專利名稱：再生制動的直流電機斬波調(diào)速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電車用直流電機調(diào)速裝置，特別是一種用于牽引城市輕軌、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(diào)速器。
背景技術(shù)：
目前，用于牽引城市輕軌、無軌、有軌電車和牽引礦山、工廠電力機車的直流電機調(diào)速裝置種類較多，但是現(xiàn)有直流電機調(diào)速裝置受其電路結(jié)構(gòu)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。
本實用新型人曾根據(jù)傳統(tǒng)直流電機調(diào)速裝置存在的成本高、故障多、維護難，且制動效果不穩(wěn)定等問題，相繼設(shè)計出節(jié)能型直流電機斬波調(diào)速器(專利號為02274322.7)和安全可靠的直流電機斬波調(diào)速器(專利號為03211522.9)。
前者是將其主回路中開關(guān)元件的十幾個元件，用一個絕緣柵式雙極晶體管模塊M(系德國西門子公司生產(chǎn)，簡稱IGBT)來替代，以達到控制電機轉(zhuǎn)速的目的；該電路中采用二極管D4作為模塊M開通時調(diào)節(jié)制動電阻上電流的通路，電機的發(fā)電能量在R1、R2上消耗掉，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)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(dāng)二極管D4損壞短路時，在牽引狀態(tài)下，K1閉合時電流會通過濾波電感L0、電樞繞組MQ、二極管D1、激磁繞組FQ、二極管D2、電阻R2、二極管D4形成通路，使車輛失控(俗稱竄車)，這對于安全運行是十分危險的。
后者是在采用模塊M作為開關(guān)元件的主回路中的C端與串接二極管D2的能耗電路的B段之間，連接接觸器Z2。由于采用接觸器Z2作為模塊M開通時調(diào)節(jié)制動電阻上電流的通路，取代二極管D4，在牽引狀態(tài)下Z2始終是斷開的，所以該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，消除竄車隱患，有效增加車輛運行安全可靠性的優(yōu)點。
該裝置的工作原理是電機轉(zhuǎn)速與電機端電壓成正比，與激磁磁場成反比，利用直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)電機的端電壓，將線網(wǎng)電壓斬切成一系列脈沖電壓加在電機上，通過改變脈沖寬度和頻率，就可改變電機上電壓的平均值，從而達到調(diào)速的目的。
如圖2所示，安全可靠的直流電機斬波調(diào)速器的具體實施方式
是電機啟動時，開關(guān)K1吸合，接觸器Z1、Z2斷開，該裝置處于牽引狀態(tài)。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(dāng)模塊M控制極輸入低電平，模塊M關(guān)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處于導(dǎo)通或關(guān)閉狀態(tài)，令電機兩端的平均電壓變化，達到控制電機轉(zhuǎn)速的目的。
剎車能耗制動時，開關(guān)K1斷開，接觸器Z1、Z2閉合，電機此時在動能的作用下旋轉(zhuǎn)，進入發(fā)電狀態(tài)，發(fā)出的電經(jīng)電樞繞組MQ+、濾波電感L0、接觸器Z1、激磁繞組FQ、二極管D2、電阻R2、R1流回到電機電樞繞組MQ-，電機的發(fā)電能量在電阻R1、R2上消耗掉，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，達到使電機及車輛減速的目的。當(dāng)需要加大制動力時，需將電阻R2上并聯(lián)一個電子開關(guān)-模塊M。模塊M開通時，電流經(jīng)模塊M從A點流到B點，相當(dāng)于將R2短路，這時制動電流會增大很多，通過控制模塊M導(dǎo)通和關(guān)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。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種再生制動的直流電機斬波調(diào)速器，它是在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進的，其結(jié)構(gòu)分布更加合理，制動時將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲起來或供正在行駛的電車使用。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該裝置包括串勵電機主回路、發(fā)電電路，其技術(shù)要點是所述發(fā)電電路為再生制動發(fā)電電路，主回路中的C端與再生制動發(fā)電電路中的轉(zhuǎn)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(fā)電電路由制動接觸器Z、轉(zhuǎn)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，二極管D1和電源構(gòu)成。
由于本實用新型是在安全可靠的直流電機斬波調(diào)速器的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(fā)電能量送回到電源，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)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(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。


圖1是本實用新型的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方法根據(jù)圖1-2詳細說明本實用新型的具體結(jié)構(gòu)。該裝置是在現(xiàn)有安全可靠的直流電機斬波調(diào)速裝置的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進的，它包括串勵電機主回路、再生制動發(fā)電電路等部份。其中串勵電機主回路由開關(guān)K1、濾波電感L0、牽引接觸器Q、通過轉(zhuǎn)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、絕緣柵式雙極晶體管模塊M和電源組成。本實施例中以絕緣柵式雙極晶體管模塊M作為串勵電機主回路的開關(guān)元件。所用絕緣柵式雙極晶體管模塊M也可采用其它具有相同功能的電子元件作為開關(guān)元件。再生制動發(fā)電電路由制動接觸器Z、轉(zhuǎn)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，二極管D1和電源等構(gòu)成的再生制動發(fā)電電路等。其中主回路中的C端與再生制動發(fā)電電路中的轉(zhuǎn)換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。
牽引狀態(tài)下，開關(guān)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(zhuǎn)換接觸器QZ1或QF1、電樞繞組MQ、轉(zhuǎn)換接觸器QZ2或QF2、激磁繞組FQ、模塊M形成回路。模塊M導(dǎo)通時回路有電流，模塊M關(guān)斷時回路就沒有電流，通過控制模塊M導(dǎo)通和關(guān)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(zhuǎn)，進入發(fā)電狀態(tài)。電樞繞組MQ產(chǎn)生的電一路經(jīng)制動接觸器Z、轉(zhuǎn)換接觸器QF1或QZ1、轉(zhuǎn)換接觸器QF2或QZ2、二極管D1、濾波電感L0、開關(guān)K1送回到電源，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，同時把車輛的動能重新變成了電能，實現(xiàn)了再生制動，達到使電機及車輛減速的目的。電樞繞組MQ產(chǎn)生的電流另一路流經(jīng)激磁繞組FQ、模塊M。當(dāng)需要調(diào)節(jié)制動力時，需控制電子開關(guān)模塊M，將其開通與關(guān)斷的比例加大(俗稱占空比)，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(dǎo)通和關(guān)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(quán)利要求1.一種再生制動的直流電機斬波調(diào)速器，包括串勵電機主回路、發(fā)電電路，其特征在于所述發(fā)電電路為再生制動發(fā)電電路，主回路中的C端與再生制動發(fā)電電路中的轉(zhuǎn)換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。
專利摘要一種再生制動的直流電機斬波調(diào)速器，包括串勵電機主回路、發(fā)電電路，其技術(shù)要點是所述發(fā)電電路為再生制動發(fā)電電路，主回路中的C端與再生制動發(fā)電電路中的轉(zhuǎn)換接觸器QZ1和QF1的公共端通過接觸器Z相接。它是在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進的，其結(jié)構(gòu)分布更加合理，制動時將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲起來或供正在行駛的電車使用。
文檔編號H02P7/18GK2730026SQ20042003217
公開日2005年9月28日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者付電明 申請人:沈陽新陽光機電科技有限公司