Устройство для управления электроприводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее электродвигатели последовательного возбуждения , тиристорно-импульсный преобразователь , включающий в себя главные , перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели и конденсаторы , шунтирующие перезарядные тиристоры, датчики тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакте ры Моторного и тормозного режимов, диоды, каждый из которых шунтирует соответственно обмотки возбуждения и главные тиристоры тиристорноимпульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены тиристорно-импульс-. ный возбудитель, включающий последовательно соединенные дополнительный перезарядный и амплитудные тиристоры , последовательно соединенные дополнительные коммутирующий дроссель и конденсатор, вкт юченные параллельно дополнительному перезарядному тиристору , дополнительный диод, анод которого соединен с катодом, а катод с анодом дополнительного перезарядного тиристора, соединенного также с источником питания, катод амплитудного тиристора соединен с общей точкой контактора тормозного режима и диода, шунтирующего обмотки возбуждения электродвигателей, задающий § генератор и три схемы запрета, входы которых соединены с задающими (Л генераторами, выходы двух из них с тиристорно-импульсным преобразовг .телем, а третьей - с тиристорно-импульсным возбудителем, схема совпадения и блок переключения режимов, выход которого соединен с вторым вхо дом третьей схемы запрета, один вход с командоаппаратом, а другой - со схемой совпадения, соединенной с..тиСП ристорно-импульсным возбудителем и с первой и второй схемами запрета, дополнительно введенные датчики ну ля тока соединены с коммутирующими ОС тиристоргц 1и, задатчик уставки тока, через который датчик тока якоря электродвигателей соединен с командоаппаратом .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

У51) Н 02 Р 5/1 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТНРЫТИЙ (21) 3400902/24-07 (22) 01.03.82 (46) 30.10.83. Бюл. 9 40 (72) Б.Ю.Левитский, W.Ï.Çåëåí÷åíêî, О.К.Чандер и О.Г.Чаусов (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 578664, кл. Н 02 М 3/125, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 754558, кл, H 02 Н 7/10, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее электродвигатели последовательного возбуждения, тиристорно-импульсный преобразователь, включающий в себя главные, перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели и конденсаторы, шунтирующие перезарядные тиристоры, датчики тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакто. ры моторного и тормозного режимов, диоды, каждый из которых шунтирует соответственно обмотки возбуждения и главные тиристоры тиристорноимпульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены тиристорно-импульс„„SU„„1051680 ный возбудитель, включающий последовательно соединенные дополнительный переэарядный и амплитудные тиристоры,последовательно соединенные дополнительные коммутирующий дроссель и конденсатор, включенные параллельно дополнительному перезарядному тиристору, дополнительный диод, анод которого соединен с катодом, а катод с анодом дополнительного перезарядного тиристора, соединенного также с источником питания, катод амплитудного тиристора соединен с общей точкой контактора тормозного режима и диода, шунтирующего обмотки возбуждения электродвигателей, задающий генератор и три схемы запрета, вхо- Е

С ды которых соединены с задающими генераторами, выходы двух иэ них . c тиристорно-импульсным преобразовг .телем, а третьей — с тиристорно-им- С пульсным возбудителем, схема совпадения и блок переключения режимов, выход которого соединен с вторым входом третьей схемы запрета, один вход с командоаппаратом, а другой — со схемой совпадения, соединенной с..тиристорно-импульсным возбудителем и CiA с первой и второй схемами запрета, фа дополнительно введенные датчики нуля тока соединены с коммутирующими тиристорами, эадатчик уставки тока, QQ через который датчик тока якоря электродвигателей соединен с командо- аппаратом.

1051680

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для регулирования скорости тяговых двигателей постоянного тока: как в многодвигательных, так и одноднигательных приводах.

Известен электропривод, содержащий электродвигатель, тиристорные импульсные преобразователи, включающий главные, коммутирующие и перезарядные тиристоры, датчики нуля тока, элементы временной задержки и датчик тока якорей тяговых двигателей 1).

