RU2253180C1 - Direct-current drive - Google Patents
Direct-current drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253180C1 RU2253180C1 RU2003130258/09A RU2003130258A RU2253180C1 RU 2253180 C1 RU2253180 C1 RU 2253180C1 RU 2003130258/09 A RU2003130258/09 A RU 2003130258/09A RU 2003130258 A RU2003130258 A RU 2003130258A RU 2253180 C1 RU2253180 C1 RU 2253180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- key
- diode
- input
- current
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к тяговым электроприводам постоянного тока.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to traction electric drives of direct current.
Известен электропривод троллейбуса, содержащий первый и второй токоприемники, первый и второй автоматические выключатели, входной блок, реактор и конденсатор входного фильтра, электродвигатель с обмотками якоря и возбуждения, первый и второй диоды, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи, балластный и тормозной резисторы, датчик тока якоря, датчик тока возбуждения и датчик напряжения. По цепи, содержащей первый и второй ключи протекает пусковой ток, а по цепи, содержащей первый диод и третий ключ - тормозной ток. Четвертый, пятый и шестой ключи работают в импульсном режиме, при этом четвертый ключ служит для регулирования напряжения электродвигателя, пятый - для регулирования его возбуждения, шестой - используется для подключения тормозного резистора в режиме замещающего реостатного торможения. С помощью седьмого ключа, при его замыкании, из цепи протекания тормозного тока выводится балластный резистор. Входной блок включает в себя четыре контакта переключателя полярности, отсекающий диод и дополнительный ключ для отключения электропривода, работающего в тормозном режиме, от питающей сети при возникновении в ней короткого замыкания [1].Known electric trolley bus containing the first and second current collectors, first and second circuit breakers, input unit, reactor and input filter capacitor, electric motor with armature windings and excitation, first and second diodes, first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh keys, ballast and brake resistors, armature current sensor, field current sensor and voltage sensor. The inrush current flows through the circuit containing the first and second keys, and the braking current flows through the circuit containing the first diode and the third key. The fourth, fifth and sixth switches operate in a pulsed mode, while the fourth switch is used to control the voltage of the electric motor, the fifth switch is used to regulate its excitation, and the sixth switch is used to connect a braking resistor in the mode of replacement rheostatic braking. With the help of the seventh key, when it is closed, a ballast resistor is removed from the brake current flow circuit. The input unit includes four contacts of the polarity switch, a cut-off diode and an additional key for disconnecting the electric drive, operating in the brake mode, from the mains supply when a short circuit occurs in it [1].
Недостатки известного электропривода состоят в следующем. Во-первых, при чрезмерном нарастании генераторного тока в тормозном режиме (например, при отказе четвертого ключа или цепей его управления) срабатывает второй автоматический выключатель, установленный в цепь обмотки якоря. После размыкания контактов этого выключателя ток в тормозном контуре прерывается. Быстрое снижение тока в обмотках электродвигателя, обладающих значительной индуктивностью, приводит к возникновению на их выводах напряжения ЭДС самоиндукции. Это напряжение на зажимах обмотки якоря может возрасти до значений, приводящих к нарушению нормальной коммутации на коллекторе и, соответственно, быстрому износу или выходу из строя электродвигателя. Напряжение на зажимах обмотки возбуждения может возрасти до значений, приводящих к выходу из строя пятого ключа, подключенного параллельно этой обмотке. Во-вторых, в известном электроприводе изменение тока в обмотке якоря электродвигателя обусловливает пропорциональное изменение тока в его обмотке возбуждения, вследствие чего этот электропривод реализует “мягкую” характеристику зависимости тягового усилия на ободе ведущего колеса троллейбуса от линейной скорости его вращения F(V). При такой характеристике появление небольшого скольжения (приращения скорости V) не приводит к значительному снижению тягового усилия F, что не способствует прекращению буксования в пусковом режиме.The disadvantages of the known electric drive are as follows. Firstly, when the generator current increases excessively in the braking mode (for example, when the fourth key or its control circuits fail), a second circuit breaker is installed in the armature winding circuit. After opening the contacts of this switch, the current in the brake circuit is interrupted. A rapid decrease in current in the motor windings with significant inductance leads to the appearance of self-induction EMF voltage at their terminals. This voltage at the terminals of the armature winding can increase to values leading to a violation of normal commutation on the collector and, accordingly, to rapid wear or failure of the electric motor. The voltage at the terminals of the field winding can increase to values leading to the failure of the fifth key connected in parallel to this winding. Secondly, in the known electric drive, a change in the current in the motor armature winding causes a proportional change in the current in its field winding, as a result of which this electric drive implements a “soft” characteristic of the dependence of the tractive effort on the rim of the trolleybus driving wheel on its linear speed F (V). With this characteristic, the appearance of a small slip (increment of speed V) does not lead to a significant decrease in traction force F, which does not contribute to the termination of slipping in starting mode.
