Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя

-0 Бюл. В 3 , А.С. Ма ,П, Гавр нев,ов. Я ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ К.Н. Суслова, Б или Г.Н. Кононов(71) Ленинградский ордена Ленинаинститут инженеров железнодорожногтранспорта им. акад. В.Н.Образцова(56) 1. Авторское свидетельство ССВ 813654, кл. Н 02 Р 7/42, 1979.2. Авторское свидетельство СССРВ 7184 1, кл. Н 02 Р 7/42, 1978.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее два тиристорных переключателя фаз с анодной икатодной группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, и обратныйдиодный мост, общие точки диагоналей всех мостов соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих тиристора, встречно-параллельнокоторым подключены обратные диоды,четыре коммутирующих тиристора, последовательно соединенные конденсатор и реактор, два зарядных тиристора, при этом два рабочих тиристорав проводящем направлении включенымежду плюсовым зажимом источникапитания и анодными группами тиристоров переключателеи 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 груп. пам 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 не- проводящем направлении, первыйР зарядный тиристор анодом подключен Е к плюсовому зажиму источника питания, а катодом - к общей точке анодов ЮФ коммутирующих тиристоров,второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, ЯЪю а анодом - к общей точке катодов коммутирующих тиристоров о т л иФ3 аай 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 мутирующих конденсатора, один из ко торых включен между анодными, дру- фью гой - между катодными группами тирис- фЬ торов переключателей фаз, а второй зарядный тиристор анодом подключен к свободной обкладке конденсатора.3 ьИзобретение 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 гателя, которое содержит два.переключателя фаз, обратный диодный мост, связанные диагоналями с фазами тягового электродвигателя, импульсные регуляторы напряжения с устройст вами коммутации, включенные между плюсовым и минусовым зажимами источника питания и анодными и катод- ными группами тиристоров переключателей фаз соответственно Я , 20Недостатком указанного устройства является зависимость амплитуды напря" жения 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 35 соединены и предназначены для подключения к фазам тягового электродвигателя, четыре рабочих, тиристора, встречно-параллельно которым подключены обратные диоды, шесть комму" ф 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 груп- нами 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 катодаьа объединены, а анодами подключены к катодным группам тирис"торов переключателей фаз, обратныйдиодный мост подключен к источникупитания в непроводящем направлении,первый зарядный тиристор анодом подключен к плюсовому зажиму источникапитания, а катодом - к общей точке,анодов коммутирующих тиристоров,второй зарядный тиристор катодомподключен к минусовому зажимуисточника питания, а анодами - кобщей точке соединения катодов коммутирующих тиристоров и реактора 21.Недостатком известного устройстваявляется зависимость амплитуды напряжения на коммутирующем конденсатореот величины тока нагрузки, что вызывает ухудшение массогабаритныхпоказателей и увеличение потерь вконтуре 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 анодньвщ 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 щтания в непроводящем направлении,3 111первый зарядный тиристор анодомподключен к плюсовому зажиму источ-.ника питания, а катодом - к общейточке анодов коммутирующих тиристоров, второй зарядный тиристор катодом подключен к минусовому зажиму источника питания, а анодами - к обшейточке катодов коммутирующих тиристоров, введены два дополнительных коммутирующих конденсатора, один из 1 Окоторых включен между анодными,другой - между катодными группамитиристоров переКлючателей фаз, авторой 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 анодньг ми 1, 3, 5 и катодными 2, 4, 6 группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, тиристоры 8-13 второго25 переключателя 14 фаз с анодными 8, 10, 12 и катодными 9, 11, 13 группами вентилей, соединенных по мостовой схеме, диоды 15-20 обратного диод- ного 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 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 45 тиРистора 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 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 мн объединены, а анодами подключены к катодным группам тиристоров переключателей 7 и 14 фаз. 7814 4Первый зарядный тиристор 38 анодом подключен к плюсовому зажимуисточника 4 1 питания, а катодом - кОбщей точке анодов коммутирующихтиристоров 30 и 3 1, Второй зарядныйтиристор 39 подключен к минусовомузажиму источника 41 питания, а анодом - к общей точке катодов коммутирующих .тиристоров 32 и 33, которая подключена к свободной обкладкеконденсатора 36. Дополнительныйкоммутирующий конденсатор 34 включен между анодами, анодными группами, а коммутирующий конденсатор 35 -между катодными группами тиристоровпереключателей 7 и 14 фаз.Устройство работает следующимобразом,Предположим, что отперты тиристоры 1, 2, 3, 22 и 25 и ток протекает от источника 41 питания через указанные элементы и фазы тяговогоэлектродвигателя 40, все конденсаторы заряжены до полярности, указаннойбез скобок. Для обеспечения паузы вкривой выходного напряжения необходимо прервать ток источника питания и подать отпирающие сигналы навсе тиристоры какой-либо группыпереключателя фаз, связанной черезрабочий тиристор с каким-либо иззажимов источника питания; например,при отпирании тиристоров 30 и 33начинается колебательный перезарядконденсаторов 34 и 36 по контуру:плюс конденсатора 34 - диод 26источник 41 питания - диод 29 - ти"ристор 33, конденсатор 36 - реактор37 - тиристор 30 " минус конденсатора 34, что приводит к запиранию рабочих тиристоров 22 и 25. Сразу жепосле перезаряда конденсаторов пода- ются управляющие сигналы на тиристоры 2, 4, б, 25, 30 38 и 39. Приэтом происходит дозаряд коммутирующего конденсатора 34 по контуру; плюсисточника 41 - тиристор 38 - тиристор 30 - конденсатор 34 - тиристоры1, 2, 25 и минус источника 41, и напряжение на нем устанавливается,равное П,1- напряжение источника41 питания) . Токи фаз тягового электродвигателя 40 замыкаются через тиристоры 2, 4, 6, тиристор 25 и диоды 16,18, 20 обратного диодного моста 21,Конденсатор Зб заряжается по контуру; плюс источника 41 - тиристор 38 " реактор 37 - конденсатор Зб -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 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 01 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 коммутирующегоконденсатора происходит только довеличины, равной П . Поэтому коммутирующие конденсаторы и полупроводниковые приборы выбираются на этонапряжение, а не на максимально возможное напряжение на коммутирующемконденсаторе сучетом "накачки", чтоможет существенно уменьшить массу игабариты особенно при высоких мощностях преобразователей. В известном устройстве энергия,вносимая в контур коммутации при дозаряде, полностью в нем терялась припоследующих перезарядах. Этот жеузел коммутации принципиально можетработать без потерь, что позволяетиспользовать контуры с высокой добротностью и, таким образом, повысить ИЩ. Конденсатор 36 рассчитывается на незначительные пульсации,следовательно, для него могут бытьиспользованы фильтровые конденсаторы,удельные показатели которых (ц /кг)значительно выше, чем у коммутирующих конденсаторов,Таким образом, технико-экономическими преимуществами изобретенияявляются повышение надежности засчет уменьшения на 10"153 количествапоследовательно соединенных полупроводниковых приборов с упрощениемвследствие этого системы управленияи улучшение энергетических и массо"габаритных показателей на 5-103,в результате уменьшения потерь вконтурах коммутации."Пате 4 Прое илиал о аз 7274/42 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж6 Подписного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д /