EA043071B1 - DRIVE SYSTEM - Google Patents

DRIVE SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
EA043071B1
EA043071B1 EA202192212 EA043071B1 EA 043071 B1 EA043071 B1 EA 043071B1 EA 202192212 EA202192212 EA 202192212 EA 043071 B1 EA043071 B1 EA 043071B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
current
motor
contactor
converter
braking
Prior art date
Application number
EA202192212
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Никхил Эдлабадкар
Аджит Куттаннаир Кумар
Джо Ферко
Original Assignee
ТРАНСПОРТЕЙШН АйПи ХОЛДИНГС
Ллс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ТРАНСПОРТЕЙШН АйПи ХОЛДИНГС, Ллс filed Critical ТРАНСПОРТЕЙШН АйПи ХОЛДИНГС
Publication of EA043071B1 publication Critical patent/EA043071B1/en

Links

Description

Описанное в настоящем документе изобретение относится к системе привода, которая управляет торможением.The invention described herein relates to a drive system that controls braking.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the prior art

Рекуперативное торможение и реостатное торможение в механизированных системах позволяет менять направление тока в электромагнитных устройствах, например в электродвигателях, с целью замедления движения механизированных систем, например транспортных средств. Однако, когда механизированная система переходит в такой режим торможения, процесс торможения происходит в виде дискретных этапов, поскольку для этого применяют контакторные выключатели, размыкаемые и замыкаемые для управления пропусканием электрического тока. Это может приводить к искрению и сопутствующему износу и амортизации различных схемных компонентов в механизированной системе, например контакторных выключателей и/или тормозных сопротивлений. Износ и амортизация этих компонентов могут вызывать необходимость дополнительного технического обслуживания, а также приводить к дополнительным затратам на замену изношенных компонентов.Regenerative braking and rheostatic braking in mechanized systems allows you to change the direction of the current in electromagnetic devices, such as electric motors, in order to slow down the movement of mechanized systems, such as vehicles. However, when the motorized system enters such a braking mode, the braking process occurs in discrete steps, since contactor switches are used for this, opening and closing to control the passage of electric current. This can lead to sparking and associated wear and tear on various circuit components in a motorized system, such as contactor switches and/or braking resistors. Wear and tear on these components may require additional maintenance, as well as additional costs to replace worn components.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В одном или нескольких вариантах выполнения настоящего изобретения предложена система привода, которая может содержать резистивные плечи цепи, соединенные с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя механизированной системы, и с источником электрического тока для питания электродвигателя, и расположенные между ними. Каждое плечо цепи может содержать тормозное сопротивление, соединенное с преобразователем. Каждое плечо цепи может содержать контактор, соединенный с тормозным сопротивлением так, что тормозное сопротивление расположено между преобразователем и контактором. Каждое плечо цепи может содержать полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между полупроводниковым ключом и тормозным сопротивлением. При работе в режиме рекуперативного торможения механизированной системы рекуперируемая из электродвигателя энергия может передаваться на тормозное сопротивление и рассеиваться в виде тепла.In one or more embodiments, the present invention provides a drive system that may include resistive circuit legs connected to and located between a converter that converts electrical current for a motorized system motor and a source of electrical current to power the motor. Each branch of the circuit may contain a braking resistor connected to the converter. Each leg of the circuit may include a contactor connected to a brake resistor such that the brake resistor is located between the converter and the contactor. Each leg of the circuit may include a semiconductor switch connected to a contactor such that the contactor is located between the semiconductor switch and the brake resistor. When operating in the regenerative braking mode of the mechanized system, the energy recovered from the electric motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat.

В еще одном аспекте предложена система привода, которая может содержать тормозное сопротивление, соединенное с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя механизированной системы, а также несколько плеч цепи, которые соединены с тормозным сопротивлением параллельно друг другу. Каждое плечо цепи может содержать контактор и полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между полупроводниковым ключом и тормозным сопротивлением. При работе в режиме рекуперативного торможения механизированной системы рекуперируемая из электродвигателя энергия может передаваться на тормозное сопротивление и рассеиваться в виде тепла, в зависимости от того, какие из контакторов или полупроводниковых ключей замкнуты.In yet another aspect, a drive system is provided that may include a brake resistor connected to a converter that converts electrical current to a motorized system motor, as well as several circuit legs that are connected to the brake resistor in parallel with each other. Each leg of the circuit may include a contactor and a semiconductor switch connected to the contactor such that the contactor is located between the semiconductor switch and the brake resistor. When operating in the regenerative braking mode of a mechanized system, the energy recovered from the electric motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on which of the contactors or semiconductor switches are closed.

В одном или нескольких вариантах выполнения настоящего изобретения предложена система привода, которая может содержать индуктивности. Каждая из индуктивностей может быть выполнена с возможностью размещения на борту механизированной системы и для выборочного соединения с источником первого электрического тока и преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя механизированной системы. В дополнение, каждая индуктивность может быть соединена с узлом цепи между стоком полупроводникового ключа и анодом диода или управляемого полупроводникового ключа. Каждый анод может быть соединен с преобразователем, причем контакторы соединены параллельно друг другу между источником первого электрического тока и преобразователем. Также, каждый анод может быть соединен с тормозными сопротивлениями, соединенными параллельно друг другу, при этом каждый тормозное сопротивление соединен последовательно с отдельным контактором, между этим контактором и преобразователем. Также, каждый анод может быть соединен с полупроводниковым ключом, соединенным с контактором так, что контактор расположен между полупроводниковым ключом и тормозными сопротивлениями. В режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения, или в режиме работы механизированной системы, скомбинированном из этих двух режимов работы, рекуперируемый из электродвигателя электрический ток может быть передан на тормозное сопротивление и рассеян в виде тепла, в зависимости от того, какие из контакторов или первых полупроводниковых ключей замкнуты.In one or more embodiments of the present invention, a drive system is provided that may include inductors. Each of the inductors may be configured to be placed on board the mechanized system and selectively connected to a first electrical current source and a converter that converts the electrical current to the motor of the mechanized system. In addition, each inductor may be connected to a circuit node between the drain of the semiconductor switch and the anode of the diode or controlled semiconductor switch. Each anode may be connected to the converter, with contactors connected in parallel to each other between the source of the first electrical current and the converter. Also, each anode can be connected to brake resistors connected in parallel to each other, with each brake resistor connected in series with a separate contactor, between this contactor and the converter. Also, each anode can be connected to a semiconductor switch connected to a contactor such that the contactor is located between the semiconductor switch and the brake resistors. In regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or in a motorized system operation mode combined of these two modes of operation, the electric current regenerated from the electric motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on which of the contactors or the first semiconductor switches are closed.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

Сущность настоящего изобретения может быть понята более детально при прочтении приведенного ниже описания неограничивающих вариантов его выполнения со ссылками на приложенные чертежи, где:The essence of the present invention can be understood in more detail by reading the following description of non-limiting embodiments of its implementation with reference to the attached drawings, where:

фиг. 1 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя;fig. 1 is a schematic view of a drive system in motor driven mode;

- 1 043071 фиг. 2 изображает схематический вид системы привода в форсированном режиме;- 1 043071 fig. 2 is a schematic view of the boost drive system;

фиг. 3 изображает схематический вид системы привода в режиме динамического торможения;fig. 3 is a schematic view of a dynamic braking drive system;

фиг. 4 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя;fig. 4 is a schematic view of a drive system in a motor driven mode;

фиг. 5 изображает схематический вид системы привода в форсированном режиме;fig. 5 is a schematic view of the boost drive system;

фиг. 6 изображает схематический вид системы привода в режиме динамического торможения; фиг. 7 изображает схематический вид системы привода в режиме динамического торможения;fig. 6 is a schematic view of a dynamic braking drive system; fig. 7 is a schematic view of a dynamic braking drive system;

фиг. 8 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 9 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 10 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 11 иллюстрирует пример способа динамического торможения в системе привода;fig. 8 is a schematic view of a drive system in a motor driven mode; fig. 9 is a schematic view of a drive system in a motor driven mode; fig. 10 is a schematic view of a drive system in a motor driven mode; fig. 11 illustrates an example of a dynamic braking method in a drive system;

фиг. 12 иллюстрирует пример способа динамического торможения в системе привода; и фиг. 13 иллюстрирует пример способа динамического торможения в системе привода.fig. 12 illustrates an example of a dynamic braking method in a drive system; and fig. 13 illustrates an example of a dynamic braking method in a drive system.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Варианты выполнения изобретения, описанного в настоящем документе, относятся к системе привода с управлением торможением. Благодаря применению полупроводникового ключа, как вариант в комбинации с контактором и тормозным сопротивлением, достигается управляемое замедление при торможении механизированной системы. К примеру, коммутация или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа может обеспечить возможность пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для пропускания одним полупроводниковым ключом, то может быть задействован еще один полупроводниковый ключ, способный пропускать такой ток, по меньшей мере некоторое время. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая передача управления ключами позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет снизить или даже полностью устранить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов. Это дает возможность получить систему со сравнительно меньшим количеством подвижных деталей, так что можно снизить сложность производства и затраты.Embodiments of the invention described herein relate to a brake controlled drive system. Through the use of a solid-state switch, optionally in combination with a contactor and braking resistor, a controlled deceleration is achieved when the motorized system is braked. For example, switching, or opening and closing, a semiconductor switch may allow smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistor. If the current is too high to be passed by one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be used, capable of passing such a current, at least for a while. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This transfer of key control allows for continuous braking control of the motorized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with brake resistors and contactor switches can reduce or even completely eliminate sparking, wear and damping of discrete components. This makes it possible to obtain a system with relatively fewer moving parts, so that manufacturing complexity and costs can be reduced.

