Регулируемый электропривод постоянного тока
Иллюстрации
Реферат
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (il)750689
Союз Советских, Социалистических
Республии
=O (6l ) Доиолнительное к авт. свид-ву М 547023 (22) Заявлено 16.03.76 (2I ) 2334556/24-07 (51)M. Кл.
Н 02 P 5/06
Б 60 L 15/08 с присоединением заявки ¹â€”
Гасударственный комитет (23) Г1риори гет— аа лелем изобретений и атнрытий
Опубликовано 23.0 7.80. бюллетень № 27 (53) УДК 621.316. . 7 1 8. 5 (08 8. 8) Дата опубликования описания 25.07.80 (72) Автор изобретения
О. A. 4êàðæåâñêèé (7I ) Заявитель (54 ) P Б УЛИРУЕМ ЫЙ ЗЛЕ КТРОПРИБОД
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Устройство относится к электроприводу постоянного тока электрифицированного транспорта и, в первую очередь, для подвижных объектов с автономным исгочником питания (электромобили) .
Из основного аттг. св. N 547023 известен электропривод, который имеет источник постоянного тока, импульсный коммутатор, подключенныи через отсекаюший диод параллельно источнику питания, цепоч10 ку из четырех коммутирующих элементов, подключенную параллельно источнику питания, двигатель постоянного тока, якорь которого включен между крайними общими точками упомянутых коммутирующих элементов, последовательная обмотка возбуждения одним KQBILQM подключена к средней точке упомянутых элементов, а другимк обшей точке импульсного коммутатора и отсекаюшего диода. 20
Недостатком известного электропривода постоянного тока является ограниченное ис пользование режима рекуперативного торможения, потому что в зоне высоких ско2 ростей вращения процесс нарастания тормозного момента носит неуправляемый, лавинообразный характер, что недопустимо для электрифицированного транспорта.
Ueòbþ настоящего изобретения явпяется повышение экономичности электропривода за счет обеспечения управляемого рекуперативного торможения во всей области регулирования скорости привода.
Это достигается тем, что в известный электропривод постоянного тока, имеющий источник постоянного тока, подключенный через отсекаюший диод параллельно источнику постоянного тока, цепочку из не менее четырех последовательно соединенных коммутирующих элементов, включенных параллельно источнику постоянного тока, двигатель постоянного тока смешашюго возбуждения, якорь которого включен к крайним общим точкам упомяну-гых коммутирующих элементов, последовательная обмотка возбуждения которого соединена одним концом со средней точкой цепочки коммутиру огцих элементов, Q другим концом через дроссель соединена с общей точкой импульсного коммутатора и отсекающего диода, введен дополнительный диод, который включен параллельно коммутирующему эле- менту, соединенному с отсекающим диодом. 5
И качестве коммутирующих элементов использованы тиристоры.
На чертеже приведена схема силовой части предлагаемого электропривода постоянного тока . 10
Электродвигатель постоянного тока 1 имеет последоваж ьную 2 и независимую
3 обмотки возбуждения. Питание электродвигателя 1 осуществляется оТ источника постоянного тока 4, через импульсный 15 коммутатор 5. Выход импульсного коммутатора 5 соединен через отсекающий диод
6 с другим полюсом источника 4. Параллельно источнику 4 включена цепочка из четырех последовательно соединенных ком- 20 мутирующих элементов 7, 8, 9, 10, к крайним общим точкам которых 11, 12 подключен якорь электродвигателя 1.
Средняя точка 13 этих элементов соединена с общей точкой 14 и коммутатора 5 и от-25 секающего диода 6 через последовательную обмотку возбуждения 2 и дроссель 15.
Параллельно крайнему 7 HG коммутирующих элементов, обращенному в сторону отсекающего диода 6, подключен диод 16. 30
Импульсный коммутатор 5 на чертеже представлен в виде мостового соединения тиристоров 17, 18, 19, 20, в диагональ которс го подкпючен конденсатор 21.
И двигательном режиме привода замкнуты элементы 7, 9 При условном замыкании импульсного коммутатора 5 ток от источника 4 протекает через дроссель 15, обмотку возбуждения 2, элементы 9 и 7, якорь электродвигателя 1. При условном размыкании коммутатора 5 ток цепи якоря, поддерживаемый за счет ЭДС самоиндукции этой цепи, замыкается через отсекаю щий диод 6. Путем изменения скважности включенного состояния коммутатора 5 осуществляется управление средней величиной напряжения и тока электродвигателя 1.
При использовании мостового коммутатора работа схемы происходит следующим образом.
После включсжкя противолежащей пары тиристоров (например 17 и 20) импульсного коммутатора 5 образуется цепь зарядки конденсатора 21 через дроссепь 15, об- 55 мотку возбуждения 2, элементы 7 и 9, якорь электродвигателя 1 от источника
Эта цепь представляет собой колебательный кожур. Напряжение конденсатора 21
7 50689 ф при свободной зарядке по этой цепи может достигнуть двойного напряжения источника
4. Этого здесь не происходит - как только в процессе зарядки напряжение конденсатора 21 достигает напряжения источника
4 диод 6 отпирается и дальнейшее нарастание напряжения на конденсаторе 21 прекращается. Согласно этому прекращается ток через конденсатор 21 и тиристоры
17 и 20. Последние в результате этого запираются.