Однако известный электропривод не обеспечивает достаточно малых 15 значений .коэффициента заполнения, что существенно ограничивает его применимость на электроподвижном.составе. наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является устройство для управления электроприводом, содержащее тиристорно-импульсный преобразователь, включающий в себя главные, перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели и конденсаторы, шунтирующие перезарядные тиристоры, датчик тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакторы моторного и тормозного режимов, диоды, каждый из которых шунтирует состветственно обмотки возбуждения и гланные тиристоры тиристорно-импульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат (2 1.

Однако устройство характеризуетI ся недостаточной надежностью работы, так как при провале напряжения в 40 контактной сети, если (не изменяется,. то в системе будет бросок тока рекуперации

E= (0 4()) (1 " „ и ) + (3+23) R что повлечет за собой потерю устой- 45 чивости системы, где

E — ЭДС двигателя;

U — - напряжение;

R " "сопротивление якорной цепи; коэффициент заполнения преоб=.

П 1 и разователя;

) — ток двигателя.

Цель изобретения — повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электроприводом, содержащее тиристорно-импульсный преобразователь, включающий в себя главные, перезарядные и коммутирующие тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие 60 дроссели и конденсаторы, шунтирующие перезарядные тиристоры,датчики тока якоря и датчики нуля тока, соединенные с элементами временной задержки, контакторы моторного и тормозного режимов, диоды, каждый из которых шунтирует соответственно обмотки, возбуждения и главные тиристоры тиристорно-импульсного преобразователя, а также источник питания и командоаппарат, введены тиристорноимпульсный нозбудитель, включающий последовательно соединенные дополниt 1 тельный пере зарядный и амплитудный тирис торы, последовательно соединенные дополнительные коммутирующий дроссель и конденсатор, включенные параллельно дополнительному перезарядному тиристору, дополнительный диод, анод которого соединен с катодом, а катод — с анодом .дополнительного переэарядного тиристора, соединенного также с источником питания, катод амплитудного тиристора соединен с общей точкой контактора тормозного режима и диода, шунтирующего обмотки возбуждения электродвйгателей, задающий генератор и три схемы запрета, входы которых соединены с задающими генераторами, выходы двух из них — с тиристорно-импульсным преобразователем, а третьей — с тиристорно-импульсным, нозбудителем,схема совпадения и блок переключения режимов, ныход которого соединен с вторым входом третьей схемы запрета, один вход — с командоаппаратом, а другой — со схемой совпадения, соединенной с тиристорно-импульсным возбудителем и с первой и второй схемами запрета, дополнительно введенные датчики нуля тока соединены с коммутирующими тиристорами, задатчик устанки тока, через который датчик тока якоря электродвигателей соединен с командоаппаратом.

На чертеже представлена электрическая схема устройства управления, в частности, многодвигательного электропривода °

Электропривод содержит электродвигатели 1 — 4 с обмотками 5 — 8. последовательного возбуждения, тиристорно-импульсный преобразователь 9, включающий в себя главные 10 и 11, перезарядные 12 и 13 и коммутирующие 14 и 15 тиристоры, последовательно соединенные коммутирующие дроссели 16 и, 17 и конденсаторы 18 и 19, шунтирующие перезарядные тиристоры 12 и 13, датчики 20 и 21 нуля тока соединены с элементами 22-24 временной задержки, диод 25, шунтирующий через контактор 26 тормозного режима, обмотки 5-8 возбуждения, и диод 27, шунтирующий через контактор 26 тормозного режима и контактор 28 моторного режима обмотки 5 - 8 возбуждения, диоры 29 и 30, шунтирующие главные тиристоры 10 и ll преобразователя 9. Кроме того, электронривод содержФт тиристорно-импульсный возбу1051680 г л Кс