Система привода может содержать контроллер. В одном варианте выполнения настоящего изобретения подходящим полупроводниковым ключом может быть биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Подходящим контактором может быть переключатель с электроуправлением, используемый для переключения силовых электрических цепей. Контактор может управляться схемой, которая имеет меньший уровень напряжения, чем коммутируемая цепь, например, 74-вольтный электромагнит с обмоткой, управляющий 1000-вольтным переключателем электродвигателя. В одном варианте выполнения настоящего изобретения контактором может быть реле. В еще одном варианте выполнения контактор может иметь один или несколько признаков, обеспечивающих управление и подавления любых искр, возникающих при прерывании электрического тока. Соответствующее тормозное сопротивление может представлять собой магазин сопротивлений, способных рассеивать электрический ток в виде тепла. Другие подходящие сопротивления могут включать устройства, принимающие и/или управляющие поступающим электрическим током. К примеру, любая электрическая схема имеет внутреннее электрическое сопротивление и значит, в некоторой степени, может использоваться в качестве резистивной схемы. В одном варианте выполнения резистивная схема может содержать одно или несколько устройств накопления электроэнергии. В дополнение к наличию внутреннего электрического сопротивления, устройства накопления электроэнергии могут выполнять функции хранилища электрического тока. В еще одном варианте выполнения резистивная схема может принимать и избавляться от электрического тока путем выполнения работы (в качестве альтернативы или в дополнение к рассеиванию тепла). К примеру, резистивная схема может содержать воздушный компрессор, причем, когда схема включена, компрессор может работать как воздушный насос. В еще одном варианте выполнения резистивная схема находится не на борту механизированной системы, но гальванически связана с механизированной системой, например, при помощи контактной подвески или третьего рельса. Работа внебортовой резистивной схемы может быть основана на внутреннем сопротивлении схемы и/или она может содержать устройства, обеспечивающие нагрузку, и/или может содержать устройства накопления электроэнергии. В неограничивающих примерах механизированная система может представлять собой транспортное средство, ветровую турбину или иную систему, имеющую в своем составе электродвигатель. В других неограничивающих примерах электродвигатель может использоваться для обеспечения движения, например, это может быть тяговый электродвигатель, так и для других целей, например, для вращения лопастей вентилятора, ветровой турбины и т.п.The drive system may include a controller. In one embodiment of the present invention, a suitable semiconductor switch may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT). A suitable contactor may be an electrically operated switch used to switch power circuits. The contactor can be driven by a circuit that has a lower voltage level than the switched circuit, such as a 74 volt coiled electromagnet driving a 1000 volt motor switch. In one embodiment of the present invention, the contactor may be a relay. In yet another embodiment, the contactor may have one or more features to control and suppress any sparks that occur when the electrical current is interrupted. A suitable braking resistor can be a resistor box capable of dissipating electrical current in the form of heat. Other suitable resistances may include devices that receive and/or control incoming electrical current. For example, any electrical circuit has an internal electrical resistance and therefore, to some extent, can be used as a resistive circuit. In one embodiment, the resistive circuit may include one or more electrical energy storage devices. In addition to having internal electrical resistance, electrical energy storage devices can act as electrical current storage devices. In yet another embodiment, the resistive circuit can receive and dispose of electrical current by performing work (as an alternative to or in addition to dissipating heat). For example, the resistive circuit may include an air compressor, and when the circuit is turned on, the compressor may operate as an air pump. In yet another embodiment, the resistive circuit is not on board the mechanized system, but is galvanically coupled to the mechanized system, for example by a catenary or a third rail. The operation of the off-board resistive circuit may be based on the internal resistance of the circuit and/or it may contain devices that provide a load and/or may contain energy storage devices. In non-limiting examples, a mechanized system may be a vehicle, wind turbine, or other system incorporating an electric motor. In other non-limiting examples, the motor may be used for propulsion, such as a traction motor, or for other purposes such as rotating the blades of a fan, wind turbine, and the like.

На фиг. 1, 2 и 3 проиллюстрирована работа первого варианта выполнения системы привода, соответственно, в режиме движения с помощью двигателя, режиме форсированного движения и в режимеIn FIG. 1, 2 and 3 illustrate the operation of the first embodiment of the drive system, respectively, in the driving mode with the help of the engine, in the forced driving mode and in the driving mode.

- 2 043071 динамического торможения. На проиллюстрированных схемах показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, вместо внебортового источника система привода может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 124 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 102 двигателя и альтернатора, устройством накопления электроэнергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока соединен с положительной шиной 111 и с отрицательной шиной. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 122 и индуктивностью 120. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностью.- 2 043071 dynamic braking. The illustrated diagrams show two electrical current sources, an on-board source and an off-board source. Alternatively, instead of an off-board source, the drive system may have another on-board source, such as a battery. Off-board electrical current source 124 may be a source of electrical power, such as a contact rail or catenary. The onboard source may be an engine and alternator assembly 102, an electrical energy storage device, or a battery. An off-board electrical current source is connected to the positive bus 111 and to the negative bus. The positive rail connects the electrical current source to the switch 122 and the inductor 120. The switch is located between the electrical current source and the inductor.

Индуктивность соединена с коллектором полупроводникового ключа 116 и анодом диода 118. Катод диода подключен параллельно плечу 126 цепи, которое содержит контакторный выключатель 115 и тормозное сопротивление 114. Соответствующий узел 128 цепи расположен между контакторным выключателем и полупроводниковым ключом. В плече цепи контактор и тормозное сопротивление соединены друг с другом последовательно. Само плечо подключено параллельно диоду. Катод диода и плечо цепи, содержащее тормозное сопротивление и контактор, соединены с преобразователем 106 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC соединен с электродвигателем 108 при помощи еще одной положительной шины 145 и еще одной отрицательной шины 140. Параллельно с диодом, плечом цепи и преобразователем DC-AC подключен конденсатор 110. Внебортовой источник электрического тока соединен с эмиттером полупроводникового ключа отрицательной шиной. Отрицательная шина соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC Выпрямитель 104 соединен с преобразователем DC-AC при помощи еще одной положительной шины и еще одной отрицательной шины. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель представляет собой тяговый электродвигатель. Как вариант, двигатель может и не быть тяговым двигателем, который создает крутящий момент для обеспечения поступательного движения транспортного средства. Например, электродвигатель может подавать питание на насос или выполнять работу, не связанную с обеспечением движения.The inductance is connected to the collector of the semiconductor switch 116 and the anode of the diode 118. The cathode of the diode is connected in parallel with the circuit leg 126, which contains the contactor switch 115 and the brake resistor 114. A corresponding circuit node 128 is located between the contactor switch and the semiconductor switch. In the circuit arm, the contactor and the braking resistor are connected in series with each other. The arm itself is connected in parallel to the diode. The diode cathode and circuit arm containing the braking resistor and contactor are connected to the DC-AC converter 106 via the positive rail. The DC-AC converter is connected to the motor 108 by another positive bus 145 and another negative bus 140. A capacitor 110 is connected in parallel with the diode, circuit leg, and DC-AC converter. Negative Line Connected to Capacitor and DC-AC Converter Rectifier 104 is connected to the DC-AC converter by another positive line and another negative line. In the illustrated embodiment, the motor is a traction motor. Alternatively, the engine may not be a traction engine that generates torque to propel the vehicle. For example, an electric motor may power a pump or perform work other than propulsion.

В режиме движения с помощью двигателя, как показано на фиг. 1, контактор, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, разомкнут, что не позволяет току проходить от источника электрического тока. Комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель, чтобы обеспечить питание электродвигателя. Ток 130 протекает из комплекта двигательальтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель. Электродвигатель использует переменный ток для приведения механизированной системы в поступательное движение.In the motor driven mode, as shown in FIG. 1, the contactor located between the electric current source and the inductance is open, which does not allow current to flow from the electric current source. The motor-alternator kit supplies electrical power to the rectifier to provide power to the electric motor. Current 130 flows from the motor/alternator assembly to the motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator set to DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert DC to AC, supplying current to the motor. An electric motor uses alternating current to drive a mechanized system into translational motion.