Известен другой электропривод, содержащий первый и второй токоприемники, автоматический выключатель, входной блок, реактор и конденсатор входного фильтра, электродвигатель с обмотками якоря и возбуждения, первый, второй, третий и четвертый ключи, первый, второй, третий и четвертый диоды, шунтирующий резистор, датчик тока якоря, датчик напряжения, блок управления и задатчик режимов. Входной блок включает в себя тормозной и балластный резисторы, два ключа и диод. В электроприводе осуществляется импульсное регулирование напряжения и возбуждения электродвигателя, а также тока в тормозном резисторе в режиме реостатного торможения. По цепи, содержащей первый ключ и четвертый диод, протекает пусковой ток, а по цепи, содержащей второй ключ и третий диод, - тормозной ток. В нормальном режиме работы электропривода при замкнутых контактах третьего ключа параллельно цепи обмотки возбуждения постоянно подключен шунтирующий резистор. При возникновении в тормозном контуре тока короткого замыкания или перегрузки контакты третьего ключа размыкаются. При этом в цепь протекания тока обмотки якоря вводится шунтирующий резистор. Одновременно ток в обмотке возбуждения спадает (по крайней мере, из-за наличия ее активного сопротивления), что обусловливает интенсивное снижение ЭДС вращения электродвигателя [2].Another electric drive is known, comprising a first and second current collectors, a circuit breaker, an input unit, a reactor and an input filter capacitor, an electric motor with armature and field windings, first, second, third and fourth switches, first, second, third and fourth diodes, a shunt resistor, armature current sensor, voltage sensor, control unit and mode dial. The input unit includes braking and ballast resistors, two keys and a diode. The electric drive carries out pulse regulation of voltage and excitation of the electric motor, as well as current in the braking resistor in the mode of rheostatic braking. A starting current flows through the circuit containing the first key and the fourth diode, and the braking current flows through the circuit containing the second key and the third diode. In normal operation of the electric drive with the contacts of the third key closed, a shunt resistor is constantly connected in parallel with the field coil circuit. If a short circuit current or overload occurs in the brake circuit, the contacts of the third key open. In this case, a shunt resistor is introduced into the current flow circuit of the armature winding. At the same time, the current in the field winding decreases (at least due to the presence of its active resistance), which leads to an intensive decrease in the EMF of rotation of the electric motor [2].
Недостатки другого известного электропривода состоят в следующем. Во-первых, в нем имеет место зависимость степени возбуждения электродвигателя от коэффициента заполнения импульсного цикла регулятора напряжения в пусковом режиме, вследствие чего при трогании транспортного средства или его движении с малой скоростью на подъемах, когда значения этого коэффициента заполнения близки к нулю, возбуждение электродвигателя ослаблено. По этой причине в этих случаях для достижения требуемых тяговых усилий приходится дополнительно увеличивать ток обмотки якоря электродвигателя, повышая тем самым его расчетные токовые нагрузки. Во-вторых, “мягкая” характеристика зависимости тягового усилия на ободе ведущего колеса транспортного средства от линейной скорости его вращения F(V), реализуемая электроприводом, не способствует прекращению буксования. В-третьих, по ключу, подключающему параллельно цепи обмотки возбуждения шунтирующий резистор, при импульсном регулировании напряжения на интервалах импульса протекает ток обмотки возбуждения электродвигателя как в пусковом, так и в тормозном режимах работы электропривода, что обусловливает необходимость существенного увеличения расчетной токовой нагрузки этого ключа.The disadvantages of another known electric drive are as follows. Firstly, in it there is a dependence of the degree of excitation of the electric motor on the duty cycle of the voltage regulator pulse cycle, as a result of which when the vehicle is moving off or moving at low speed on climbs, when the values of this duty ratio are close to zero, the excitation of the motor is weakened . For this reason, in these cases, in order to achieve the required traction forces, it is necessary to additionally increase the current of the motor armature winding, thereby increasing its rated current loads. Secondly, the “soft” characteristic of the dependence of the traction on the rim of the drive wheel of the vehicle on its linear speed F (V), implemented by the electric drive, does not contribute to the cessation of slipping. Thirdly, with a key connecting a shunt resistor in parallel with the field winding circuit, during pulse voltage regulation at the pulse intervals, the current of the field winding of the electric motor flows both in the starting and braking modes of the electric drive, which necessitates a significant increase in the rated current load of this key.
Изобретение решает задачи увеличения максимальных тяговых усилий при троганье и движении на подъеме, улучшения противобуксовочных свойств электропривода на участках с плохими условиями сцепления и снижение токовой нагрузки ключа защиты от токов короткого замыкания в тормозном режиме.The invention solves the problem of increasing the maximum traction when starting and moving on the rise, improving the anti-slip properties of the electric drive in areas with poor adhesion conditions and reducing the current load of the protection key against short-circuit currents in the brake mode.