Т дитель 31, включающий последовательно соединенные Дополнительный перезарядный тиристор 32 и амплитудный тиристор 33, последовательно соединенные дополнительные коммутирующие дроссель 34 и конденсатор 35, вклю-. 5 ченные параллельно дополнительному.. перезарядному тиристору 32,,дополнительный диод 36, анод которогосоединен с катодом, а катод — с анодом дополнительного переэарядного 10 тиристора 32, соединенного также с источником 37 питания, катод амплитудного тиристора 33 соединен с общей точкой контактора 26 тормозного режима и диода 25, задающий 15 генератор 38 и схемы запрета 39 — 41, входы которых соединены с задающим генератором 38, выходы схем запрета 39 и 40 соединены с тиристорноимпульсным преобразователем 9, а выход схемы запрета 41 с тиристорно- . импульсным возбудителем 31, блок 42 переключения режимов, выход которого соединен с вторым входом схемы запрета 41, один вход — с командо" аппаратом 43, а другой — .со схе" мой 44 совладения, соединенной с тиристорно-импульсным возбудителем 31, и со схемами запрета 39 и 40 ° .Электропривод содержит также датчики 45 и 46 нуля тока, соединенные соответственно с коммутирующими тиристора» ми 14 и 15, а датчик 47 тока якоря электродвигателей 1 — 4 связан с командоаппаратом 43 и с элементами временной задержки 22 — 24 через,. 35 задатчик- 48 уставки тока.

Между якорными обмотками электродвигателей 1 — 4 и обмотками возбуждения 5 — 8 включен разделяющий дроссель 49 насыщения,.две обмотки 40 которого, через контакторы 50 и 51 тормозного режима соединены с катодами коммутирующих тиристоров 14 и 15. Якорные обмотки электродвигателей 1 — 4 через обмотки реактора. 52 и контакторы 53 и 54 моторного режима также соединены с катодами коммутирующих тиристоров 14 и 15. Аноды перезарядных тиристоров 12 и 13 через . диоды 55 и .56 и шунтирующие их контакты 57 и 58 соединены с источником 37 питания.

Обмотки реактора 52 через контак-. ты 59 и 60 соединены с конденсаторами 18 и 19 тиристорно-импульсного преобразователя 9. Aíoä диода 25 через контактор 61 соединен с обмоткой 8 возбуждения и через диод 62 с контактором 51 тормозного режима.

Электропривод работает следующим образом. 60

Маневровый режим электропоезда или первый этап его пуска осуществляется эа счет работы тиристорно-импульсного возбудителя 31. Возбудитель 31 работает в режиме амплитудно-фазовом 65 модуляции и получает энергию от источника питания. Поддержание среднего значения пускового тока тяговых двигателей .1 — 4 заданным осуществляется за счет изменения коэффициента заполнения возбудителя 3,1 в функции выходного значения датчика 47 тока якорей электродвигателей 1-4.

При этом коэффициент заполнения изменяется от величины, близкой к нулю, до где Ц, С вЂ” величины индуктивности и емкости контура коммутации возбудителя 31. Коэффициент заполнения изменяется за счет смещения момента отпирания тиристора 33 по отношению к тиристору 32, что достигается работой элемента 24 временной задержки, причем минимальное значение коэффициента заполнения соответствует максимальной задержке, а максимальное значение коэффициента заполнения импульсной задержке, близкой к нулю.

При реализации этого режима схемы запрета 39 и 40 не дают возможности подавать от генератора 38 импульсы управления на перезарядные тиристоры 12 и 13, т.е. преобразователь 9 не работает. В это же время схема 41 запрета разрешает поступление импульсов от генератора 38 на управляющий электрод тиристора 32 и вход элемента 24 временной задержки. При достижении минимальной задержки импульсы с выхода элемента 24 временной задержки приходят одновременно с управляющими импульсами тйристора 32 на входы схемы 44 совпадения. После этого схема 44 совпадения выдает сигнал на снятие запрета управления со схем запрета элементов 39 и 40 и сигнал на запрет управления возбудителем в схему запрета 41. После снятия запрета со схем 39 и 40 запрета начинают поступать импульсы управления от генератора 38 на управляющие электроды перезарядных тиристоров 12 и 13.. При пуске замкнуты контакторы 57, 58, 53, 54, 28 и 61, разомкнуты контакторы 59, 60, 26, 50 и 51., Ток при питании от возбудите- ля 31 в этом режиме протекает по цепи положительный полюс источника 37 питания — возбудитель 31 - контактор 28 вЂ,контакторы 53 и 54 — реактор 52 — якоря тяго вых двигателей 1 — 4 — дроссель 49 обмотки 4 — 8 возбуждения двигателей 1-4 — отрицательный полюс источника 37 питания.

