МАГНИТНО-ВЕНТИЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, получающей применение в реверсивном управляемом электроприводе постоянного тока.

Известно, что прямой пуск двигателя постоянного тока (ДПТ) сопровождается броском тока в якорной обмотке, который превышает максимально допустимое значение (см. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода/ Под ред. Н.Ф.Ильинского. - М.: «Издательский дом МЭИ», 2007, с.42). Это создает значительные трудности в эксплуатации ДПТ. Известно техническое решение ограничения тока, которое предполагает ограничение скорости нарастания напряжения якорной обмотки во время разгона двигателя (см. Ильинский Н. Ф. Основы электропривода/ Под ред. Н.Ф.Ильинского. - М.: «Издательский дом МЭИ», 2007, с.45). Реализация регулирования скорости осуществляется чаще всего с помощью тиристорного преобразователя, выполняемого на 6 или 12 тиристорах. Недостатком данного решения является то, что при фазовом управлении высок уровень высших гармоник и тиристор выключается естественным образом.

Известно техническое решение (см. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники/ Под ред. А.С.Вострикова, Н.В.Пустового. - Новосибирск: НГТУ, 2003, с.175-178) в котором предлагается два встречно-параллельно соединенных вентильных комплекта через уравнительный реактор и сглаживающий дроссель подключить к одному из концов якорной обмотки, а другой - к нулевой точке. Недостатком данного решения является большое количество силовых ключей, высок уровень высших гармоник и тиристор выключается естественным образом.

Наиболее близким является техническое решение (см. патент на полезную модель 94195 (RU). Тяговый электропривод гибридного аккумуляторного транспортного средства./Авт. Изобр.: Ю.В.Бабков, Ю.А.Степанов, В.Л.Сергеев, Ю.П.Ерохин. - Опубликовано 20.05.2010.), содержащее источник тока, аккумуляторную батарею, тяговый электродвигатель постоянного тока. Тяговый электропривод снабжен тяговой аккумуляторной батареей, плюс которой соединен с обмоткой якоря тягового электродвигателя постоянного тока, с трехфазной выпрямительной установкой, соединенной с источником тока для тяги и подзарядки тяговой аккумуляторной батареи в виде синхронного трехфазного генератора. Минус тяговой аккумуляторной батареи соединен через первый контактор с минусом трехфазной выпрямительной установки и дополнительно через второй контактор с сериесной обмоткой тягового электродвигателя. К минусам аккумуляторной батареи и сериесной обмотки тягового электродвигателя подключен транзисторный регулятор тока для работы в режимах тяги и заряда тяговой аккумуляторной батареи. Коллектор транзистора регулятора тока последовательно через третий контактор подключен к минусовому выводу сериесной обмотки тягового электродвигателя, другим четвертым контактором подключен к минусу тяговой аккумуляторной батареи. Эмиттер транзистора регулятора тока непосредственно подключен к минусу трехфазной выпрямительной установки и через первый контактор - к минусу аккумуляторной батареи, через второй контактор - к минусовому выводу сериесной обмотки тягового электродвигателя. Параллельно трехфазной выпрямительной установки подключен конденсаторный фильтр, а шунтирующий диод подключен параллельно якорю и сериесной обмотке тягового электродвигателя через третий контактор и параллельно аккумуляторной батарее - через четвертый контактор. Недостатком данного технического решения является отсутствие реверса.

Общим признаком прототипа и предлагаемого решения является наличие в силовых цепях схемы трехфазного моста, полярные выводы которого через силовые ключи подключены к одному из концов якорной обмотки двигателя, а другой конец - к нулевой точке питающей сети.

Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение напряжения на транзисторах и коммутационных перенапряжений, возникающих в процессе работы, кроме этого обеспечивается возможность реализации режима реверса. Для этого преобразователь предлагается выполнить в виде трехфазного выпрямительного моста, к которому подключены концы первичной обмотки трансформатора, выполняющие соединение «звезда». Полярные выходы трехфазного выпрямительного моста через транзисторы подключены к нулевому проводу питающего напряжения. Точки подключения обмоток трансформатора к трехфазному выпрямительному мосту подключены также к нулевому проводу через RC-цепи. Вторичная обмотка соединена звездой, трехфазное напряжение с нее поступает на диодный мост, полярные выходы которого через дроссели соединены между собой и подключены к якорной обмотке двигателя, другим концом обмотка соединена с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема магнитно-вентильного преобразователя для двигателя постоянного тока, на фиг. 2 показаны диаграммы сигналов на транзисторах.

Входное переменное напряжение поступает через первичную обмотку трансформатора 1 на трехфазный выпрямительный мост 2, полярные выходы которого через транзисторы Т1 и Т2, работающие в широтно-импульсной модуляции (ШИМ), подключены к нулевому проводу питающего напряжения. Точки подключения первичных обмоток трансформатора 1 к трехфазному выпрямительному мосту 2 подключены также к нулевому проводу через RC-цепи 3. Вторичная обмотка трансформатора 1 соединена звездой, концы обмоток подключены к диодному мосту 4, полярные выходы которого через дроссели соединены между собой и подключены к якорной обмотке двигателя M1, другим концом якорная обмотка соединена с нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора 1. Предлагаемое устройство уменьшает бросок тока за счет плавного наращивания напряжения статорных обмоток по любому возможному закону его изменения во времени. Предлагаемое устройство уменьшает бросок тока за счет плавного наращивания напряжения якорной обмотки по любому возможному закону его изменения во времени.

Устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на выходных точках трехфазного выпрямительного моста 2 появляется постоянное напряжение, прикладываемое к транзисторам Т1 и Т2, которые управляются ШИМ сигналами U1 и U2. Транзисторы подключены к нулевой точке питающей сети.

При сигналах ШИМ на Т1 осуществляется пуск (Фиг.2, а).

При сигналах ШИМ на Т2 осуществляется реверс (Фиг.2, б).

RC-цепи 3 служат для снижения коммутационных перенапряжений.

Достигаемый технико-экономический эффект обусловлен снижением напряжения на транзисторах и коммутационных перенапряжений, возникающих в процессе работы, снижение числа управляющих ключей, а также обеспечивает возможность реализации режима динамического торможения и реверса.