Для решения поставленной задачи в электропривод, содержащий первый и второй токоприемники, автоматический выключатель, входной блок, реактор и конденсатор входного фильтра, электродвигатель с обмотками якоря и возбуждения, первый, второй, третий и четвертый ключи, первый, второй, третий и четвертый диоды, шунтирующий резистор, датчик тока якоря, датчик напряжения, блок управления и задатчик режимов, первый вывод входного блока соединен с первым выводом датчика напряжения и через последовательно соединенные реактор входного фильтра и автоматический выключатель - с первым токоприемником, второй вывод входного блока соединен со вторым выводом датчика напряжения и со вторым токоприемником, первый вывод конденсатора входного фильтра соединен с третьим выводом входного блока, с катодом первого диода и с первым выводом первого ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом второго ключа и с первым выводом обмотки якоря электродвигателя, второй вывод конденсатора входного фильтра соединен с четвертым выводом входного блока, с первым выводом обмотки возбуждения электродвигателя и с первым выводом шунтирующего резисторa, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего ключа, соединенного вторым выводом с одним из электродов второго диода, катод третьего диода соединен с анодом четвертого диода, первый вывод датчика тока якоря соединен с первым выводом четвертого ключа, первый вход блока управления подключен к выходу датчика тока якоря, второй вход - к выходу датчика напряжения, третий вход - к выходу задатчика режимов, введены пятый диод и датчик тока возбуждения, первый вывод которого соединен со вторым выводом обмотки возбуждения электродвигателя, а второй вывод - со вторым выводом третьего ключа, с катодом четвертого диода и с анодом второго диода, катод которого соединен с первым выводом третьего ключа, со вторым выводом второго ключа и с анодом пятого диода, соединенного катодом с первым выводом второго ключа и с анодом первого диода, первый вывод четвертого ключа соединен с катодом третьего диода, анод которого соединен со вторым выводом четвертого ключа и со вторым выводом конденсатора входного фильтра, второй вывод датчика тока якоря соединен со вторым выводом обмотки якоря электродвигателя, выход датчика тока возбуждения подключен к четвертому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй выход - с управляющим входом входного блока.To solve this problem, an electric drive containing the first and second current collectors, a circuit breaker, an input unit, a reactor and a capacitor of the input filter, an electric motor with armature and field windings, first, second, third and fourth switches, first, second, third and fourth diodes, shunt resistor, armature current sensor, voltage sensor, control unit and mode dial, the first output of the input unit is connected to the first output of the voltage sensor and through the input filter reactor and aromatic switch - with the first current collector, the second output terminal of the input unit is connected to the second output of the voltage sensor and the second current collector, the first output of the input filter capacitor is connected to the third output of the input unit, to the cathode of the first diode and to the first output of the first key, the second output of which is connected to the first terminal of the second key and with the first terminal of the motor armature winding, the second terminal of the input filter capacitor is connected to the fourth terminal of the input block, with the first terminal of the electric field of the motor and with the first terminal of the shunt resistor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the third key connected by the second terminal to one of the electrodes of the second diode, the cathode of the third diode is connected to the anode of the fourth diode, the first output of the armature current sensor is connected to the first terminal of the fourth key, the first the input of the control unit is connected to the output of the armature current sensor, the second input to the output of the voltage sensor, the third input to the output of the mode dial, the fifth diode and the excitation current sensor are introduced, the first output of which is connected n with the second terminal of the excitation motor winding, and the second terminal with the second terminal of the third key, with the cathode of the fourth diode and with the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the third key, with the second terminal of the second key and with the anode of the fifth diode connected by the cathode with the first output of the second key and with the anode of the first diode, the first output of the fourth key is connected to the cathode of the third diode, the anode of which is connected to the second output of the fourth key and to the second output of the input filter capacitor, the second output of the sensor The armature current is connected to the second output of the motor armature winding, the output of the field current sensor is connected to the fourth input of the control unit, the first output of which is connected to the control inputs of the first, second, third, and fourth keys, and the second output to the control input of the input block.
Входной блок может включать в себя тормозной и балластный резисторы, пятый и шестой ключи, шестой и седьмой диоды, первые выводы тормозного и балластного резисторов и пятого ключа подключены к первому выводу входного блока, катод шестого диода соединен с анодом седьмого диода и подключен к третьему выводу входного блока, катод седьмого диода соединен со вторым выводом балластного резистора, анод шестого диода соединен со вторыми выводами тормозного резистора и пятого ключа и с первым выводом шестого ключа, второй вывод которого подключен ко второму и четвертому выводам входного блока, управляющий вход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого ключей.The input unit may include braking and ballast resistors, fifth and sixth keys, sixth and seventh diodes, the first terminals of the brake and ballast resistors and the fifth key are connected to the first output of the input unit, the cathode of the sixth diode is connected to the anode of the seventh diode and connected to the third output the input unit, the cathode of the seventh diode is connected to the second terminal of the ballast resistor, the anode of the sixth diode is connected to the second terminals of the braking resistor and the fifth key and to the first terminal of the sixth key, the second terminal of which is connected the second and fourth terminals of the input unit, the control input of which is connected to the control inputs of the fifth and sixth keys.