Фиг. 2 изображает систему привода в форсированном режиме работы. В форсированном режиме работы контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, замкнут и пропускает ток от источника электрического тока по положительной шине. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивность, где может осуществляться хранение энергии. Ток может проходить через диод и запитывать электродвигатель. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока через отрицательную шину, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Fig. 2 shows the drive system in boost mode. In the forced mode of operation, the contactor switch located between the source of electric current and the inductance is closed and passes current from the source of electric current along the positive bus. An electrical current source supplies electrical power to an inductor where the energy can be stored. Current can pass through the diode and power the motor. A capacitor connected to a source of electrical current through a negative bus can be charged, and an electric current can be supplied to the electric motor.

Фиг. 3 изображает систему привода в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электроэнергии в электродвигатель. Однако контакторный выключатель, расположенный в плече цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через тормозное сопротивление и полупроводниковый ключ. Рекуперированная энергия из электродвигателя передается в тормозное сопротивление и рассеивается в виде тепла. Такая конфигурация с замкнутым ключом, который расположен между источником электрического тока и индуктивностью, может быть названа открытым состоянием. На схеме показано протекание электрического тока из электродвигателя по положительной шине системы 300 привода через полупроводниковый ключ. Затем ток проходит по отрицательной шине в конденсатор, преобразователь DC-AC и обратно в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение. Полупроводниковый ключ может быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводникового ключа позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор, расположенный в плече цепи, замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока по меньшей мере в течение некоторого времени. КFig. 3 shows the drive system in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a dynamic braking mode, or a combination of the two. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductance is open and does not allow electrical current from the off-board electrical power source to the motor. However, the contactor switch located in the circuit arm is closed and passes the current from the motor through the braking resistor and the semiconductor switch. The regenerated energy from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. Such a configuration with a closed switch, which is located between the source of electric current and the inductance, can be called an open state. The diagram shows the flow of electric current from the motor on the positive bus of the drive system 300 through the semiconductor switch. The current then flows through the negative rail to the capacitor, DC-AC converter, and back to the motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the motor provides voltage. The semiconductor switch can quickly switch open and closed states. Such fast modulation of the semiconductor switch allows smooth braking with controlled deceleration. For example, when a contactor located in a circuit arm is closed, modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current at least for some time. TO

- 3 043071 примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого из полупроводниковых ключей определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и расходы.- 3 043071 For example, one semiconductor switch can pass current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch can pass current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each of the semiconductor switches determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and tear of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce production complexity and costs.

На фиг. 4-7 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода, соответственно, в режиме движения с помощью двигателя, в режиме форсированного движения и в режиме динамического торможения. На схемах показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник электрического тока. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника электрического тока может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Источник электрического тока 424 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник 402 может быть комплектом из двигателя и альтернатора, устройством накопления электроэнергии (например, аккумуляторной батареей) и т.п. Источник электрического тока соединен с положительной шиной 411 и отрицательной шиной 412. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 422 и индуктивностью 420. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностью.In FIG. 4-7 illustrate the operation of one embodiment of the drive system, respectively, in the driving mode with the help of the engine, in the forced driving mode and in the dynamic braking mode. The diagrams show two sources of electrical current, an onboard source and an off-board source of electrical current. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board electrical source. The source of electrical current 424 may be a source of electrical power, such as a contact rail or catenary. The on-board power supply 402 may be a combination of an engine and an alternator, an electrical energy storage device (eg, a battery), or the like. An electrical current source is connected to positive bus 411 and negative bus 412. The positive bus connects the electrical current source to switch 422 and inductance 420. The switch is located between the electrical current source and the inductor.

Индуктивность соединена с коллектором первого полупроводникового ключа 416 и эмиттером второго полупроводникового ключа 418. Коллектор второго полупроводникового ключа соединен параллельно с плечом 426 цепи, которое содержит контакторный выключатель 415 и тормозное сопротивление. Соответствующий узел 428 цепи расположен между контакторным выключателем и первым полупроводниковым ключом. В плече цепи контактор и тормозное сопротивление соединены друг с другом последовательно. Само плечо цепи соединено параллельно со вторым полупроводниковым ключом. Коллектор второго полупроводникового ключа и плечо цепи, содержащее тормозное сопротивление и контактор, соединены с преобразователем 406 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC соединен с электродвигателем 408 при помощи еще одной положительной шины 445 и еще одной отрицательной шины 440. Конденсатор 410 соединен параллельно со вторым полупроводниковым ключом, плечом цепи и преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока соединен с эмиттером первого полупроводникового ключа отрицательной шиной. Отрицательная шина соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC Выпрямитель 404 соединен с преобразователем DC-AC при помощи еще одной положительной шины и еще одной отрицательной шины. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.The inductance is connected to the collector of the first semiconductor switch 416 and the emitter of the second semiconductor switch 418. The collector of the second semiconductor switch is connected in parallel with the circuit leg 426, which contains the contactor switch 415 and the brake resistor. The corresponding circuit node 428 is located between the contactor switch and the first semiconductor switch. In the circuit arm, the contactor and the braking resistor are connected in series with each other. The chain arm itself is connected in parallel with the second semiconductor key. The collector of the second solid-state switch and the circuit leg containing the braking resistor and contactor are connected to the DC-AC converter 406 via the positive rail. The DC-AC converter is connected to the motor 408 via another positive line 445 and another negative line 440. Capacitor 410 is connected in parallel with the second semiconductor switch, the circuit leg, and the DC-AC converter. The off-board electric current source is connected to the emitter of the first semiconductor switch by a negative bus. Negative Line Connected to Capacitor and DC-AC Converter Rectifier 404 is connected to the DC-AC converter by another positive line and another negative line. In the illustrated embodiment, the motor is a traction motor.

В режиме движения с помощью двигателя, показанном на фиг. 4, комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель для питания электродвигателя. Ток 430 поступает из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель. Электродвигатель использует переменный ток для приведения механизированной системы в движение.In the powered driving mode shown in FIG. 4, the motor-alternator kit supplies electrical power to the rectifier to power the electric motor. Current 430 is supplied from the motor-alternator kit to the electric motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator set to DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert DC to AC, supplying current to the motor. An electric motor uses alternating current to drive a mechanized system.

Фиг. 5 изображает систему привода в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивность, где может осуществляться хранение энергии. Ток может проходить через второй полупроводниковый ключ для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Fig. 5 shows the drive system in boost mode. In the forced movement mode, the contactor switch, located between the source of electric current and the inductance, is closed and passes current from the source of electric current along the positive bus. An electrical current source supplies electrical power to an inductor where the energy can be stored. Current can be passed through the second semiconductor switch to power the motor. A capacitor connected to a source of electrical current by a negative bus can be charged, and an electric current can be supplied to the electric motor.

Фиг. 6 изображает систему привода в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, замкнут и пропускает электрический ток во внебортовой источник электрического тока. Однако контакторный выключатель, расположенный в плече цепи, разомкнут и не пропускает ток через тормозное сопротивление. На схеме показано протекание электрического тока из электродвигателя (нагрузки) по положительной шине системы привода в преобразователь DC-AC по еще одной положительной шине, и в конденсатор через полупроводниковые ключи. Первый полупроводниковый ключ может пропускать электрический ток. Второй полупроводниковый ключ может быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция второго полупроводниковогоFig. 6 shows the drive system in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a dynamic braking mode, or a combination of the two. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, a contactor switch located between the electrical current source and the inductance is closed and passes electrical current to the off-board electrical current source. However, the contactor switch located in the circuit arm is open and does not pass current through the braking resistor. The diagram shows the flow of electric current from the motor (load) through the positive bus of the drive system to the DC-AC converter through another positive bus, and into the capacitor through the semiconductor switches. The first semiconductor key can pass an electric current. The second semiconductor switch can quickly switch between open and closed states. Such a fast modulation of the second semiconductor

- 4 043071 ключа позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор, расположенный в плече цепи, замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, первого полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для первого полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ, для пропускания по меньшей мере части тока. К примеру, первый полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, еще один полупроводниковый ключ - еще треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого из полупроводниковых ключей определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. Ток может продолжать протекать во внебортовой источник электрического тока и обратно в электродвигатель по положительной шине, проходя через соединение с эмиттером полупроводникового ключа, конденсатор, преобразователь DC-AC и обратно в электродвигатель по еще одной отрицательной шине. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.- 4 043071 keys allows smooth braking with controlled deceleration. For example, when a contactor located in a circuit arm is closed, modulation, or opening and closing, of the first semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electric current to flow through the braking resistor. If the current is too high for the first semiconductor switch, then another semiconductor switch may be installed to pass at least part of the current. For example, the first semiconductor switch may carry current for a third of the time, another semiconductor switch for another third of the time, and the third semiconductor switch may carry current for the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each of the semiconductor switches determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches reduces sparking, wear and tear of discrete components, as well as a reduction in the number of moving parts, and therefore reduces production complexity and costs. The current can continue to flow to the off-board power supply and back to the motor on the positive rail, passing through the semiconductor switch emitter junction, capacitor, DC-AC converter, and back to the motor on another negative rail. In this embodiment, the capacitor is discharged and the motor provides voltage.