Работа схем запрета 39 — 41 схемы 44 совпадения, блока 42 переключения режимов необходима для обеспечения плавного перехода от работы возбудителя 31 к работе преобразовате»..

1051680 ля 9. При этом параметры контуров коммутации Ь, С возбудителя 31.и преобразователя 9 одинаковы, что позволяет получить равенство максимального значения коэффициента заполнения при питании от возбудителя 31 минимальному значению коэффициента заполнения при питании от преобразователя 9.

Величина пускового (тормозного) тока устанавливается с помощью задат- 10 чика 48 уставки тока и командоаппарата 43, состояние блока 42 переключения режимов, соответствующее моторному и тормозному режимам, устанавливается командоаппаратом 43, В моторном режиме блок 42 переключения режимов позволяет подать сигнал от схемы 44 совпадения на запрет управления возбудителем в схему 41 запрета.

После поступления импульсов на управляющие электроды тиристоров 12 и 13 происходит переэаряд конденсаторов 18 и 19 через тиристор 12 и 13 и дроссели 16 и 17. В момент прохождения тока переэаряда через нулевое значение датчики 45 и 46 нуля тока дают сигнал на включение тиристоров 14 и 15 и происходит перезаряд конденсаторов 18 и 19 соответственно по цепям дроссели 16 и 17 — тиристоры 14 и 15 — диоды 29 и 30.

В это время прикладывается напряже- ние к нагрузке. По мере увеличения скорости начинают отпираться.тиристоры 10 и 11. Момент отпирания тиристоров 10 и 1 1 обусловлен работой 35 элементов 22-24 временной задержки и в процессе управления сдвигается по отношению к выходному импульсу датчиков 20 и 21 нуля тока.

Работа возбудителя 31 и преобра- 4О зователя 9 осуществляется при постоянной частоте регулирования, причем импульсы управления фаэ преобразователя 9 смещены по отношению друг к другу на Т/2. При выходе на 45 максимальный коэффициент заполнения фаза преобразователя шунтируется контакторами 59 и 60..

В тормозном режиме разомкнуты контакторы 57, 58, 53, 54 н 28, эамкнуты 59« 26, 50, 51 и 61. При этом командоаппарат 43 выдает сигнал в блок 42 переключения режимов, что позволяет в режиме полного поля не отключать управление возбудителя.

Режим работы возбудителя 31 при торможении аналогичен. моторному.

Первоначально возбудитель 31 отраба- тывает минимальный коэффициент заполнения, а по мере снижения скорости коэффициент заполнения увеличивается. В процессе торможения реализуется режим независимого возбуждения. Причем до скоростей,. выше критических, энергия отдается в контактную сеть постоянным током по цепи диод 62 — контакторы 50 и 51 — дроссель 49 - датчик 47 тока — якори электродвигателей 1 — 4 — реактор .52 — контакторы 59 и 60 — диоды 55 и 56.

Контур возбуждения состоит иэ возбудителя 31, контактора 26, обмо-. ток 5 — 8 возбуждения.

Прн достижении режима полного поля снимается запрет с управления преобразователем 9. Причем контур короткого замыкания состоит из тиристоров 10 и 11, контакторов 50 и 51, дросселя 49, датчика 47 тока, якорей электродвигателей 1 — 4, реактора 52, контакторов 59 н 60. Торможение осуществляется до полной остановки. ,Цросс ель насыщения 49 необходим для того, чтобы предотвратить замещение тока рекуперации током возбудителя в диодах 27, 62. Быстро" действующий контактор 61 обеспечивает защиту при коротком замыкании в контактной сети или пробое якорей двигателей на землю. При выключении контактора 61 ток рекуперации протекает через обмотки возбуждения двигателей и размагничи- . вает их.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет повысить надежность работы привода путем обеспечения воэможности двухканального регулирования в системе.

1051680 б2

Составитель M.Êðÿõòóíoâà

Редактор О.Сопко Техред Ж.Кастелевич Корректор С.Патрушева

Заказ 8684/55 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д.. 4/5

Филиал ППП Патент,. r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4