Введение пятого диода и датчика тока возбуждения, первый вывод которого соединен со вторым выводом обмотки возбуждения электродвигателя, а второй вывод - со вторым выводом третьего ключа, с катодом четвертого диода и с анодом второго диода, катод которого соединен с первым выводом третьего ключа, со вторым выводом второго ключа и с анодом пятого диода, соединенного катодом с первым выводом второго ключа и с анодом первого диода, первый вывод четвертого ключа соединен с катодом третьего диода, анод которого соединен со вторым выводом четвертого ключа и со вторым выводом конденсатора входного фильтра, второй вывод датчика тока якоря соединен со вторым выводом обмотки якоря электродвигателя, выход датчика тока возбуждения подключен к четвертому входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого ключей, а второй выход - с управляющим входом входного блока, обеспечивает возможность реализации независимого возбуждения электродвигателя в пусковом режиме работы электропривода. Благодаря этому ток в обмотке возбуждения электродвигателя может поддерживаться на любом требуемом уровне при трогании и движении с малой скоростью транспортного средства на подъемах и на участках с плохими условиями сцепления. Тем самым достигается увеличение максимальных тяговых усилий при любых значениях коэффициента заполнения импульсного цикла без увеличения расчетных токовых нагрузок электродвигателя, а также формируется “жесткая” характеристика зависимости тягового усилия на ободе ведущего колеса транспортного средства от линейной скорости его вращения F(V), способствующая прекращению буксования, поскольку тяговое усилие F в этом случае резко снижается даже при небольшом приращении скорости V (при небольшом скольжении). Кроме того, по третьему ключу, подключающему параллельно цепи обмотки возбуждения шунтирующий резистор, при импульсном регулировании напряжения на интервалах импульса протекает ток обмотки возбуждения электродвигателя только в тормозном режиме работы электропривода, вследствие чего токовая нагрузки его сравнительно не велика.The introduction of the fifth diode and the field current sensor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the field winding of the electric motor, and the second terminal is connected to the second terminal of the third key, with the cathode of the fourth diode and with the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the first terminal of the third switch, with the second the output of the second key and with the anode of the fifth diode connected by the cathode to the first output of the second key and with the anode of the first diode, the first output of the fourth key is connected to the cathode of the third diode, the anode of which is connected to the second output of the fourth of the key and with the second output of the input filter capacitor, the second output of the armature current sensor is connected to the second output of the motor armature winding, the output of the field current sensor is connected to the fourth input of the control unit, the first output of which is connected to the control inputs of the first, second, third and fourth keys, and the second output, with the control input of the input unit, provides the possibility of implementing independent excitation of the electric motor in the starting mode of operation of the electric drive. Due to this, the current in the excitation winding of the electric motor can be maintained at any desired level when starting and driving at a low speed of the vehicle on lifts and in areas with poor adhesion conditions. Thereby, an increase in maximum traction efforts is achieved at any values of the duty cycle duty cycle without increasing the rated current loads of the electric motor, and a “hard” characteristic is formed of the dependence of the traction on the rim of the drive wheel of the vehicle on its linear speed F (V), which helps to stop slipping , since the traction force F in this case decreases sharply even with a small increment of speed V (with a small slip). In addition, according to the third key, which connects a shunt resistor in parallel with the field winding circuit, when pulse voltage is regulated at pulse intervals, the current of the field winding of the electric motor flows only in the braking mode of the electric drive, as a result of which its current load is relatively small.
При наличии в составе входного блока тормозного и балластного резисторов, пятого и шестого ключей, шестого и седьмого диодов, когда первые выводы тормозного и балластного резисторов и пятого ключа подключены к первому выводу входного блока, катод шестого диода соединен с анодом седьмого диода и подключен к третьему выводу входного блока, катод седьмого диода соединен со вторым выводом балластного резистора, анод шестого диода соединен со вторыми выводами тормозного резистора и пятого ключа и с первым выводом шестого ключа, второй вывод которого подключен ко второму и четвертому выводам входного блока, управляющий вход которого соединен с управляющими входами пятого и шестого ключей, обеспечиваются возможности ограничения начального зарядного тока конденсатора входного фильтра при включении автоматического выключателя, увеличение тормозной мощности при рекуперативном торможении на участках с пониженным питающим напряжением и замещающее реостатное торможение при отсутствии потребителей энергии, вырабатываемой при электродинамическом торможении.If the input unit contains braking and ballast resistors, a fifth and sixth key, sixth and seventh diodes, when the first terminals of the brake and ballast resistors and the fifth key are connected to the first output of the input unit, the cathode of the sixth diode is connected to the anode of the seventh diode and connected to the third the input block, the cathode of the seventh diode is connected to the second terminal of the ballast resistor, the anode of the sixth diode is connected to the second terminals of the braking resistor and the fifth key and to the first terminal of the sixth key, the second terminal connected to the second and fourth pins of the input unit, the control input of which is connected to the control inputs of the fifth and sixth keys, it is possible to limit the initial charging current of the input filter capacitor when the circuit breaker is turned on, increase the braking power during regenerative braking in areas with reduced supply voltage and replaces rheostatic braking in the absence of consumers of energy generated by electrodynamic braking.
Изобретение поясняется графическими материалами, где изображено:The invention is illustrated by graphic materials, which depict:
фиг.1 - функциональная схема электропривода;figure 1 is a functional diagram of an electric drive;
фиг.2 - функциональная схема частного случая выполнения электропривода;figure 2 is a functional diagram of a particular case of performing an electric drive;
фиг.3 - статические характеристики изменения степени возбуждения электродвигателя;figure 3 - static characteristics of changes in the degree of excitation of the electric motor;
фиг.4 - тяговые характеристики электропривода.figure 4 - traction characteristics of the electric drive.
Электропривод содержит первый и второй токоприемники 1 и 2, автоматический выключатель 3, входной блок 4, реактор 5 и конденсатор 6 входного фильтра, электродвигатель с обмотками 7 и 8 якоря и возбуждения, первый, второй, третий и четвертый ключи 9, 10, 11 и 12, первый, второй, третий, четвертый и пятый диоды 13, 14, 15, 16 и 17, шунтирующий резистор 18, датчик 19 тока якоря, датчик 20 напряжения, датчик 21 тока возбуждения, блок 22 управления и задатчик 23 режимов.The electric drive contains the first and second
В частном случае выполнения электропривода, показанном на фиг.2, входной блок 4 включает в себя тормозной и балластный резисторы 24 и 25, пятый и шестой ключи 26 и 27, шестой и седьмой диоды 28 и 29.In the particular case of performing the electric drive shown in FIG. 2, the
Электропривод работает следующим образом.The electric drive operates as follows.
