再生制動的直流電機斬波調速器的製作方法
2023-12-02 16:40:36 1
專利名稱：再生制動的直流電機斬波調速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電車用直流電機調速裝置，特別是一種用於牽引城市輕軌、無軌、有軌電車和牽引礦山、工廠電力機車的再生制動的直流電機斬波調速器。
背景技術：
目前，用於牽引城市輕軌、無軌、有軌電車和牽引礦山、工廠電力機車的直流電機調速裝置種類較多，但是現有直流電機調速裝置受其電路結構限制，只有能耗制動，沒有再生制動功能，造成能源的很大浪費。
本發明人曾根據傳統直流電機調速裝置存在的成本高、故障多、維護難，且制動效果不穩定等問題，相繼設計出節能型直流電機斬波調速器(專利號為02274322.7)和安全可靠的直流電機斬波調速器(專利號為03211522.9)。
前者是將其主迴路中開關元件的十幾個元件，用一個絕緣柵式雙極電晶體模塊M(系德國西門子公司生產，簡稱IGBT)來替代，以達到控制電機轉速的目的；該電路中採用二極體D4作為模塊M開通時調節制動電阻上電流的通路，電機的發電能量在R1、R2上消耗掉，產生制動轉矩，使電機及車輛減速。但是，該電路有一個嚴重的安全隱患即當二極體D4損壞短路時，在牽引狀態下，K1閉合時電流會通過濾波電感L0、電樞繞組MQ、二極體D1、激磁繞組FQ、二極體D2、電阻R2、二極體D4形成通路，使車輛失控(俗稱竄車)，這對於安全運行是十分危險的。
後者是在採用模塊M作為開關元件的主迴路中的C端與串接二極體D2的能耗電路的B段之間，連接接觸器Z2。由於採用接觸器Z2作為模塊M開通時調節制動電阻上電流的通路，取代二極體D4，在牽引狀態下Z2始終是斷開的，所以該裝置具有結構簡單，消除竄車隱患，有效增加車輛運行的安全可靠性的優點。
該裝置的工作原理是電機轉速與電機端電壓成正比，與激磁磁場成反比，利用直流調速系統調節電機的端電壓，將線網電壓斬切成一系列脈衝電壓加在電機上，通過改變脈衝寬度和頻率，就可改變電機上電壓的平均值，從而達到調速的目的。
如圖2所示，安全可靠的直流電機斬波調速器的具體實施方式
是電機啟動時，開關K1吸合，接觸器Z1、Z2斷開，該裝置處於牽引狀態。模塊M的控制極輸入高電平，模塊M開通，電機電樞繞組MQ、激磁繞組FQ有電流通過。當模塊M控制極輸入低電平，模塊M關閉，電機電樞繞組MQ、激磁繞組FQ電流中斷。通過輪流給模塊M控制極輸入高電平或低電平，使模塊M處於導通或關閉狀態，令電機兩端的平均電壓變化，達到控制電機轉速的目的。
剎車能耗制動時，開關K1斷開，接觸器Z1、Z2閉合，電機此時在動能的作用下旋轉，進入發電狀態，發出的電經電樞繞組MQ+、濾波電感L0、接觸器Z1、激磁繞組FQ、二極體D2、電阻R2、R1流回到電機電樞繞組MQ-，電機的發電能量在電阻R1、R2上消耗掉，產生制動轉矩，達到使電機及車輛減速的目的。當需要加大制動力時，需將電阻R2上並聯一個電子開關-模塊M。模塊M開通時，電流經模塊M從A點流到B點，相當於將R2短路，這時制動電流會增大很多，通過控制模塊M導通和關斷的時間就達到了控制制動平均電流的目的。該電路有一個缺點，電制動時車輛的動能最終變成了熱能，在制動電阻R1、R2消耗掉。
發明內容
本發明的目的是提供一種再生制動的直流電機斬波調速器，它是在現有技術的結構基礎上改進的，其結構分布更加合理，制動時將車輛的動能轉化為電能存儲起來或供正在行駛的電車使用。
本發明的目的是這樣實現的該裝置包括串勵電機主迴路、發電電路，其技術要點是所述發電電路為再生制動發電電路，主迴路中的C端與再生制動發電電路中的轉換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。