Фиг. 7 изображает систему привода в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, разомкнут и не пропускает электрический ток во внебортовой источник электрического тока. Однако контакторный выключатель, расположенный в плече цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через тормозное сопротивление и первый и второй полупроводниковые ключи. Второй полупроводниковый ключ может просто пропускать ток, тогда как первый полупроводниковый ключ может быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Рекуперированная энергия из электродвигателя передается в тормозное сопротивление и рассеивается в виде тепла. Быстрая модуляция первого полупроводникового ключа позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор, расположенный в плече цепи, замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание первого полупроводникового ключа может обеспечить пропускание через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток, который может пропускать первый полупроводниковый ключ, превышает заданное пороговое значение, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ, для пропускания по меньшей мере части тока. К примеру, первый полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, еще один полупроводниковый ключ - еще треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и расходы. В этой схеме ток может проходить из полупроводникового ключа по отрицательной шине системы 700 привода через конденсатор, преобразователь DC-AC и далее в электродвигатель по еще одной отрицательной шине. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.Fig. 7 shows the drive system in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a dynamic braking mode, or a combination of the two. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductance is open and does not pass electrical current to the off-board electrical source. However, the contactor switch located in the circuit arm is closed and passes current from the electric motor through the braking resistor and the first and second semiconductor switches. The second semiconductor switch may simply pass current, while the first semiconductor switch may quickly switch between open and closed states. The regenerated energy from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. Fast modulation of the first semiconductor switch allows smooth braking with controlled deceleration. For example, when a contactor located in a circuit leg is closed, modulation, or opening and closing, of the first semi-conductor switch can cause smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistor. If the current that the first semiconductor switch can pass exceeds a predetermined threshold value, then another semiconductor switch can be set to pass at least part of the current. For example, the first semiconductor switch may carry current for a third of the time, another semiconductor switch for another third of the time, and the third semiconductor switch may carry current for the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and tear of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce production complexity and costs. In this circuit, current can flow from the semiconductor switch on the negative rail of the drive system 700, through the capacitor, the DC-AC converter, and on to the motor on another negative rail. In this embodiment, the capacitor is discharged and the motor provides voltage.

На фиг. 8 проиллюстрировано работа одного варианта выполнения системы привода. Система привода может работать, соответственно, в режиме движения от двигателя, в режиме форсированного движения или в режиме динамического торможения. На схеме показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 824 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской.In FIG. 8 illustrates the operation of one embodiment of the drive system. The drive system can be operated, respectively, in the drive mode from the engine, in the forced drive mode or in the dynamic braking mode. The diagram shows two sources of electrical current, an on-board source and an off-board source. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board source. Off-board electrical current source 824 may be a source of electrical power, such as a conductor rail or catenary.

Бортовой источник может быть комплектом 802 из двигателя и альтернатора, устройством накопления электроэнергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с положительной шиной 811 и отрицательной шиной 812. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 822 и индуктивностями 820, соединенными параллельно друг с другом. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностями. Каждая индуктивность из этих индуктивностей соединена с коллектором полупроводникового ключа 816, который является одним из полупроводниковых ключей, а также с анодом диода 818, который являThe onboard source may be an engine and alternator assembly 802, an electrical energy storage device, or a battery. An off-board electrical current source may be connected to positive rail 811 and negative rail 812. The positive rail connects the electrical current source to switch 822 and inductors 820 connected in parallel with each other. The switch is located between the electric current source and the inductors. Each of these inductances is connected to the collector of the semiconductor switch 816, which is one of the semiconductor switches, and to the anode of the diode 818, which is

- 5 043071 ется одним из диодов. Катоды диодов соединены параллельно с плечами 826 цепи, содержащими контакторные выключатели 812 и тормозные сопротивления 814. Соответствующие узлы 828 цепи расположены между контакторными выключателями и полупроводниковыми ключами. По меньшей мере в некоторых из плеч цепи контактор и тормозное сопротивление соединены друг с другом последовательно. Плечи цепи соединены параллельно с диодами. Катоды диодов и плечи цепи, содержащие тормозные сопротивления и контакторы, могут быть соединены с преобразователем 806 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC может быть соединен с электродвигателем 808 при помощи еще одной положительной шины 845 и еще одной отрицательной шины 840. Конденсатор 810 может быть соединен параллельно с диодами, плечами цепи и преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с эмиттерами полупроводниковых ключей отрицательной шиной. Отрицательная шина может быть соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.- 5 043071 is one of the diodes. Diode cathodes are connected in parallel with circuit arms 826 containing contactor switches 812 and brake resistors 814. Corresponding circuit nodes 828 are located between the contactor switches and semiconductor switches. In at least some of the legs of the circuit, the contactor and the braking resistor are connected to each other in series. The legs of the circuit are connected in parallel with the diodes. Diode cathodes and circuit legs containing braking resistors and contactors may be connected to the DC-AC converter 806 via the positive rail. The DC-AC converter may be connected to the motor 808 with another positive rail 845 and another negative rail 840. Capacitor 810 may be connected in parallel with the diodes, legs, and DC-AC converter. The off-board electric current source can be connected to the emitters of semiconductor switches by a negative bus. The negative rail can be connected to a capacitor and to a DC-AC converter. In the illustrated embodiment, the motor is a traction motor.

В режиме движения от двигателя комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель 804 для питания электродвигателя. Контакторы разомкнуты, поэтому ток подается из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель. Электродвигатель может использовать переменный ток для приведения механизированной системы в движение.In motor-driven mode, the motor-alternator assembly supplies electrical power to the 804 rectifier to power the motor. The contactors are open so current is supplied from the motor-alternator set to the motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator set to DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert DC to AC, supplying current to the motor. An electric motor can use alternating current to drive a mechanized system.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Контакторы, расположенные в резистивных плечах цепи, разомкнуты. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивности, где может осуществляться хранение энергии. Источник электрического тока может быть внебортовым источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской, или бортовым источником электрического тока, например, устройством накопления энергии или аккумуляторной батареей. Ток может проходить через диоды для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Alternatively, the drive system may operate in a forced motion mode. In the forced movement mode, the contactor switch located between the electric current source and the inductances is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. The contactors located in the resistive legs of the circuit are open. An electric current source delivers electricity to inductors where energy can be stored. The power source may be an off-board power source, such as a conductor rail or catenary, or an on-board power source, such as a power storage device or battery. Current can pass through the diodes to power the motor. A capacitor connected to an electrical current source by a negative bus can be charged, and an electric current can be supplied to the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электрического тока. Однако по меньшей мере один из контакторных выключателей, расположенных в плечах цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через соответствующие тормозные сопротивления и соответствующие полупроводниковые ключи. Рекуперированная энергия из электродвигателя может быть передана по меньшей мере на некоторые из тормозных сопротивлений и рассеяна в виде тепла. Полупроводниковые ключи могут быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводниковых ключей позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор в плечах цепи замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа обеспечивают возможность пропускания через тормозное сопротивление меньших дискретных величин электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого из полупроводниковых ключей определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей и, следовательно, снизить сложность производства и расходы. Ток проходит из полупроводниковых ключей по отрицательной шине системы 800 привода через конденсатор, преобразователь DC-AC и далее в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.Alternatively, the drive system may operate in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a dynamic braking mode, or a combination of the two. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductors is open and does not pass electrical current from the off-board electrical current source. However, at least one of the contactor switches located in the legs of the circuit is closed and passes the current from the electric motor through the respective braking resistors and the respective semiconductor switches. The recovered energy from the motor can be transferred to at least some of the brake resistors and dissipated as heat. Semiconductor switches can quickly switch open and closed states. Such fast modulation of semiconductor switches allows for smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor in the legs of the circuit is closed, the modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may pass current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may pass current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each of the semiconductor switches determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches reduces sparking, wear and tear on discrete components, as well as fewer moving parts and therefore lower manufacturing complexity and costs. Current flows from the semiconductor switches on the negative bus of the drive system 800, through the capacitor, the DC-AC converter, and on to the motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the motor provides voltage.