Первый токоприемник 1 подключен к положительной шине, а второй токоприемник 2 - к отрицательной шине источника питания. При включении автоматического выключателя 3 конденсатор 6 входного фильтра заряжается через входной блок 4.The first
В пусковом режиме работы электропривода ток обмотки 7 якоря электродвигателя поддерживается на заданном уровне путем изменения подводимого к ней среднего напряжения с помощью первого ключа 9, работающего в импульсном режиме. Изменение коэффициента заполнения импульсного цикла λ н работы этого ключа осуществляет блок 22 управления, который сравнивает выходной сигнал датчика 19 тока якоря с сигналом Iзад, заданным задатчиком 23 режимов. На интервалах включенного состояния первого ключа 9 ток обмотки 7 якоря электродвигателя протекает по цепи: конденсатор 6 входного фильтра, первый ключ 9, обмотка 7 якоря электродвигателя, датчик 19 тока якоря, четвертый диод 16, параллельно между собой соединенные цепи, одна из которых содержит последовательно соединенные датчик 21 возбуждения и обмотку 8 возбуждения электродвигателя, а другая - последовательно соединенные второй диод 14 и шунтирующий резистор 18, конденсатор 6 входного фильтра. На интервалах выключенного состояния первого ключа 9 токи обмоток 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя замыкаются по следующим цепям. Ток обмотки 7 якоря электродвигателя - через датчик 19 тока якоря, четвертый диод 16, второй диод 14 и пятый диод 17. Ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя - через третий диод 15, четвертый диод 16 и датчик 21 тока возбуждения. Поскольку ток каждой из обмоток 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя на интервалах выключенного состояния первого ключа 9 замыкается по своему контуру, а на интервалах включенного состояния первого ключа 9 параллельно обмотке 8 возбуждения электродвигателя через второй диод 14 подключен шунтирующий резистор 18, то в таком режиме работы электропривода имеет место зависимое от коэффициента заполнения импульсного цикла λ н работы первого ключа 9 изменение степени возбуждения электродвигателя β , описываемое выражениемIn the starting mode of operation of the electric drive, the current of the winding 7 of the motor armature is maintained at a predetermined level by changing the average voltage supplied to it using the
где Iя, Iв - средние за период регулирования значения токов обмоток 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя;where I I , I in - average over the period of regulation of the values of the currents of the
Rш - сопротивление шунтирующего резистора 18;R W - the resistance of the
rв - сопротивление обмотки 8 возбуждения.r in - resistance of the field winding 8.
Характер этой зависимости β (λ н) иллюстрируется диаграммой, приведенной на фиг.3. Вследствие этого сила тяги при малых значениях коэффициента заполнения λ н (при малых скоростях движения) несколько ниже, чем при его наибольших значениях, что иллюстрируется диаграммой F(V) под индексом “а”, приведенной на фиг.4. После того, как в пусковом режиме коэффициент заполнения λ н импульсного цикла первого ключа 9 станет равен 1, дальнейшее поддержание тока обмотки 7 якоря электродвигателя на заданном уровне (при дальнейшем увеличении частоты вращения электродвигателя) осуществляется за счет уменьшения среднего значения тока в обмотке 8 возбуждения электродвигателя. С этой целью блок 22 управления начинает включать в импульсном режиме четвертый ключ 12, изменяя коэффициент заполнения его импульсного цикла λ в. При включении четвертого ключа 12 часть тока обмотки 7 якоря электродвигателя протекает через этот ключ, а другая часть - через четвертый диод 16 и параллельно соединенные между собой цепи, одна из которых содержит последовательно соединенные датчик 21 тока возбуждения и обмотку 8 возбуждения электродвигателя, а другая - последовательно соединенные второй диод 14 и шунтирующий резистор 18. Когда четвертый ключ 12 выключен, часть тока обмотки 7 якоря электродвигателя протекает по цепи, содержащей последовательно соединенные датчик 21 возбуждения и обмотку 8 возбуждения электродвигателя. Другая часть тока обмотки 7 якоря электродвигателя протекает по цепи, содержащей последовательно соединенные второй диод 14 и шунтирующий резистор 18. Изменение степени возбуждения электродвигателя λ в зависимости от изменения коэффициента заполнения импульсного цикла λ в четвертого ключа 12 в этом случае описывается выражениемThe nature of this dependence β (λ n ) is illustrated by the diagram shown in figure 3. As a result, the traction force at low values of the fill factor λ n (at low speeds) is slightly lower than at its highest values, which is illustrated by the diagram F (V) under the index “a” shown in figure 4. After the start-up mode, the duty cycle λ n of the pulse cycle of the
Зависимость β (λ в) иллюстрируется диаграммой, приведенной на фиг.3, а тяговая характеристика в этом режиме работы электропривода - диаграммой, приведенной на фиг.4 под индексом “б”. В процессе изменения коэффициента заполнения импульсного цикла λ в четвертого ключа 12 блок 22 управления сравнивает выходной сигнал датчика 19 тока якоря с выходными сигналами задатчика 23 режимов и датчика 21 тока возбуждения. Как только ток в обмотке 8 возбуждения электродвигателя уменьшится до значения, когда Iв=Iя· β мин (где β мин - минимальная разрешенная по условиям коммутации степень возбуждения электродвигателя), блок 22 управления, изменением коэффициента заполнения импульсного цикла λ в четвертого ключа 12, станет поддерживать это соотношение токов в обмотках 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя на неизменном уровне Iв=Iя· β мин. Дальнейшее увеличение частоты вращения электродвигателя будет происходить по его естественной характеристике при постоянном значении степени возбуждения β мин. Тяговая характеристика в этом режиме работы электропривода иллюстрируется диаграммой, приведенной на фиг.4 под индексом “в”.The dependence β (λ in ) is illustrated by the diagram shown in figure 3, and the traction characteristic in this mode of operation of the electric drive is illustrated by the diagram shown in figure 4 under the index "b". In the process of changing the duty cycle of the pulse cycle λ in the
