Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ , содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной и катодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, и обратный диодный мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, четыре коммутирующих тиристора, последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора , при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между плюсовым зажимом источника питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора - в непроводящем направлении между минусовым зажимом источника питания и катодными группами тиристоров переключателей фаз, два коммутирующих тиристора анодами объединены и подключены к реактору, а катодами подключены к анодным группам переключателей фаз, два другик коммутирующих тиристора катодами объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, первый зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источника пита (Л ния, а катодом - к общей точке анодов коммутирующих тиристоров,второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а анодом - к общей точке катодов коммутирующих тиристоров, отличающееся тем, что, с целью уменьшения его габаритов и улучшения энергетических показателей, в устрой ство введены два дополнительных ком00 мутирующих конденсатора, один из которых включен между анодными, другой - между катодными группами тиристоров переключателей фаз, а второй зарядный тиристор анодом подключен к свободной обкладке конденсатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) зЮ» Н 02 P 7/42

9CKAW3>È":..

1 АТЕИТЫ4й с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3627401/24-07 (22) 22.07.83 (46) 07.10.84. Бюл. Ф 37 (72) А.Н. Рогов, А.С. Мазнев, К.H. Суслова, Б.П. Гаврилов. и Г.Н. Кононов (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 621.314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 813654, кл. Н 02 P 7/42, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 7?184 1, кл. Н 02 P 7/42, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной и катодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, и обратный диодный мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, четыре коммутирующих тиристора, последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между плюсовым зажимом источника питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора — в непроводящем направлении между минусовым зажимом источника питания и катодными группами тиристоров переключателей-фаз, два коммутирующих тиристора анодами объединены и подключены к реактору, а катодами подключены к анодным группам переключателей фаз, два других коммутирующих тиристора катодами объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, первый

Q зарядный тиристор анодом подключен ф к плюсовому зажиму источника питания, а катодом — к общей точке анодов 1 ГЯ коммутирующих тиристоров,второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, Я

Ъю а анодом — к общей точке катодов коммутирующих тиристоров о т л и

Э

leach ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения его габаритов и улучшения энергетических показателей, в устройство введены два дополнительных ком- 4 мутирующих конденсатора, один из ко- QO торых включен между анодными, дру- > ® гой — между катодными группами тирис- фф торов переключателей фаз, а второй зарядный тиристор анодом подключен к свободной обкладке конденсатора.

1117814

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования скорости вращения синхронных и асинхронных двигателей, применяемых на электрическом подвижном составе, на котором тяговый двигатель питается от сети постоянного тока.

Известно устройство дпя регулирования скорости тягового электродви- 10 гателя, которое содержит два.переключателя фаз, обратный диодный мост, связанные диагоналями с фазами тягового электродвигателя, импульсные регуляторы напряжения с устройст- 15 вами коммутации, включенные между плюсовым и минусовым зажимами источника питания и анодными и катодными группами тиристоров переключателей фаз соответственно Я . 20

Недостатком указанного устройства является зависимость амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе от величины тока нагрузки, что вызывает ухудшение массогабаритных 25 показателей.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, содержащее два тиристорных переключателя фаэ с анодной и катодной группой вентилей, соединенных по мостовой схеме, обратный диодный мост, общие точки диагоналей всех мостов Ç5 соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих, тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, шесть комму" "0 тирующих тиристоров,последовательно, соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между плюсо вым зажимом источника питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора - в непроводящем направлении между минусовым зажимом 50 источника питания и катодными групнами тиристоров переключателей фаз, два коммутирующих тиристора анодами объединены и подключены к реактору,. а катодами подключены к анодным 55. группам тиристоров переключателей фаз, два других коммутирующих тиристора катодаья объединены, а анодами подключены к катодным группам тирис" торов переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, первый зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источника питания, а катодом — к общей точке, анодов коммутирующих тиристоров, второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а анодами — к общей точке соединения катодбв коммутирующих тиристоров и реактора (2) .