На фиг. 9 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода. Система привода может работать, соответственно, в режиме движения от двигателя, в режиме форсированного движения или в режиме динамического торможения. На схеме показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, система привода вместо внеборIn FIG. 9 illustrates the operation of one embodiment of the drive system. The drive system can be operated, respectively, in the drive mode from the engine, in the forced drive mode or in the dynamic braking mode. The diagram shows two sources of electrical current, an on-board source and an off-board source. Alternatively, drive system instead of outboard

- 6 043071 тового источника может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 924 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 902 двигательальтернатор, устройством накопления электроэнергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с положительной шиной 911 и отрицательной шиной 912. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 922 и с индуктивностями 920, соединенными параллельно друг с другом. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностями. Каждая индуктивность из этих индуктивностей соединен с коллектором полупроводникового ключа 916, который является одним из полупроводниковых ключей, а также с анодом диода 918, который является одним из диодов. Катоды диодов соединены параллельно плечу 926 цепи, которое содержит тормозное сопротивление 914, подключенный последовательно остальным плечам цепи, соединенным друг с другом параллельно. Каждое из остальных плеч цепи содержит контактор 915. Плечо цепи с тормозным сопротивлением и контакторами, соединенными параллельно друг с другом, подключено параллельно диодам. Соответствующие узлы 928 цепи расположены между контакторными выключателями и полупроводниковыми ключами. Катоды диодов и плечо цепи, содержащее тормозное сопротивление и контакторы, соединенные параллельно друг с другом, могут быть соединены с преобразователем 906 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC может быть соединен с электродвигателем 908 при помощи еще одной положительной шины 945 и еще одной отрицательной шины 940. Конденсатор 910 может быть соединен параллельно с диодами, плечами цепи и преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с эмиттерами полупроводниковых ключей отрицательной шиной. Отрицательная шина может быть соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.- 6 043071 of this source may have another on-board source, for example, a battery. Off-board electrical current source 924 may be a source of electrical power, such as a conductor rail or catenary. The onboard source may be an alternator engine kit 902, an electrical energy storage device, or a battery. An off-board electrical current source may be connected to positive bus 911 and negative bus 912. The positive bus connects the electrical current source to switch 922 and to inductors 920 connected in parallel with each other. The switch is located between the electric current source and the inductors. Each inductance of these inductances is connected to the collector of the semiconductor switch 916, which is one of the semiconductor switches, and to the anode of the diode 918, which is one of the diodes. The cathodes of the diodes are connected in parallel with a circuit leg 926 which contains a braking resistor 914 connected in series with the rest of the circuit legs connected in parallel with each other. Each of the other legs of the circuit contains a contactor 915. The circuit leg with the brake resistor and the contactors connected in parallel with each other is connected in parallel with the diodes. The corresponding circuit nodes 928 are located between the contactor switches and the semiconductor switches. Diode cathodes and a circuit arm containing a braking resistor and contactors connected in parallel with each other can be connected to a DC-AC converter 906 via a positive rail. The DC-AC converter may be connected to the motor 908 with another positive rail 945 and another negative rail 940. Capacitor 910 may be connected in parallel with the diodes, legs, and DC-AC converter. The off-board electric current source can be connected to the emitters of semiconductor switches by a negative bus. The negative bus may be connected to a capacitor and to a DC-AC converter. In the illustrated embodiment, the motor is a traction motor.

В режиме движения от двигателя комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель 804 для питания электродвигателя. Контакторы разомкнуты, поэтому ток подается из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель.In motor-driven mode, the motor-alternator assembly supplies electrical power to the 804 rectifier to power the motor. The contactors are open, so current is supplied from the motor-alternator set to the electric motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator set to DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert DC to AC, supplying current to the motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Контакторы, расположенные в плечах цепи, разомкнуты.Alternatively, the drive system may operate in a forced motion mode. In the forced movement mode, the contactor switch, located between the electric current source and the inductances, is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. The contactors located in the circuit arms are open.

Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивности, где может осуществляться хранение энергии. Источник электрического тока может быть внебортовым источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской, или бортовым источником электрического тока, например, устройством накопления энергии или аккумуляторной батареей. Ток может проходить через диоды для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.An electric current source delivers electricity to inductors where energy can be stored. The power source may be an off-board power source, such as a conductor rail or catenary, or an on-board power source, such as a power storage device or battery. Current can pass through the diodes to power the motor. A capacitor connected to a source of electrical current by a negative bus can be charged, and an electric current can be supplied to the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электроэнергии. Рекуперированный электрический ток из электродвигателя передается в тормозное сопротивление и рассеивается в виде тепла. Однако по меньшей мере один из контакторных выключателей, расположенных в плечах цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через тормозное сопротивление и соответствующие полупроводниковые ключи. Полупроводниковые ключи могут быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводниковых ключей обеспечивает возможность осуществления плавного торможения с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор в плечах цепи замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации сAlternatively, the drive system may operate in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a dynamic braking mode, or a combination of the two. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductors is open and does not pass electrical current from the off-board power source. The regenerated electrical current from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. However, at least one of the contactor switches located in the legs of the circuit is closed and passes current from the electric motor through the braking resistor and the corresponding semiconductor switches. Semiconductor switches can quickly switch open and closed states. This fast modulation of the semiconductor switches enables smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor in the legs of the circuit is closed, modulation, or opening and closing of the semiconductor switch, allows smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with

- 7 043071 тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и расходы. Ток проходит из полупроводниковых ключей по отрицательной шине системы 900 привода к конденсатору, преобразователю DC-AC и далее в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.- 7 043071 brake resistors and contactor switches allows to reduce sparking, wear and tear of discrete components, as well as to reduce the number of moving parts, and therefore reduce production complexity and costs. Current flows from the semiconductor switches through the negative bus of the drive system 900 to the capacitor, the DC-AC converter, and on to the motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the motor provides voltage.

На фиг. 10 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода. Система привода может работать в режиме движения от двигателя, в режиме форсированного движения или в режиме динамического торможения. На схеме показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 1024 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 1002 двигательальтернатор, устройством накопления электроэнергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с положительной шиной 1011 и отрицательной шиной 1012. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 1022. Положительная шина соединяет источник электрического тока с плечом цепи, подключенным последовательно с остальными плечами 1026 цепи, соединенными друг с другом последовательно. В каждом из плеч цепи контактор 1015 и тормозное сопротивление 1014 соединены друг с другом последовательно. Положительная шина соединяет индуктивности 1020, подключенные параллельно друг другу. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностями. Каждая индуктивность соединена с коллектором полупроводникового ключа 1016, который является одним из полупроводниковых ключей, а также с анодом диода 1018, который является одним из диодов. Катоды диодов соединены параллельно с плечами цепи, содержащими контакторные выключатели и тормозные сопротивления.In FIG. 10 illustrates the operation of one embodiment of the drive system. The drive system can operate in engine driven mode, forced drive mode, or dynamic braking mode. The diagram shows two sources of electrical current, an on-board source and an off-board source. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board source. Off-board electrical current source 1024 may be a source of electrical power, such as a conductor rail or catenary. The onboard source may be an alternator engine kit 1002, an electrical energy storage device, or a battery. An off-board electrical current source may be connected to a positive bus 1011 and a negative bus 1012. The positive bus connects the electrical current source to the switch 1022. The positive bus connects the electrical current source to a circuit leg connected in series with the remaining circuit legs 1026 connected to each other in series. In each of the legs of the circuit, the contactor 1015 and the braking resistor 1014 are connected to each other in series. The positive rail connects the inductors 1020 connected in parallel to each other. The switch is located between the electric current source and the inductors. Each inductor is connected to the commutator of the semiconductor switch 1016, which is one of the semiconductor switches, and to the anode of the diode 1018, which is one of the diodes. Diode cathodes are connected in parallel with circuit arms containing contactor switches and braking resistors.

Соответствующие узлы 1028 цепи расположены между контакторными выключателями и полупроводниковыми ключами. Плечи цепи соединены параллельно с диодами. Катоды диодов и плечи цепи, содержащие тормозные сопротивления и контакторы, могут быть соединены с преобразователем 1006 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC может быть соединен с электродвигателем 1008 при помощи еще одной положительной шины и еще одной отрицательной шины. Конденсатор 1010 может быть соединен параллельно с диодами и с преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с эмиттерами полупроводниковых ключей отрицательной шиной. Отрицательная шина может быть соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC Выпрямитель 404 может быть соединен с преобразователем DC-AC при помощи еще одной положительной шины 1045 и еще одной отрицательной шины 1040. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.The corresponding circuit nodes 1028 are located between the contactor switches and the semiconductor switches. The legs of the circuit are connected in parallel with the diodes. Diode cathodes and circuit legs containing braking resistors and contactors may be connected to the DC-AC converter 1006 via the positive rail. The DC-AC converter may be connected to the motor 1008 with another positive rail and another negative rail. The capacitor 1010 may be connected in parallel with the diodes and with the DC-AC converter. The off-board electric current source can be connected to the emitters of semiconductor switches by a negative bus. Negative Line May Be Connected to Capacitor and to DC-AC Converter Rectifier 404 may be connected to DC-AC converter by another positive line 1045 and another negative line 1040. In the illustrated embodiment, the motor is a traction motor.