В случае, когда начальное трогание и движение транспортного средства должны происходить на участках с большими подъемами, требующими предельных тяговых усилий, электропривод в пусковом режиме в зоне регулирования напряжения на обмотке 7 якоря электродвигателя работает следующим образом. По команде задатчика 23 режимов на интервалах включенного состояния первого ключа 9 с первого выхода блока 22 управления начинают поступать включающие сигналы на управляющие входы второго, третьего и четвертого ключей 10,11 и 12. При этом ток обмотки 7 якоря электродвигателя поддерживается на заданном уровне путем изменения подводимого к ней среднего напряжения с помощью первого и четвертого ключей 9 и 12, работающих синхронно. Для изменения коэффициентов заполнения импульсных циклов работы этих ключей блок 22 управления сравнивает выходной сигнал датчика 19 тока якоря с сигналом, заданным задатчиком 23 режимов. Одновременно, ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя поддерживается на своем заданном уровне путем изменения подводимого к ней среднего напряжения с помощью второго и третьего ключей 10 и 11, работающих синхронно. Для изменения коэффициентов заполнения импульсных циклов работы этих ключей блок 22 управления сравнивает выходной сигнал датчика 21 возбуждения с сигналом, значение которого определяется, например, как Iв=Iя· β макс (где β макс=β (λ л) при λ н=1). На интервалах включенного состояния первого и четвертого ключей 9 и 12 ток обмотки 7 якоря электродвигателя протекает по цепи: конденсатор 6 входного фильтра, первый ключ 9, обмотка 7 якоря электродвигателя, датчик 19 тока якоря, четвертый ключ 12, конденсатор 6 входного фильтра. На интервалах включенного состояния первого, второго и третьего ключей 9, 10 и 11 ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя протекает по цепи: конденсатор 6 входного фильтра, первый ключ 9, второй ключ 10, третий ключ 11, датчик 21 тока возбуждения, обмотка 8 возбуждения электродвигателя, конденсатор 6 входного фильтра. На интервалах выключенного состояния первого, второго, третьего и четвертого ключей 9, 10, 11 и 12 токи обмоток 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя замыкаются по следующим цепям. Ток обмотки 7 якоря электродвигателя - через датчик 19 тока якоря, четвертый диод 16, второй диод 14 и пятый диод 17. Ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя - через третий диод 15, четвертый диод 16 и датчик 21 тока возбуждения. В таком режиме работы электропривода при любых значениях коэффициента заполнения λ н первого ключа 9 сила тяги остается постоянной и равной своему максимальному значению, обозначенному на фиг.4 штриховой линией.In the case when the initial starting and movement of the vehicle should occur in areas with large elevations that require extreme traction, the electric drive in the starting mode in the zone of voltage regulation on the winding 7 of the motor armature works as follows. At the command of the master 23 modes at the intervals of the on state of the
В случае возникновения в пусковом режиме буксования блок 22 управления, в соответствии с поступившей на его третий вход командой задатчика 23 режимов о наличии скольжения ведущего колеса транспортного средства, перестает изменять коэффициент заполнения импульсного цикла работы первого ключа 9 в сторону его увеличения, обеспечивая тем самым регулирование по закону, когда Iя≤ Iзад Одновременно, на интервалах включенного состояния первого ключа 9 блок 22 управления начинает включать второй, третий и четвертый ключи 10, 11 и 12, осуществляя раздельное регулирование токов в обмотках 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя. При этом ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя начинает поддерживаться на постоянном уровне, например на уровне, определенном заданным значением тока в обмотке 7 якоря электродвигателя (Iв=Iзад· β макс, где β макс=β (λ н) при λ н=1). В таком режиме работы тяговая характеристика электропривода F(V) может иметь вид, соответствующий диаграмме, приведенной на фиг.4 под индексом “г”. При такой “жесткой” тяговой характеристике незначительное увеличение скольжения (приращения скорости буксующего колеса) автоматически приводит к резкому снижению тягового усилия. Причем это снижение будет продолжаться до тех пор, пока сила тяги не станет меньше сил сцепления. После этого снижение силы тяги также автоматически прекращается. Следовательно, на участке с плохими условиями сцепления сила тяги автоматически будет поддерживаться на уровне, не превышающем силы сцепления. После проезда транспортным средством участка с плохими условиями сцепления процесс буксования прекращается, и тяговое усилие возрастает до своего наибольшего заданного значения, а электропривод, в соответствии с командой задатчика 23 режимов, начинает работать в обычном режиме.In the event of a slipping in the starting mode, the control unit 22, in accordance with the command of the mode dial 23 received on its third input about the presence of a sliding drive wheel of the vehicle, stops changing the duty cycle of the
Отключение пускового режима (переход на выбег) происходит при выключении всех ключей электропривода, которые работали в пусковом режиме.Disabling the start-up mode (switching to coast) occurs when all the keys of the electric drive that worked in the start-up mode are turned off.
