дозазаряда коммутирующего конденсатора необходимо отпереть тиристоры 11 и ⁵⁰ ’3.,

Для изменения полярности напряжения в одной из фаз при формировании следующего импульса напряжения на нагрузке необходимо вместо тиристоров ⁵⁵ 1, 2, 3, 22 и 25 подать управляющие > сигналы на тиристоры 2,3, 4, 22 и 25.

Регулирование выходного напряжения осуществляется широтно-импульсным методом на несущей частоте.

Поскольку коммутирующий конденсатор 30 при коммутации отдает часть энергии нагрузке и источнику питания, процесса накопления энергии в нем не происходит. Следовательно, максимальное накопление на нем не превышает величины Ucmax= Uj + + , <*де οίχ , С_К - параметры контура коммутации.

Коммутирующий конденсатор 3.1 при коммутации непосредственно не связан с источником питания. Поддержание необходимого уровня энергии осущест вляется путем фазового регулирования на интервале уменьшения тока колебательного контура - выбором момента отпирания рабочих тиристоров 22, 25 и тиристоров анодных rpynrf переключателей 7, 14 фаз.

В устройстве, принятом за прототип, в узел коммутации при каждом заряде передается энергия источника питания, на конденсаторе увеличивается напряжение, которое при больших мощностях в высоких добротностях контура коммутации может достигать величины 3 Uj и больше. Однако параметры контура коммутации выбираются из условий минимальной величины напряжения, а установленная мощность полупроводниковых приборов и конденсаторов определяется максимальным напряжением, что и вызывало увеличение массогабаритных показателей. Это устранено в предлагаемом изобретении.

Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом является снижение массогабаритных показателей благодаря уменьшению количества полупроводниковых приборов, обусловленное уменьшением величины максимального напряжения, прикладываемого к тиристорам.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к устройствам дл  регулировани  скорости вращени  асин хронных т говых электродвигателей, :и может быть использовано на электро подЕижном составе,с бесколлекторными т говыми электродвигател ми, питающи мис  от сети посто нного тока. Известно устройство дл  регулирова ни  скорости вращени  асинхронных электродвигателей, состо щее из пере ключателей фаз, обратного диодного моста и двух импульсных регул торОЕ напр жени  Q Однако это устройство имеет значительные массегабаритные показатели и ограниченный диапазон регулировани  выходного напр жени  в зоне больших коэффициентов заполнени . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дЛ  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател . которое содержит два переключател  фаз и обратный диодный мост, св занные между собой диагонал ми, к которым .подсоединены фазы т гового электродвигател , четыре рабочих тиристора , охваченные встречно-параллельно обратными диодамиi причем аноды двух рабочих тиристоров св заны с плюсом источника питани , а катоды - с анодными группами переключателей фаз, два других рабочих тиристора подсоединены катодами к минусу источника питани , а анодами - к катодным группами переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питани  в непровод щем направлении, коммутирующие реактор и конденсатор подключены последовательно И. Недостатком устройства  вл ютс  значительные массогабаритные показатели . Это обусловлено накачкой напр жени  на коммутирующих конденсаторах до 3Uj| (Uj - напр жение источника питани ), что увеличивает установленную мощность полупроводниковых приборов и их массогабаритные показатели. Цель изобретени  - снижение массо габаритных показателей. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател , содержащее два переключател  фаз и обратный диодный мост, св занные между собой диагонал ми, предназначенными дл  фаз т гового электродвигател , четыре рабочих тиристора , охваченные встречно-параллельно обратными диодами, причем ано ды двух рабочих тиристоров св заны с плюсовым-зажумом источника питани , а катоды - с анодными группами переключателей фаз,.два других рабочих тиристора подсоединены катодами к ми нусовым зажимам источника питани , а анодами - к катодным группам переключателей фаз, обратный, диодный мос подключен к источнику питани  в непр вод щем направлении, коммутирующие конденсатор и реактор, соединенные последовательно, введены два дополнительных вспомогательных тиристора, дополнительный коммутирующий конденсатор , два вспомогательных реактора и два коммутирующих реактора, соединенных последовательно через дополнительный коммутирующий конденсатор, причем коммутирующие конденсатор и реактор подключены,к.катодным группам а последовательна  цепь-из дополнительного коммутирующего конденсатора и реактора - к анодным группам переключателей фаз, вспомогательные тиристоры св заны анодами со вспомогательными реакторами, а катодами - с разноименными обкладками дополнительного коммутирующего конденсатора свободные зажимы реакторов св заны с минусовым зажимом источника питани . На чертеже приведена принципиальна  схем.а устройства дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател . Устройство включает в себ  тиристоры 1-6 переключател  7 фаз, тиристоры 8-13 переключател  14 фаз, диод 15-20 обратного моста 21, рабочие тиристоры 22-25, обратные диоды 2629 , коммутирующие конденсаторы 30 и 31, коммутирующие реакторы 32-3 т говый электродвигатель 35, источни Зб питани , вспомогательные тиристоры 37 и ЗВ, вспомогательные реакторы 33 и 0. Переключатели 7, 1 фаз и обратный диодный мост 21 св заны диагонал ми с фазами электродвигател  35Обратный диодный мост 21 подсоединен к источнику 36 питани  в непровод щем направлении. Рабочие тиристоры 22 и 23 включены между плюсовым зажимом источника питани  и анодными группами переключателей 7 I Фаз соответственно в провод щем направлении , а рабочие тиристоры 24 и 25 включены между минусовым зажимом источника питани и катодными группами переключателей 14, 7 фаз соответственно в провод щем направлении. Обратные диоды 26-29 включены встречно параллельно рабочим тиристорам 22-25 соответственно. Коммутирующие конденсатор 30 и два реактора 32 и 33 соединены последовательно и под-, ключены к катодам рабочих тиристоров 22 и 23, а коммутирующие конденсатор 31 и реактор 34 - к анодам рабочих тиристоров 24 и 25. Вспомогательные тиристоры 37 и 38 св заны анодами со вспомогательными реакторами 39 и 40 соответственно, -а катодами подключены к обкладкам дополнительного коммутирующего конденсатора 30. Другие зажимы вспомогательных реакторов подсоединены к минусовому зажиму источника 36 .питани . Переключатели 7, 14 фаз представл ют собой трехфазные инверторные мосты и предназначены дл  формировани  кривой выходного напр жени . Обратный диодный мост обеспечивает протекание реактивного и тормозного токов, а также тока фаз в периоды паузы напр жени . Рабочие тиристоры, обратные диоды , коммутирующие конденсаторы и реакторы , вспомогательные тиристоры и реакторы предназначены дл  регулировани  напр жени  на нагрузке и выключени  тиристоров переключателей фаз. Устройство работает с едуюи|им образом . Предположим, что включены тиристоры 1, 2, 3, 22, 25 и ток протекает от источника: питани  через указанные элементы и фазы т гового электродвигател . Конденсатор 30 зар жен до пол рности, указанной без скобок. Чтобы обеспечить паузу в кривой выходного напр жени  необходимо отпереть тиристор 37, при этом вследствие того , что напр жение на коммутирующем конденсаторе несколько выше напр жени  источника питани , образуетс  контур: Н- конденсатора 30, коммути рующий реактор 32, обратный диод 20 источник 36 питани , вспомогательный реактор 39, тиристор 37,- конденса тора 30. Происходит замещение тока в тиристоре 22 и передаетс  часть энергии коммутирующего конденсатора нагрузке и источнику питани . При достижении напр жением на коммутирую щем конденсаторе величины ,1-1,2 и отпираетс  тиристор 23 и происходит колебательный перезар д по контуру: + конденсатора 30, коммутирующий реактор 32, обратный диод 26, тиристор 23, реактор 33, - конденсатора 30. Кроме того, за счет накопленной энергии во вспомогательном реакторе продолжает протекать ток по ранее описанному контуру. После окончани  процесса перезар да и до зар да током нагрузки коммутирующего конденсатора 30 дл  обеспечени  независимости формы выходного напр жени  от характера нагрузки необходимо подать управл ющие импульсы на тиристоры t и 5Дл  .формировани  следующего импульса напр ж ени  необходимо отпереть тиристор 2k и после перезар да коммутирующего конденсатора 31 по контуру: конденсатор 31, тиристор 2k диод 29, реактор З)- конденсатора 31, что приводит к запиранию тиристора 25, подаютс  управл ющие импуль еы на тиристоры 8, 9, 10, 23 и 2k. Следующа  пауза реализуетс  отпирани ем тиристора 38 и при достижении напр жением на конденсаторе величины 1,1-1,2 Ui подаетс  управл ющий сигнал на тиристор 22. При этом происхо дит передана части энергии коммутиру ющего конденсатора нагрузке и источнику питани . После перезар да и доз зар да коммутирующего конденсатора необходимо отпереть тиристоры 1Ги Дл  изменени  пол рности напр же ни  в одной из фаз при формировании следующего импульса напр жени  на нагрузке необходимо вместо тиристоров 1, 2, 3, 22 и 25 подать управл ющие t сигналы на тиристоры 2,3, k, 22 и 25. Регулирование выходного напр жени  осуществл етс  широтно-импульсным методом на несущей частоте. Поскольку коммутирующий конденсатор 30 при коммутации отдает часть энергии нагрузке и источнику питани , процесса накоплени  энергии в нем не происходит. Следовательно, максимальное накопление на нем не превь щщет величины Uj + + |HI|| , где оСк С)( - параметры контура коммутации, Коммутирующий конденсатор 31 при коммутации непосредственно не св зан с источником питани . Поддержание необходимого уровн  энергии осуществл етс  путем фазового регулировани  на интервале уменьшени  тока колебательного контура - выбором момента отпирани  рабочих тиристоров 22, 25 и тиристоров анодных групгГ переключателей 7, Н фаз. В устройстве, прин том за прототип , в узел коммутации при каждом зар де передаетс  энерги  источника питани , на конденсаторе увеличиваетс  напр жение, которое при больших мощност х в высоких добротност х контура коммутации может достигать величины 3 ид и больше. Однако параметры контура коммутации выбираютс  из условий минимальной величины напр жени , а установленна  мощность полупроводниковых приборов и конденсаторов 9предел етс  максимальным напр жением , что и вызывало увеличение массогабаритных показателе13. Это устранено в предлагаемом изобретении. Таким образом, технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом  вл етс  -снижение массогабаритных показателей благодар  уменьшению количества полупроводниковых приборов, обусловленное уменьшением величины максимального напр жени , прикладываемого к тиристорам. Формула изобретени  Устройство дл  регулировани  скорости вращени  т гового электродвигател , содержащее два переключател  аз и обратный диодный мост, св занные между собой диагонал ми, к которым подсоединены фазы т гового электродвигател , четыре рабочих тиристоа . охваченные встречно-параллельно