В режиме тяги от двигателя комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель для питания электродвигателя. Контакторы разомкнуты, поэтому ток подается из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Комплект двигатель-альтернатор может работать на топливе, например, на дизельном топливе. Комплект двигатель-альтернатор может вырабатывать переменный ток для вспомогательных целей, например, для освещения. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток подают на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель.In engine-driven mode, the engine-alternator package supplies power to the rectifier to power the electric motor. The contactors are open, so current is supplied from the motor-alternator set to the electric motor. The engine-alternator set can run on a fuel such as diesel fuel. The motor-alternator set can produce alternating current for ancillary purposes such as lighting. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator set to DC voltage, providing current to charge the capacitor. Current is supplied to the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert DC to AC, supplying current to the motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Все контакторы разомкнуты. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивности, расположенные в плечах цепи, где может осуществляться хранение энергии. Источник электрического тока может быть внебортовым источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской, или бортовым источником электрического тока, например, устройством накопления энергии или аккумуляторной батареей. Ток может проходить через диоды для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Alternatively, the drive system may operate in a forced motion mode. In the forced movement mode, the contactor switch located between the electric current source and the inductances is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. All contactors are open. An electric current source supplies electric power to inductors located in the legs of the circuit, where energy can be stored. The power source may be an off-board power source, such as a conductor rail or catenary, or an on-board power source, such as a power storage device or battery. Current can pass through the diodes to power the motor. A capacitor connected to an electrical current source by a negative bus can be charged, and an electric current can be supplied to the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электрического тока. Однако по меньшей мере один из контакторных выключателей, расположенных в плечах цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через соответствующий тормозное сопротивление, соответствующие индуктивности и соответствующие полупроводниковые ключи. Рекуперированная энергия из электродвигателя передается в тормозное сопротивление иAlternatively, the drive system may operate in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a dynamic braking mode, or a combination of the two. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductors is open and does not pass electrical current from the off-board electrical current source. However, at least one of the contactor switches located in the legs of the circuit is closed and passes the current from the electric motor through the corresponding braking resistor, the corresponding inductances and the corresponding semiconductor switches. The regenerated energy from the electric motor is transferred to the braking resistor and

- 8 043071 рассеивается в виде тепла. Полупроводниковые ключи могут быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводниковых ключей позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор в плечах цепи замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. В качестве альтернативы, полупроводниковые ключи могут замыкаться и размыкаться одновременно. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. Ток проходит из полупроводниковых ключей по отрицательной шине системы 1000 привода через конденсатор, преобразователь DC-AC и далее в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.- 8 043071 is dissipated as heat. Semiconductor switches can quickly switch open and closed states. Such fast modulation of semiconductor switches allows for smooth braking with controlled deceleration. For example, when a contactor in the legs of the circuit is closed, modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electric current to flow through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. Alternatively, the semiconductor switches can close and open at the same time. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches reduces sparking, wear and tear of discrete components, as well as a reduction in the number of moving parts, and therefore reduces production complexity and costs. Current flows from the semiconductor switches on the negative bus of the drive system 1000, through the capacitor, the DC-AC converter, and on to the motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the motor provides voltage.

На фиг. 11 представлен пример способа рекуперативного торможения, реостатного торможения или их комбинации в системе привода, проиллюстрированной на фиг. 8. На этапе 1102 рекуперированная энергия поступает из электродвигателя. Например, электродвигатель может выступать в качестве источника электроэнергии для системы привода. Электродвигатель может работать как генератор, отдавая энергию, ранее принятую из других источников электроэнергии, таких как аккумуляторные батареи. Ток из электродвигателя поступает на преобразователь DC-AC. Ток может быть переменным (АС). Ток может проходить в преобразователь DC-AC по положительной шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать переменный ток в постоянный (DC).In FIG. 11 shows an example of a method for regenerative braking, dynamic braking, or a combination thereof in the drive system illustrated in FIG. 8. In step 1102, the regenerated energy comes from the motor. For example, an electric motor can act as a power source for a drive system. The electric motor can work as a generator, supplying energy previously taken from other sources of electricity, such as batteries. The current from the electric motor is supplied to the DC-AC converter. The current can be alternating (AC). Current can flow to the DC-AC converter through the positive rail located between the motor and the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert alternating current to direct current (DC).

На этапе 1104 ток поступает из преобразователя DC-AC по еще одной положительной шине в конденсатор. Например, ток может проходить между преобразователем DC-AC и конденсатором по другой положительной шине, а не по шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DCAC. В качестве альтернативы, ток может проходить из преобразователя DC-AC по той же шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC.At 1104, current flows from the DC-AC converter through another positive rail to the capacitor. For example, the current may flow between the DC-AC converter and the capacitor on a different positive bus than the bus between the motor and the DCAC. Alternatively, current can flow from the DC-AC converter on the same busbar between the motor and the DC-AC converter.

На этапе 1106 конденсатор разряжается. Например, в режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, накопленная в аккумуляторе энергия может стекать на положительную шину. Ток может поступать далее на тормозные сопротивления.In step 1106, the capacitor is discharged. For example, in regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the energy stored in the battery can drain to the positive rail. The current can then be fed to the braking resistors.

На этапе 1108, поскольку контактор замкнут, ток поступает на тормозные сопротивления и рассеивается в виде тепла. Например, по меньшей мере один из контакторных выключателей может быть замкнут и пропускать электрический ток через соответствующие тормозные сопротивления на положительную шину. Току может быть не позволено проходить через положительную шину через диоды из-за напряжения прямого смещения в них. В этом варианте выполнения диоды могут быть ориентированы так, чтобы препятствовать прохождению тока в заданном плече цепи. В качестве альтернативы, может применяться еще один полупроводниковый ключ, например, IGBT-транзистор, который позволяет пропускать ток через компонент в обе стороны.At 1108, since the contactor is closed, current flows to the brake resistors and is dissipated as heat. For example, at least one of the contactor switches may be closed and current flow through the respective braking resistors to the positive rail. Current may not be allowed to flow through the positive rail through the diodes due to the forward bias voltage in them. In this embodiment, the diodes can be oriented so as to prevent the flow of current in a given branch of the circuit. Alternatively, another semiconductor switch can be used, such as an IGBT transistor, which allows current to pass through the component in both directions.

На этапе 1110 ток проходит через полупроводниковые ключи. К примеру, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводниковых ключей позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено прохождение через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. В режиме рекуперативного торможения, поскольку контакторы замкнуты, остальные источники электроэнергии могут быть шунтированы. Соответственно, ток проходит по отрицательной шине системы привода на конденсатор.At 1110, current flows through the semiconductor switches. For example, modulating, or opening and closing, semiconductor switches allow smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistance. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to pass through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches reduces sparking, wear and tear of discrete components, as well as a reduction in the number of moving parts, and therefore reduces production complexity and costs. In regenerative braking mode, since the contactors are closed, other power sources can be bypassed. Accordingly, the current flows through the negative bus of the drive system to the capacitor.

На этапе 1112 ток поступает на конденсатор. К примеру, ток может поступать по отрицательнойAt 1112, current is supplied to the capacitor. For example, current can flow in a negative

- 9 043071 шине. Отрицательная шина соединена с полюсом конденсатора, который не соединен с положительной шиной. Ток подается по отрицательной шине через точку соединения конденсатора с преобразователем- 9 043071 tire. The negative rail is connected to the capacitor pole that is not connected to the positive rail. Current is supplied on the negative bus through the connection point of the capacitor to the converter

DC-AC.DC-AC.

На этапе 1114 ток поступает на преобразователь DC-AC по отрицательной шине. К примеру, отрицательный вывод преобразователя DC-AC может быть соединен с отрицательной шиной. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, необходимый для электродвигателя, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов. Ток поступает из преобразователя DC-AC на электродвигатель.At 1114, current flows to the DC-AC converter on the negative rail. For example, the negative terminal of a DC-AC converter can be connected to the negative rail. The DC-AC converter can convert the DC to AC needed by the motor in regenerative braking, dynamic braking, or a combination of the two. Current flows from the DC-AC converter to the motor.

На этапе 1116 ток поступает в электродвигатель. К примеру, ток может поступать из преобразователя DC-AC по еще одной отрицательной шине. В качестве альтернативы, ток может проходить по той же отрицательной шине, к которой подключены остальные компоненты схемы. В режиме рекуперативного торможения электродвигатель является источником энергии для системы привода. В этом режиме система может работать в соответствии с требованиями, обеспечивая управляемое торможение и плавное замедление.At 1116, current is supplied to the motor. For example, current can be drawn from the DC-AC converter through another negative rail. Alternatively, the current can flow through the same negative rail that the rest of the circuit is connected to. In regenerative braking mode, the electric motor is the power source for the drive system. In this mode, the system can work as required, providing controlled braking and smooth deceleration.

На фиг. 12 представлен пример способа рекуперативного торможения, реостатного торможения или их комбинации в системе привода, проиллюстрированной на фиг. 9. На этапе 1202 рекуперированная энергия поступает из электродвигателя. Например, электродвигатель может выступать в качестве источника электроэнергии для системы привода. Электродвигатель может работать как генератор, отдавая энергию, ранее принятую из других источников электроэнергии, например, аккумуляторных батарей. Ток из электродвигателя поступает на преобразователь DC-AC. Поступающий ток может быть переменным (АС). Ток может проходить в преобразователь DC-AC по положительной шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать переменный ток в постоянный (DC).In FIG. 12 shows an example of a method for regenerative braking, dynamic braking, or a combination thereof in the drive system illustrated in FIG. 9. In step 1202, the regenerated energy comes from the motor. For example, an electric motor can act as a power source for a drive system. The electric motor can work as a generator, giving off energy previously taken from other sources of electricity, such as batteries. The current from the electric motor is supplied to the DC-AC converter. The incoming current can be alternating (AC). Current can flow to the DC-AC converter through the positive rail located between the motor and the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert alternating current to direct current (DC).