При следующем включении тиристоров (18 и 19) коммутатора 5 конденсатор 21 перезаряжается, и снова только до напряжения, равного напряжению источника 4.
При каждой перезарядке через коммутатор
5 проходит один и тот же электрический заряд. В результате среднее значение тока через коммутатор 5 оказывается прямопро порциональным cTQIG включения тиристоров коммутатора.
С увеличением частоты вюпочения тиристоров мостового коммутатора увеличивается среднее значение папряжения на якоре двигателя и его ток. Большей скоро- сТН вращения H большом jjã моменту отвечает большая частота включения ТНрНОТороВ коммутатора.
Поскольку имеется в виду тяговый электропривод и электродвигатель 1 имеет более мощную 1последовательную согласно включенную обмотку возбуждения 2, чем независимая обмотка 3, при небольшой нагрузке (например, движение по нрямой) электродвигатель 1 разгоняется до скорости существенно выше той, что имеет место при номинальном потоке (токе якоря) и номинальном напряжении. Для ограничения скорости в этом режиме служит обмотка
3.
В режиме рекуперативпого торможения замкнуты элементы 8, 10. Последовате льная обмотка возбуждения 2 через импульсный коммутатор 5 подключена на якорь электродвигателя 1 . Если при запертом коммутаторе 5 скорость двигателя такова, что обмотка 3 вызывает появление ЭДС большей, чем напряжение ис- точника 4, диод 16 отпирается, появляется ток рекуперации и происходит рекупе ративное торможение привода. Если тре-. буется усилить торможение, вступает в работу коммутатор 5. При условном замыкании коммутатора 5 образуется цепь тока через последовательную обмотку возбуждения 2, дроссель 15, элементы
8 и 10, якорь двигателя 1. При услов« ном размыкании коммутатора 5 ток об750689
5 мотки 2 и дросселя 15 за счет ЭДС самоиндукции сохраняется, замыкаясь че, рез диод 6 и источник 4. Увеличение тока обмотки 2 вызывает увеличение потока и ЭДС двигателя 1, а следовательно, тока рекуперации и момента торможения. При интенсивной рекуперации ток, через диод 16 непрерывный. Приснижении скорости вращения ниже той, при которой в якоре двигателя 1 ЭДС может достигнуть напряжения источника 4, ток рекунерацпи через диод 16 не проходкг, а протекает через диод 6 за счет ЭДС самоиндукпии дросселя 15 и обмотки 2 и носит импульсный характер. )5
Если в качестве коммутатора 5 использовать мостовой коммутатор, работа схемы происходит следующим образом.
При включении пары тиристоров (17 и
20) образуется цепь зарядки конденсатора 20
21 от ЭДС якоря двигателя 1 через дроссель 1 5 и обмотку 2. Цепь зарядки представляет собой колебательный контур.
Через полпериода частоты собственных колебаний этого контура ток в нем прекращается, тиристоры 17 и 20 запираются.
При включении следующей пары тпристоров
18 и 19 конденсатор 21 перезаряжается по указанной выше цепи . Если в процессе перезарядки напряжение на конденсаторе
21 достигает величины напряжения источника 4, игпирается диод 6 и конденсатор
21 оказывается включенным параллельно источнику 4 Ток через конденсатор 21 и тиристоры мостового коммутатора прекращается .
При этом ток через дроссель 15, обмотку 2 и якорь двигателя 1 прекращается не сразу, замыкаясь через диод 6 и источник 4. Направление этого тока через щ0 источник 4- соответствует режиму рекуперацИи, которая в этом случае осуществляет. ся импульсным способом.
С увеличением частоты включений тирнсторов коммутатора 5 увеличиваются ток через обмстку 2, импульсный ток рекуперации через диод 6 в источник 4, момент торможения привода.
Рек;уперативное торможение осуществляется до скорости близкой той, которой соответствует замыкание якоря двигатецы
1 на активное сопротивление кокгура перезарядки конденсатора 21.
В зависимости от конкретных требований к транспортному средству управление электроприводом осуществляется различными устройствами.
Устройство, решая задачу управляемого торл ожения, во всей зоне скоростей вращения привода, позволяет реьлизовать этот режи л в электрофицирова шых транспортных средствах, что повышает экономичность привода, особенно в городских условиях, где характерным является частое торможение.
Другое положительное свойство предла\ гаемого устройства заключается в том, что для осуществления рекуперативного торможения от сямой высокой рабочей скорости до практической полной остановки используется единственная структура силовой цепи, т.е. процесс торможения непрерывный до полной остановки.
Ф
Третье преимушество предлагаемого решения состоит в том, что управления приводом в обеих режимах (силового движения и рекуперативного торможения) требуется одно и то же импульсное устройс гво.
Четвертое преимущество состоит в том, что управление приводом может бьггь осу» шествлено двумя педалями, подобно тому, как это имеет место в автомобилях с двигатепями внутреннего сгорания.
Формула изобретения
Регулируемый электропривод постоянного тока по авт. св. No 547023, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения экономичности, коммутирующий элемент, соединенный с отсекаюшим диодом, шунтирован дополнительным диодом .
Составитель В. Кузнецова
Техред Я. Ковалев Корректор M немчик . Зава 4668/44 Тираж 783 Подписное
0НИИПИ Государстаеиного комитете СССР по делам изобретений и открытий
1 13035» Яос ва» Ж-35» .Раушскаи нйб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент«, г. Ужгород, ул. Проектная, 4