Недостатком известного устройства является зависимость амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе от величины тока нагрузки, что вызывает ухудшение массогабаритных показателей и увеличение потерь в контуре коммутации.

Целью изобретения является уменьшение его габаритов и улучшение энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости вращения электродвигателя, содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной и катодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме,и обратный диодный мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, четыре коммутирующих тиристора, последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристора в проводящем направлении включены между плюсовым зажимом источника пи-. тания и анодньват группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих тиристора — в непроводя щем направлении между минусовым зажимом источника питания и катодными группами тиристоров переключателей фаз, два коммутирующих тиристора анодами объединены и подключены к реактору, а катодами подключены к анодным группам переключателей фаз, два других коммутирующих тиристора катодами объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику ж тания в непроводящем направлении, з 111 первый зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источ-. ника питания, а катодом — к общей точке анодов коммутирующих тиристоров, второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а анодами — к общей точке катодов коммутирующих тиристоров, введены два дополнительных коммутирующих конденсатора, один из которых включен между анодными, другой — между катодными группами тиристоров переКлючателей фаз, а второй зарядный тиристор анодом подключен к свободной обкладке конденсатора.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя.

Устройство содержит тиристоры 1-6 первого переключателя 7 фаз с анодными 1, 3, 5 и катодными 2, 4, 6 группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, тиристоры 8-13 второго

25 переключателя 14 фаз с анодными 8, 10, 12 и катодными 9, 11, 13 группа ми вентилей, соединенных по мостовой схеме, диоды 15-20 обратного диодного моста 21, четыре рабочих тирис- ЗО тора 22-25, встречно-параллельно которым подключены. обратные диоды (26-29, четыре коммутирующих тиристора 30-33, два коммутирующих конденсатора 34 и 35„ последовательно сое- 35 диненные конденсатор 36 и реактор 37, два зарядных тиристора 38 и 39;Общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к тяговому электродвигателю 40. Два 40 рабочих тиристора 22 и 23 в проводящем направлении включены между плюсовым.зажимом источника 41 питания и анодными группами тиристоров переключателей фаз, а два других рабочих 4> тифистора 24 и 25 в непроводящем направлении — между минусовым зажимом источника 4 1 питания и катодными группами тиристоров переключателей

7 и 14 фаз, Два коммутирующих тирис- 50 тора 30 и 31 анодами объединены и подключены к реактору 37, а катодами подключены к анодным группам переключателей 7 и 14 фаз. Два других коммутирующих тиристора 32 и 33 катода- 55 мн объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей 7 и 14 фаз.

7814 4

Первый зарядный тиристор 38 анодом подключен к плюсовому зажиму источника 41 питания, а катодом - к ббщей точке анодов коммутирующих тиристоров 30 и 3 1. Второй зарядный тиристор 39 подключен к минусовому зажиму источника 41 питания, а анодом — к общей точке катодов коммутирующих .тиристоров 32 и 33, которая подключена к свободной обкладке конденсатора 36. Дополнительный коммутирующий конденсатор 34 включен между анодами, анодными группами, а коммутирующий конденсатор 35— между катодными группами тиристоров переключателей 7 и 14 фаз. Устройство работает следующим образом.

Предположим, что отперты тиристоры 1, 2, 3, 22 и 25 и ток протекает от источника 41 питания через указанные элементы и фазы тягового электродвигателя 40, все конденсаторы заряжены до полярности, указанной без скобок. Для обеспечения паузы в кривой выходного напряжения необходимо прервать ток источника питания и подать отпирающие сигналы на все тиристоры какой-либо группы переключателя фаз, связанной через рабочий тиристор с каким-либо из зажимов источника питания; например, при отпирании тиристоров 30 и 33 начинается колебательный перезаряд конденсаторов 34 и 36 по контуру: плюс конденсатора 34 — диод 26 источник 41 питания — диод 29 — тиристор 33, конденсатор 36 — реактор