На этапе 1204 ток поступает из преобразователя DC-AC по еще одной положительной шине в конденсатор. Например, ток может проходить между преобразователем DC-AC и конденсатором по другой положительной шине, а не по шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DCAC. В качестве альтернативы, ток может проходить из преобразователя DC-AC по той же шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC.At 1204, current flows from the DC-AC converter through another positive rail to the capacitor. For example, the current may flow between the DC-AC converter and the capacitor on a different positive bus than the bus between the motor and the DCAC. Alternatively, current can flow from the DC-AC converter on the same busbar between the motor and the DC-AC converter.

На этапе 1206 конденсатор разряжается. Например, в режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, накопленная в аккумуляторе энергия может стекать на положительную шину. Ток может поступать далее на тормозное сопротивление.At step 1206, the capacitor is discharged. For example, in regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the energy stored in the battery can drain to the positive rail. The current can then be fed to the braking resistor.

На этапе 1208, поскольку контактор замкнут, ток поступает на тормозное сопротивление и рассеивается в виде тепла. Например, тормозное сопротивление может быть соединен последовательно с контакторами, соединенными параллельно друг с другом. По меньшей мере один из контакторов замкнут и пропускает электрический ток через тормозное сопротивление на положительную шину. Ток с положительной шины не проходит через диоды из-за напряжения прямого смещения в них. В этом варианте выполнения диоды могут быть ориентированы так, чтобы препятствовать прохождению тока в заданном плече цепи. В качестве альтернативы, может применяться другой тип полупроводникового ключа, например, IGBT-транзистор, который позволяет пропускать ток через компонент в обе стороны.At 1208, since the contactor is closed, current flows into the braking resistor and is dissipated as heat. For example, a braking resistor can be connected in series with contactors connected in parallel with each other. At least one of the contactors is closed and passes electric current through the braking resistor to the positive rail. Current from the positive rail does not pass through the diodes due to the forward bias voltage in them. In this embodiment, the diodes can be oriented so as to prevent the flow of current in a given leg of the circuit. Alternatively, another type of semiconductor switch can be used, such as an IGBT, which allows current to pass through the component in both directions.

На этапе 1210 ток проходит через полупроводниковые ключи. К примеру, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводниковых ключей позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, поскольку контакторы замкнуты, остальные источники электроэнергии могут быть шунтированы. Соответственно, ток проходит по отрицательной шине системы привода на конденсатор.At 1210, current flows through the semiconductor switches. For example, modulating, or opening and closing, semiconductor switches allow smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistance. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor key is closed and passes current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches reduces sparking, wear and tear of discrete components, as well as a reduction in the number of moving parts, and therefore reduces production complexity and costs. In regenerative braking, dynamic braking, or a combination of the two, since the contactors are closed, other power sources can be bypassed. Accordingly, the current flows through the negative bus of the drive system to the capacitor.

На этапе 1212 ток поступает на конденсатор. К примеру, ток может поступать по отрицательной шине. Отрицательная шина соединена с полюсом конденсатора, который не соединен с положительной шиной. Ток подается по отрицательной шине через точку соединения конденсатора с преобразователем DC-AC.At 1212, current is applied to the capacitor. For example, current can flow through the negative bus. The negative rail is connected to the capacitor pole that is not connected to the positive rail. The current is supplied on the negative bus through the connection point of the capacitor to the DC-AC converter.

На этапе 1214 ток поступает на преобразователь DC-AC по отрицательной шине. К примеру, отрицательный вывод преобразователя DC-AC может быть соединен с отрицательной шиной. Преобразова- 10 043071 тель DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, необходимый для электродвигателя, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов.At 1214, current flows to the DC-AC converter on the negative rail. For example, the negative terminal of a DC-AC converter can be connected to the negative rail. 10 043071 The DC-AC converter can convert the direct current into the alternating current required by the electric motor in regenerative braking, dynamic braking or a combination of the two.

Ток поступает из преобразователя DC-AC на электродвигатель.Current flows from the DC-AC converter to the motor.

На этапе 1216 ток поступает в электродвигатель. К примеру, ток может поступать из преобразователя DC-AC по еще одной отрицательной шине. В качестве альтернативы, ток может проходить по той же отрицательной шине, к которой подключены остальные компоненты схемы. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов электродвигатель является источником электроэнергии для системы привода. В этом режиме система может работать в соответствии с требованиями, обеспечивая управляемое торможение и плавное замедление.At 1216, current is supplied to the motor. For example, current can be drawn from the DC-AC converter through another negative rail. Alternatively, the current can flow through the same negative rail that the rest of the circuit is connected to. In regenerative braking, dynamic braking, or a combination of the two, the electric motor is the source of power for the drive system. In this mode, the system can work as required, providing controlled braking and smooth deceleration.

На фиг. 13 представлен пример способа рекуперативного торможения, реостатного торможения или их комбинации в системе привода, проиллюстрированной на фиг. 9. На этапе 1302 рекуперированная электроэнергия поступает из электродвигателя. Например, электродвигатель может выступать в качестве источника электроэнергии для системы привода. Электродвигатель может работать как генератор, отдавая энергию, ранее принятую из других источников электроэнергии, например, аккумуляторных батарей. Ток из электродвигателя поступает на преобразователь DC-AC. Поступающий ток может быть переменным (АС). Ток может проходить в преобразователь DC-AC по положительной шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать переменный ток в постоянный (DC).In FIG. 13 shows an example of a method for regenerative braking, dynamic braking, or a combination thereof in the drive system illustrated in FIG. 9. In step 1302, the regenerated electrical power comes from the motor. For example, an electric motor can act as a power source for a drive system. The electric motor can work as a generator, giving off energy previously taken from other sources of electricity, such as batteries. The current from the electric motor is supplied to the DC-AC converter. The incoming current can be alternating (AC). Current can flow to the DC-AC converter through the positive rail located between the motor and the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert alternating current to direct current (DC).

На этапе 1304 ток поступает из преобразователя DC-AC по еще одной положительной шине в конденсатор. Например, ток может проходить между преобразователем DC-AC и конденсатором по другой положительной шине, а не по шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DCAC. В качестве альтернативы, ток может проходить из преобразователя DC-AC по той же шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC.At 1304, current flows from the DC-AC converter through another positive rail to the capacitor. For example, the current may flow between the DC-AC converter and the capacitor on a different positive bus than the bus between the motor and the DCAC. Alternatively, current can flow from the DC-AC converter on the same busbar between the motor and the DC-AC converter.

На этапе 1306 конденсатор разряжается. Например, в режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, накопленная в аккумуляторе энергия может стекать на положительную шину. Ток может поступать далее на тормозные сопротивления.At step 1306, the capacitor is discharged. For example, in regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, the energy stored in the battery can drain to the positive rail. The current can then be fed to the braking resistors.

На этапе 1308, поскольку контактор замкнут, ток поступает на тормозные сопротивления и рассеивается в виде тепла. Например, тормозные сопротивления могут быть соединены последовательно с контакторами, соединенными параллельно друг с другом. По меньшей мере один из контакторов замкнут и пропускает электрический ток через тормозное сопротивление на положительную шину. Току может быть не позволено протекать по положительной шине через диоды из-за напряжения прямого смещения в них. В этом варианте выполнения диоды могут быть ориентированы так, чтобы препятствовать прохождению тока в заданном плече цепи. В качестве альтернативы, может применяться другой тип полупроводникового ключа, например, IGBT-транзистор, который позволяет пропускать ток в обе стороны. Ток проходит через резистивные плечи схемы, соединенные параллельно друг с другом, в индуктивности.At 1308, since the contactor is closed, current flows into the brake resistors and is dissipated as heat. For example, braking resistors can be connected in series with contactors connected in parallel with each other. At least one of the contactors is closed and passes electric current through the braking resistor to the positive rail. Current may not be allowed to flow in the positive rail through the diodes due to the forward bias voltage in them. In this embodiment, the diodes can be oriented so as to prevent the flow of current in a given leg of the circuit. Alternatively, another type of semiconductor switch can be used, such as an IGBT, which allows current to flow in both directions. The current passes through the resistive arms of the circuit, connected in parallel with each other, in an inductor.

На этапе 1310 ток проходит через индуктивности. Например, индуктивности могут быть соединены параллельно друг другу и подключены последовательно резистивным плечам. Накопленная в индуктивностях энергия может выдаваться в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или в комбинации этих двух режимов. Ток может также проходить по положительной шине из индуктивностей в полупроводниковые ключи.At 1310, current flows through the inductors. For example, inductors can be connected in parallel to each other and connected in series to the resistive arms. The energy stored in the inductors can be released in regenerative braking, dynamic braking or a combination of the two. Current can also flow along the positive rail from inductors to semiconductor switches.

