Электропривод постоянного тока

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электропривод содержит, по крайней мере, один электродвигатель и один преобразователь, выполненный на двух последовательно соединенных управляемых полупроводниковых ключах, шунтированных обратными диодами. При этом электродвигатель подсоединен между общей точкой управляемых полупроводниковых ключей преобразователя и одним из выводов источника питания через конденсаторный накопитель. Конденсаторный накопитель зашунтирован диодом, пропускающим ток в двигательном режиме работы электропривода. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности электропривода. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, к электроприводам постоянного тока с импульсным регулированием скорости при питании от аккумуляторной батареи и может найти применение на транспортных средствах с автономным питанием, таких как электромобили, электрокары, электропогрузчики, шахтные аккумуляторные электровозы.

Известен электропривод, содержащий электродвигатель постоянного тока, получающий питание от обратимого источника постоянного тока через импульсный преобразователь, выполненный на двух последовательно соединенных управляемых полупроводниковых ключах, шунтированных обратными диодами (см., например, П. Сен. Тиристорные электроприводы постоянного тока: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 160, рис. 5.8). Электропривод, принятый за прототип, обеспечивает возможность импульсного регулирования скорости в двигательном режиме и в режиме рекуперативного торможения при отрицательных нагрузках на валу двигателя, а также при подтормаживаниях с целью снижения скорости и остановочных торможениях.

Недостатком известного электропривода при питании от аккумуляторной батареи является неэффективное использование энергии рекуперации из-за низкого энергетического КПД батареи.

Известны предложения по применению на транспортных средствах с электроприводом постоянного тока конденсаторных накопителей энергии рекуперации с ее последующим использованием в тяговом режиме (см., например, патент RU 2405686, МПК B60L 11/00, заявл. 03.07.2009, опубл. 10.12.2010, Бюл. №34; патент RU 2486074, МПК B60L 11/18, заявл. 10.05.2012, опубл. 27.06.2013, Бюл. №18). Для достижения этой цели в состав электропривода введены: реверсивный преобразователь повышающе-понижающего типа, датчики напряжений и токов, а также специальная система управления.

Недостатками указанного решения являются: сложность, пониженная надежность, в том числе и из-за необходимости последовательного соединения конденсаторных модулей для получения необходимого уровня напряжения на накопителе, неполное использование емкости накопителя.

Техническим эффектом предложения является повышение энергетической эффективности известного электропривода, принятого за прототип. Для достижения этого эффекта электродвигатель подсоединен между общей точкой управляемых полупроводниковых ключей преобразователя и одним из выводов источника питания через конденсаторный накопитель, зашунтированный диодом, пропускающим ток в двигательном режиме работы электропривода.

Суть предложения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 приведены принципиальные схемы одно- и двухдвигательного электроприводов, а на фиг. 3а и 3б представлены примеры реализации электропривода с двигателем независимого и последовательного возбуждения.

Электропривод, изображенный на фиг. 1, содержит электродвигатель постоянного тока 1, получающий питание от аккумуляторной батареи 2, и импульсный преобразователь на двух последовательно соединенных управляемых полупроводниковых ключах 3 и 4, шунтированных обратными диодами 5, 6. Двигатель подсоединен между общей точкой ключей 3, 4 и одним из выводов источника питания 2 через конденсаторный накопитель 7, зашунтированный диодом 8, пропускающим ток в двигательном режиме работы привода.

Электропривод на фиг. 2, содержит два преобразователя, аналогичных преобразователю, изображенному на фиг. 1, и два электродвигателя 1.1, 1.2, подсоединенных между одним из выводов источника питания и общими точками ключей 3.1, 4.1 и 3.2, 4.2 через общий конденсаторный накопитель 8, зашунтированный диодом 7.

Электроприводы, изображенные на фиг. 1 и фиг. 2, сохраняют работоспособность при одновременном изменении полярности источника питания, конденсаторного накопителя и всех полупроводниковых приборов.

На фиг. 3а и 3b показаны примеры подключения якоря 9 и обмотки возбуждения 10 электродвигателя, соответственно, при независимом и последовательном возбуждении. В последнем случае якорь 9 двигателя включен в диагональ реверсивного переключателя на элементах 11-14, а обмотка возбуждения 10 - в диагональ выпрямительного моста на диодах 15-18.

Электропривод, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом.

В двигательном режиме периодическим замыканием и размыканием ключа 4, с регулируемым соотношением продолжительностей замкнутого и разомкнутого состояний, изменяют среднюю величину напряжения питания электродвигателя, а следовательно, и частоту вращения. При замкнутом состоянии ключа ток, нарастая, протекает по цепи: «+» источника питания, диод 8, электродвигатель 1, ключ 4, «-» источника питания. При размыкании ключа 4 под действием ЭДС самоиндукции ток двигателя, спадая, замыкается через диод 5.

В режиме рекуперативного торможения периодически замыкается и размыкается ключ 5. При замкнутом ключе под действием ЭДС вращения якоря ток, нарастая, замыкается через конденсаторный накопитель 7, заряжая его в полярности, указанной на фиг. 1. При размыкании ключа 5 под действием ЭДС вращения и ЭДС самоиндукции якоря ток, спадая, продолжает протекать по цепи: конденсаторный накопитель, источник питания 2, диод 6 с аккумулированием энергии в конденсаторном накопителе и источнике питания.