В тормозном режиме работы электропривода происходит включение второго и третьего ключей 10 и 11. При этом третий ключ 11 включается и остается постоянно включенным, а второй ключ 10 работает в импульсном режиме с коэффициентом заполнения λ н. Так же, как и в пусковом режиме, основное регулирование ведется по току обмотки 7 якоря электродвигателя. На интервалах включенного состояния второго ключа 10 ток по обмоткам 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя протекает следующим образом: обмотка 7 якоря электродвигателя, второй ключ 10, параллельно соединенные между собой цепи, одна из которых состоит из шунтирующего резистора 18, а другая - из последовательно соединенных между собой третьего ключа 11, датчика 21 тока возбуждения и обмотки 8 возбуждения электродвигателя, третий диод 15, датчик 19 тока якоря, обмотка 7 якоря электродвигателя. На интервалах выключенного состояния второго ключа 10 ток обмотки 7 якоря электродвигателя, напряжение на зажимах которой определяется суммой напряжений ЭДС вращения и ЭДС ее самоиндукции, протекает по цепи: обмотка 7 якоря электродвигателя, первый диод 13, конденсатор 6 входного фильтра, параллельно которому подключена цепь, содержащая последовательно соединенные входной блок 4, реактор 5 входного фильтра, автоматический выключатель 3, первый токоприемник 1, внешняя нагрузка источника питания, второй токоприемник 2 и входной блок 4, третий диод 15, датчик 19 тока якоря, обмотка 7 якоря электродвигателя. Одновременно, ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя под действием ЭДС ее самоиндукции замыкается по цепи: обмотка 8 возбуждения электродвигателя, третий диод 15, четвертый диод 16, датчик 21 тока возбуждения, обмотка 8 возбуждения электродвигателя. Как и при пуске, в тормозном режиме имеет место зависимое от коэффициента заполнения импульсного цикла λ н работы второго ключа 10 изменение степени возбуждения электродвигателя β , описываемое выражением (1). Вследствие этого при малых значениях коэффициента заполнения λ н (при высокой скорости торможения и пониженном напряжении источника питания) возбуждение электродвигателя ослабленное, благодаря чему автоматически уменьшается его напряжение, и тем самым обеспечивается выполнение условия электрической устойчивости при импульсном регулировании процесса рекуперативного торможения.In the braking mode of operation of the electric drive, the second and
При возникновении аварийной ситуации в тормозном режиме работы электропривода (короткое замыкание во втором ключе 10 или его включенное состояние при отказе в цепях его управления), как только генераторный ток (ток в обмотках электродвигателя) превысит максимальное заданное значение, второй ключ 11 выключается. При этом в цепь протекания тока обмотки 7 якоря электродвигателя вводится шунтирующий резистор 18, ограничивающий величину этого тока. При этом наибольшее напряжение на обмотке 7 якоря электродвигателя не превысит напряжения на конденсаторе 6 входного фильтра. Одновременно, ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя, замыкаясь через последовательно соединенные третий и четвертый диоды 15 и 16, спадает до нуля из-за наличия в ней активного сопротивления и под действием падения напряжения на этих диодах от протекающих по ним токам (по третьему диоду 15 в этом режиме протекает сумма токов обмоток 7 и 8 якоря и возбуждения электродвигателя, по четвертому диоду 16 протекает ток обмотки 8 возбуждения электродвигателя).In the event of an emergency in the braking mode of the electric drive (short circuit in the second key 10 or its switched on state in case of failure in its control circuits), as soon as the generating current (current in the motor windings) exceeds the maximum set value, the second key 11 is turned off. In this case, a
Частный случай выполнения электропривода, функциональная схема которого представлена на фиг.2, характеризуется следующими особенностями. При включении автоматического выключателя 3 пятый ключ 26 выключен, поэтому начальный ток заряда конденсатора 6 входного фильтра протекает по цепи: первый токоприемник 1, автоматический выключатель 3, реактор 5 входного фильтра, тормозной резистор 24, шестой диод 28, конденсатор 6 входного фильтра, второй токоприемник 2. В пусковом режиме работы электропривода пятый ключ 26 постоянно включен, и потребляемый от источника питания ток в этом режиме протекает через последовательно соединенные пятый ключ 26 и шестой диод 28. На выбеге и при торможении пятый ключ 26 выключен. В тормозном режиме ток рекуперации протекает по цепи: конденсатор 6 входного фильтра, седьмой диод 29, балластный резистор 25, реактор 5 входного фильтра, автоматический выключатель 3, первый токоприемник 1, внешняя нагрузка источника питания, второй токоприемник 2, конденсатор 6 входного фильтра. Условие электрической устойчивости рекуперативного торможения в этом случае описывается выражениемA special case of the electric drive, the functional diagram of which is presented in figure 2, is characterized by the following features. When the
где Uдв - среднее напряжение на зажимах обмотки 7 якоря электродвигателя, равное среднему напряжению на конденсаторе 6 входного фильтра;where U DW - the average voltage at the terminals of the winding 7 of the armature of the motor, equal to the average voltage at the
Uп - среднее напряжение источника питания;U p - the average voltage of the power source;
Rб - сопротивление балластного резистора 25.R b - the resistance of the