所述再生制動發電電路由制動接觸器Z、轉換接觸器QF1或QZ1、QF2或QZ2及與其連接的電樞繞組MQ、激磁繞組FQ，二極體D1和電源構成。
由於本發明是在安全可靠的直流電機斬波調速器的結構基礎上改進的，它取消了能耗制動電阻，通過制動時將制動接觸器Z接地，使電機的再生制動發電能量送回到電源，產生制動轉矩，同時把車輛的再生制動動能重新變成了電能，存儲起來或供正在行駛的電車使用。
以下結合附圖對本發明作進一步描述。
圖1是本發明的一種具體結構示意圖。
圖2是現有技術的一種具體結構示意圖。
具體實施方法根據圖1-2詳細說明本發明的具體結構。該裝置是在現有安全可靠的直流電機斬波調速裝置的結構基礎上改進的，它包括串勵電機主迴路、再生制動發電電路等件。其中串勵電機主迴路由開關K1、濾波電感L0、牽引接觸器Q、通過轉換接觸器QZ1或QF1、QZ2或QF2連接的電機電樞繞組MQ、激磁繞組FQ、絕緣柵式雙極電晶體模塊M和電源組成。本實施例中以絕緣柵式雙極電晶體模塊M作為串勵電機主迴路的開關元件。所用絕緣柵式雙極電晶體模塊M也可採用其它具有相同功能的電子元件作為開關元件。再生制動發電電路由制動接觸器Z、轉換接觸器QF1或QZ1、QF2或QZ2及與其連接的電樞繞組MQ、激磁繞組FQ，二極體D1和電源等構成的再生制動發電電路等。其中主迴路中的C端與再生制動發電電路中的轉換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。
牽引狀態下，開關K1閉合，制動接觸器Z斷開，電流通過濾波電感L0、牽引接觸器Q、轉換接觸器QZ1或QF1、電樞繞組MQ、轉換接觸器QZ2或QF2、激磁繞組FQ、模塊M形成迴路。模塊M導通時迴路有電流，模塊M關斷時迴路就沒有電流，通過控制模塊M導通和關斷的時間，就可以達到控制平均電流的目的，也就是控制了電機兩端的平均電壓和車速。
剎車再生制動時，牽引接觸器Q斷開，制動接觸器Z閉合，電機此時在動能的作用下旋轉，進入發電狀態。電樞繞組MQ產生的電一路經制動接觸器Z、轉換接觸器QF1或QZ1、轉換接觸器QF2或QZ2、二極體D1、濾波電感L0、開關K1送回到電源，產生制動轉矩，同時把車輛的動能重新變成了電能，實現了再生制動，達到使電機及車輛減速的目的。電樞繞組MQ產生的電流另一路流經激磁繞組FQ、模塊M。當需要調節制動力時，需控制電子開關模塊M，將其開通與關斷的比例加大(俗稱佔空比)，這時激磁電流會增大很多，制動電流會增大很多，通過控制模塊M導通和關斷的時間就達到了控制制動平均電流的目的。同時大部分制動電流又流回到了電源。
權利要求
1.一種再生制動的直流電機斬波調速器，包括串勵電機主迴路、發電電路，其特徵在於所述發電電路為再生制動發電電路，主迴路中的C端與再生制動發電電路中的轉換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。
2.根據權利要求1所述的再生制動的直流電機斬波調速器，其特徵在於所述再生制動發電電路由制動接觸器Z、轉換接觸器QF1或QZ1、QF2或QZ2及與其連接的電樞繞組MQ、激磁繞組FQ，二極體D1和電源構成。
全文摘要
一種再生制動的直流電機斬波調速器，包括串勵電機主迴路、發電電路，其技術要點是所述發電電路為再生制動發電電路，主迴路中的C端與再生制動發電電路中的轉換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。它是在現有技術的結構基礎上改進的，其結構分布更加合理，制動時將車輛的動能轉化為電能存儲起來或供正在行駛的電車使用。
文檔編號H02P7/28GK1595791SQ20041002079
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月22日 優先權日2004年6月22日
發明者付電明 申請人:瀋陽新陽光機電科技有限公司