При постоянно замкнутом ключе 4 и отрицательном моменте сопротивления на валу электродвигателя, когда ЭДС вращения начинает превышать суммарное напряжение источника питания и конденсаторного накопителя, электропривод автоматически переходит в режим рекуперативного торможения с аккумулированием энергии в конденсаторном накопителе и источнике питания.

При возврате из режима рекуперативного торможения в двигательный режим, пока диод 8 заперт напряжением на конденсаторном накопителе 7, энергия к электродвигателю поступает от источника питания 2 и накопителя. Таким образом, емкость конденсаторного накопителя используется полностью.

Реверсирование в электроприводе с двигателем независимого возбуждения (фиг. 3а) осуществляется изменением полярности напряжения, питающего обмотку возбуждения 10. Возможно также дополнительное регулирование частоты вращения электродвигателя ослаблением поля при полном напряжении питания якорной цепи.

Реверсирование в электроприводе с двигателем последовательного возбуждения (фиг. 3b) осуществляется посредством ключевых элементов 11-14 реверсивного переключателя (замыканием ключей 11, 14 или 12, 13).

В данном варианте электропривода в интервалы снижения тока якоря ток в обмотке возбуждения 10 поддерживается за счет ЭДС самоиндукции с замыканием цепи через диоды 15-18 выпрямительного моста.

Режимы работы двухдвигательного варианта электропривода, изображенного на фиг. 2, аналогичны описанным выше.

Применение в предложенном электроприводе конденсаторного накопителя, имеющего более высокий КПД по сравнению с аккумуляторной батареей, повышает энергетические показатели привода в результате более эффективного использования энергии рекуперации.

Предложенное техническое решение по сравнению с известными устройствами, использующими конденсаторные накопители энергии в электроприводе, характеризуется полным использованием емкости накопителя, а также повышенной надежностью благодаря простоте реализации и применению низковольтного накопителя.

Электропривод постоянного тока с питанием от аккумуляторной батареи, содержащий, по крайней мере, один электродвигатель и один преобразователь, выполненный на двух последовательно соединенных управляемых полупроводниковых ключах, шунтированных обратными диодами, отличающийся тем, что электродвигатель подсоединен между общей точкой управляемых полупроводниковых ключей преобразователя и одним из выводов источника питания через конденсаторный накопитель, зашунтированный диодом, пропускающим ток в двигательном режиме работы электропривода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах передачи и воспроизведения информации, например в приводе устройств видеозаписи и в обзорно-поисковых и сканирующих системах.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для управления дебалансным вибровозбудителем, который содержит электродвигатель постоянного тока. Технической результат - снижение пульсаций момента двигателя, повышение точности регулирования, исключение режима прерывистых токов, снижение энергопотребления за счет отсутствия резисторов и функциональная надежность системы за счет использования двузонной модуляции для импульсного регулирования тока электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано на электроподвижном составе, получающем питание от однофазной сети переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в электрифицированном инструменте, бытовых и промышленных электроприборах, приборах специального назначения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, в частности, в электрифицированном инструменте, бытовых и промышленных электроприборах, приборах специального назначения.

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в качестве способа управления выпрямительно-инверторным преобразователем на электроподвижном составе, получающим питание от контактной сети однофазного переменного тока.

Настоящее изобретение относится к электрически приводимой в действие машине. Технический результат заключается в повышении надёжности силовой схемы и двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе управления электроприводами. Техническим результатом является повышение быстродействия и уменьшение динамической погрешности при регулировании скорости рабочего органа в электромеханической системе с упругими связями.

Изобретение относится к устройствам преобразовательной техники. Силовая схема выполнена по реверсивной трехпульсной противопараллельной схеме выпрямления с уравнительными дросселями, с естественной коммутацией тиристоров и шунтирующими устройствами.

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электрифицированному инструменту, бытовым и промышленным электроприборам, приборам специального назначения.

Изобретение относится к управлению асинхронными двигателями и может быть использовано для добычи нефти и воды с помощью погружных и прочих насосов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах звукозаписи, гироскопии и центрифугах. .

Устройство содержит рычаг (6) переключения и лепестковый переключатель (10а, 10b) для управления рекуперативным торможением во время движения. Достигается Задание силы рекуперативного торможения во время движения с учетом эффективности использования энергии или характеристики управляемости.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми двигателями постоянного тока. .

Изобретение относится к устройствам генерации электроэнергии, а точнее к устройствам, обеспечивающим режим рекуперативного торможения электровоза с возвратом энергии в электрическую сеть переменного тока.

Изобретение относится к способу и устройству эффективного использования рекуперированной электроэнергии. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование электровозов однофазно-постоянного тока, работающих в режиме рекуперативного торможения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на электрифицированных транспортных средствах, в частности на электротележках и электропогрузчиках с питанием тягового двигателя от аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электропривод содержит, по крайней мере, один электродвигатель и один преобразователь, выполненный на двух последовательно соединенных управляемых полупроводниковых ключах, шунтированных обратными диодами. При этом электродвигатель подсоединен между общей точкой управляемых полупроводниковых ключей преобразователя и одним из выводов источника питания через конденсаторный накопитель. Конденсаторный накопитель зашунтирован диодом, пропускающим ток в двигательном режиме работы электропривода. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности электропривода. 3 ил.

Наверх