37 — тиристор 30 — минус конденсатора 34, что приводит к запиранию рабочих тиристоров 22 и 25. Сразу же после перезаряда конденсаторов пода ются управляющие сигналы на тиристоры 2, 4, 6, 25, 30 > 38 и 39. При этом происходит дозаряд коммутирующего конденсатора 34 по контуру: плюс источника 41 — тиристор 38 — тиристор 30 — конденсатор 34 — тиристоры

1, 2, 25 и минус источника 41, и напряжение на нем устанавливается, равное П1(Ug — напряжение источника

41 питания). Токи фаз тягового электродвигателя 40 замыкаются через тиристоры 2, 4, 6, тиристор 25 и диоды 16

18, 20 обратного диодного моста 21.

Конденсатор 36 заряжается по контуру: плюс источника 41 — тиристор

38 " реактор 37 — конденсатор 36—

1117814 тиристор 39 — минус источника 41.

Поскольку емкость конденсатора 36 в 10-15 раз больше емкости коммутирующего конденсатора 34 или 35, то пульсации на нем незначительны. Для 5 формирования следующего импульса напряжения на фазах тягового электродвигателя 40 необходимо сначала запереть тиристор 25, для чего подаются управляющие сигналы на тиристоры

30 и 32, образуется колебательный контур: плюс конденсатора 35 - тирис. тор 32 — конденсатор 36 — реактор

37 — тиристор 30 - диод 27 — источник 41 питания — диод 29 - минус кон- 1> денсатора 35, в результате перезаряда которого запирается тиристор 25. После окончания перезаряда отпираются тиристоры 8, 9, 10, 23, 24, 38 и 39.

В результате этого к фазам тягового электродвигателя 40 прикладывается напряжение, конденсатор 35 заряжает" ся до значения Ud по контуру: плюс источника 41 питания — тиристоры 23, 8, 4 — конденсатор 35 — тиристоры

32, 39 — минус источника 41 питания, а конденсатор 36 дозаряжается по контуру: плюс источника 41 питания— тиристор 38 — реактор 37 — конденсатор 36 — тиристор 39, минус источни- ЗО ка 41 питания. Для изменения полярности напряжения на одной из фаз при формировании следующего импульса напряжения необходимо отпереть тирис.торы 2, 3, 4, 22 и .25. Регулирование напряжения осуществляется широтно-импульсным методом на несущей частоте. Поскольку на интервале дозаряда в последовательной цепи конденсатор " источник питания нет индуктивностей, дозаряд коммутирующего конденсатора происходит только до величины, равной 01 . Поэтому коммутирующие конденсаторы и полупроводниковые приборы выбираются на это напряжение, а не на максимально возможное напряжение на коммутирующем конденсаторе с учетом "накачки", что может существенно уменьшить массу и габариты особенно при высоких мощностях преобразователей.

В известном устройстве энергия, вносимая в контур коммутации при дозаряде, полностью в нем терялась при последующих перезарядах. Этот же узел коммутации принципиально может работать без потерь, что позволяет использовать контуры с высокой добротностью и, таким образом, повысить ИЩ. Конденсатор 36 рассчитывается на незначительные пульсации, следовательно, для него могут быть использованы фильтровые конденсаторы, удельные показатели которых (p <+/кг) значительно вышее, чем у коммутирующих конденсаторов.

Таким образом, технико-экономическими преимуществами изобретения являются повышение надежности за счет уменьшения на 10-15Х количества последовательно соединенных полупроводниковых приборов с упрощением вследствие этого системы управления и улучшение энергетических и массо" габаритных показателей на 5-10Х ,в результате уменьшения потерь в контурах коммутации.

1117814

Составите ь В. Тарасов

Редактор T. Кугрышева Техред M. Tenep КоРРектоР С, Щекмар

Заказ 7274/42 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4