В случае, если в тормозном режиме мощность, потребляемая внешней нагрузкой, подключенной к шинам источника питания, меньше рекуперируемой мощности, напряжение между первым и вторым выводами входного блока 4 увеличивается. Как только это напряжение возрастает до заданного задатчиком 23 режимов значения, вступает в работу в импульсном режиме шестой ключ 27, ограничивая дальнейшее увеличение этого напряжения. Коэффициент заполнения импульсного цикла шестого ключа 27 изменяет блок 22 управления, сравнивающий выходной сигнал датчика 20 напряжения с заданным задатчиком 23 режимов значением этого напряжения. При этом на интервалах включенного состояния шестого ключа 27 конденсатор 6 входного фильтра разрежается по цепи: седьмой диод 29, балластный резистор 25, тормозной резистор 24, шестой ключ 27.If in braking mode the power consumed by the external load connected to the buses of the power source is less than the recovered power, the voltage between the first and second terminals of the
Таким образом, применение заявляемого устройства решает задачи увеличения максимальных тяговых усилий при трогании и движении на подъеме, улучшения противобуксовочных свойств электропривода на участках с плохими условиями сцепления и снижение токовой нагрузки ключа защиты от токов короткого замыкания в тормозном режиме.Thus, the use of the claimed device solves the problem of increasing maximum traction when starting and moving on the rise, improving the anti-slip properties of the electric drive in areas with poor adhesion conditions and reducing the current load of the protection key against short-circuit currents in the braking mode.
Источники информацииSources of information
1. Тиристорный тяговый привод троллейбуса на базе преобразователя с GTO-тиристорами / В.В.Маркин, В.К.Миледин, В.А.Скибинский, Ю.И.Фельдман // Электротехника, 1995, №9.1. Thyristor traction drive of a trolley based on a converter with GTO thyristors / V.V. Markin, V.K. Miledin, V.A. Skibinsky, Yu.I. Feldman // Electrical Engineering, 1995, No. 9.
2. Патент 2168258 РФ. Электропривод постоянного тока / Б.Е.Суслов, В.И.Трофименко, Д.И.Хоцянов // Открытия. Изобретения, 2001, №15.2. Patent 2168258 of the Russian Federation. DC electric drive / B.E.Suslov, V.I. Trofimenko, D.I. Khotsyanov // Discovery. Inventions, 2001, No. 15.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003130258/09A RU2253180C1 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Direct-current drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003130258/09A RU2253180C1 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Direct-current drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003130258A RU2003130258A (en) | 2005-04-27 |
| RU2253180C1 true RU2253180C1 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=35635617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003130258/09A RU2253180C1 (en) | 2003-10-14 | 2003-10-14 | Direct-current drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2253180C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2458452C2 (en) * | 2010-06-23 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВПО "ИрГУПС") | Method to increase power ratio in recuperative braking of electric locomotive and device for its realisation |
| RU2711648C1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Raw mixture for production of large-size silicate articles |
-
2003
- 2003-10-14 RU RU2003130258/09A patent/RU2253180C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2458452C2 (en) * | 2010-06-23 | 2012-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВПО "ИрГУПС") | Method to increase power ratio in recuperative braking of electric locomotive and device for its realisation |
| RU2711648C1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Raw mixture for production of large-size silicate articles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003130258A (en) | 2005-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1089056A (en) | Dynamic brake blending for an inverter propulsion system | |
| EP0633844B1 (en) | An optimal dc motor/controller configuration | |
| US5283470A (en) | Hybrid drive system with regeneration for motor vehicles and the like with a brushless motor | |
| KR0182338B1 (en) | Battery car control method and device | |
| KR102087573B1 (en) | Operating state circuit for an inverter and method for setting operating states of an inverter | |
| US3923116A (en) | Electric vehicle having improved battery reconnect | |
| JPH06217416A (en) | Inverter device able to be constituted again for electric motor-car driving system | |
| JPS5836598B2 (en) | Kaisei Seido Cairo | |
| US4054821A (en) | D-C motor drive system with field current flow reversal upon transition between motoring and retarding modes | |
| KR20240057349A (en) | Adaptive pre-charge control for electric vehicle dc link capacitor | |
| RU2253180C1 (en) | Direct-current drive | |
| EP1885055A1 (en) | Controller of variable speed ac motor | |
| JP2576072B2 (en) | Control device for vehicle charging generator | |
| RU2168259C1 (en) | Direct-current drive | |
| JP3220924B2 (en) | Electric vehicle power converter | |
| RU2168258C1 (en) | Direct-current drive | |
| RU218639U1 (en) | Device for dynamic braking of a three-phase asynchronous electric motor | |
| RU2129495C1 (en) | Dc drive | |
| RU2076445C1 (en) | Device which regulates speed of traction electric motors | |
| US4958380A (en) | Fault current limiter for DC motor drive system | |
| RU2377143C1 (en) | Vehicle traction drive | |
| JPH0337000A (en) | Generation controller | |
| RU10957U1 (en) | TRACTION ELECTRIC DRIVE | |
| SU1610581A1 (en) | Device for controlling traction motor | |
| SU985912A1 (en) | Device for automatic control of induction motor in frequency braking mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071015 |