На этапе 1312 ток проходит через полупроводниковые ключи. К примеру, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводниковых ключей позволяют пропускать через тормозное сопротивление меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением механизированной системы. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозное сопротивление. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и выдерживает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными сопротивлениями и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, поскольку контакторы замкнуты, остальные источники электроэнергии могут быть шунтированы. Соответственно, ток проходит по отрицательной шине системы привода на конденсатор.At 1312, current flows through the semiconductor switches. For example, modulating, or opening and closing, semiconductor switches allow smaller discrete amounts of electric current to pass through the braking resistance. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. Such a change in the activity of the keys allows for continuous control of the braking of the mechanized system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long the current will be allowed to flow through the braking resistor. The longer the operating cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and withstands current. The use of solid-state switches in combination with brake resistors and contactor switches reduces sparking, wear and tear of discrete components, as well as a reduction in the number of moving parts, and therefore reduces production complexity and costs. In regenerative braking, dynamic braking, or a combination of the two, since the contactors are closed, other power sources can be bypassed. Accordingly, the current flows through the negative bus of the drive system to the capacitor.

На этапе 1314 ток поступает на конденсатор. Ток поступает по отрицательной шине. Например, отрицательная шина может быть соединена с полюсом конденсатора, который не соединен с положительной шиной. Ток подается по отрицательной шине через точку соединения конденсатора с преобразователем DC-AC.At 1314, current is supplied to the capacitor. Current flows through the negative bus. For example, the negative rail may be connected to a capacitor pole that is not connected to the positive rail. The current is supplied on the negative bus through the connection point of the capacitor to the DC-AC converter.

На этапе 1316 ток поступает на преобразователь DC-AC по отрицательной шине. К примеру, отри- 11 043071 цательный вывод преобразователя DC-AC может быть соединен с отрицательной шиной. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, необходимый для электродвигателя, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов.At 1316, current flows to the DC-AC converter on the negative rail. For example, the negative terminal of a DC-AC converter can be connected to the negative rail. The DC-AC converter can convert the DC to AC needed by the motor in regenerative braking, dynamic braking, or a combination of the two.

Ток поступает из преобразователя DC-AC на электродвигатель.Current flows from the DC-AC converter to the motor.

На этапе 1318 ток поступает в электродвигатель. К примеру, ток может поступать из преобразователя DC-AC по еще одной отрицательной шине. В качестве альтернативы, ток может проходить по той же отрицательной шине, к которой подключены остальные компоненты схемы. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов электродвигатель является источником электроэнергии для системы привода. В этом режиме система может работать в соответствии с требованиями, обеспечивая управляемое торможение и плавное замедление.At 1318, current is supplied to the motor. For example, current can be drawn from the DC-AC converter through another negative rail. Alternatively, the current can flow through the same negative rail that the rest of the circuit is connected to. In regenerative braking, dynamic braking, or a combination of the two, the electric motor is the source of power for the drive system. In this mode, the system can work as required, providing controlled braking and smooth deceleration.

В одном или нескольких вариантов выполнения предложена система привода, которая может содержать резистивные плечи цепи, соединенные с (а) преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя механизированной системы, и (b) источником электрического тока для питания электродвигателя и расположенные между ними.In one or more embodiments, a drive system is provided that may include resistive circuit legs connected to and between (a) a converter that converts electrical current for a motorized system motor and (b) a source of electrical current to power the motor.

Каждое плечо цепи может содержать тормозное сопротивление, соединенное с преобразователем. Каждое плечо цепи может содержать контактор, соединенный с тормозным сопротивлением так, что тормозное сопротивление расположен между преобразователем и контактором, и первый полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и тормозным сопротивлением. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или в комбинации двух этих режимов, рекуперативного торможения и режима реостатного торможения, рекуперированный электрический ток из электродвигателя может передаваться в тормозное сопротивление и рассеиваться в виде тепла.Each branch of the circuit may contain a braking resistor connected to the converter. Each leg of the circuit may include a contactor connected to a braking resistor such that the braking resistor is located between the converter and the contactor and a first semiconductor switch connected to the contactor such that the contactor is located between the first semiconductor switch and the braking resistor. In regenerative braking mode, dynamic braking mode, or a combination of these two modes, regenerative braking mode and dynamic braking mode, the regenerative electric current from the motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat.

Как вариант, каждый контактор может быть выполнен с возможностью индивидуального управления с коммутированием между (а) разомкнутым состоянием, в котором соответствующее тормозное сопротивление, соединенное с контактором, отключено от соответствующего узла цепи, и (b) замкнутым состоянием, в котором тормозное сопротивление, соответствующее этому контактору и соединенное с ним, подключено к соответствующему узлу контактора.Alternatively, each contactor may be configured to be individually controlled to switch between (a) an open state, in which the corresponding braking resistor connected to the contactor is disconnected from the corresponding circuit node, and (b) a closed state, in which the braking resistance corresponding to this contactor and connected to it is connected to the corresponding contactor assembly.

Как вариант, каждое тормозное сопротивление может быть выполнено с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий контактор находится в замкнутом состоянии. Как вариант, каждое тормозное сопротивление может быть выполнено с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий первый полупроводниковый ключ находится в замкнутом состоянии. Как вариант, каждый контактор может быть выполнен с возможностью обеспечения поступления по меньшей мере части рекуперированного тока из электродвигателя через конденсатор, когда контактор находится в разомкнутом состоянии. Как вариант, (а) один или несколько диодов или (b) второй полупроводниковый ключ могут быть соединены параллельно друг другу, а также контакторам и тормозным сопротивлениям, между источником электрического тока и преобразователем.Alternatively, each braking resistor may be configured to dissipate at least a portion of the regenerated electric current from the motor as heat when the respective contactor is in the closed state. Alternatively, each braking resistor may be configured to dissipate at least a portion of the regenerated electric current from the motor as heat when the respective first semiconductor switch is in the closed state. Alternatively, each contactor may be configured to allow at least a portion of the regenerated current from the motor to flow through the capacitor when the contactor is in the open state. Alternatively, (a) one or more diodes or (b) a second semiconductor switch may be connected in parallel to each other, as well as contactors and braking resistors, between the electric current source and the converter.

Как вариант, источник электрического тока может представлять собой одно или несколько из следующего: контактный рельс, контактную подвеску или устройство накопления электроэнергии. Как вариант, (а) одна или несколько индуктивностей, (b) один или несколько диодов или вторых полупроводниковых ключей, (с) контакторы и (d) тормозные сопротивления могут быть соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, the electrical current source may be one or more of the following: a conductor rail, a catenary, or an electrical energy storage device. Alternatively, (a) one or more inductors, (b) one or more diodes or second semiconductor switches, (c) contactors, and (d) braking resistors may be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена система привода, которая может содержать тормозное сопротивление, соединенное с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя механизированной системы, а также несколько плеч цепи, которые соединены с тормозным сопротивлением параллельно друг другу. Каждое плечо цепи может содержать первый полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и тормозным сопротивлением. В режиме рекуперативного или реостатного торможения механизированной системы рекуперированная энергия из электродвигателя механизированной системы может быть передана на тормозное сопротивление и рассеяна в виде тепла, в зависимости от того, замкнут ли (а) контактор или (b) первый полупроводниковый ключ.In yet another aspect of the present invention, a drive system is provided that may include a brake resistor connected to a converter that converts electrical current to a motor of a mechanized system, as well as several circuit legs that are connected to the brake resistor in parallel with each other. Each leg of the circuit may include a first semiconductor switch connected to a contactor such that the contactor is located between the first semiconductor switch and the braking resistor. In the regenerative or rheostatic braking mode of the motorized system, the regenerative energy from the motor of the motorized system can be transferred to the brake resistor and dissipated as heat, depending on whether (a) the contactor or (b) the first semiconductor switch is closed.

Как вариант, контакторы могут быть соединены параллельно друг другу между внебортовым источником электрического тока и тормозным сопротивлением. Как вариант, одна или несколько индуктивностей могут быть соединены параллельно друг с другом, а также с контакторами и тормозными сопротивлениями, между источником электрического тока и преобразователем. Как вариант,Alternatively, contactors may be connected in parallel to each other between an off-board electrical current source and a braking resistor. Alternatively, one or more inductors can be connected in parallel with each other, as well as with contactors and braking resistors, between the electric current source and the converter. As an option,

- 12 043071 (а) один или несколько диодов или (b) второй полупроводниковый ключ соединены параллельно друг с другом, а также с контакторами и тормозными сопротивлениями, между источником электрического тока и преобразователем.- 12 043071 (a) one or more diodes or (b) a second semiconductor switch are connected in parallel with each other, as well as with contactors and braking resistors, between the electric current source and the converter.

Как вариант, источник электрического тока может представлять собой одно или несколько из следующего: контактный рельс, контактную подвеску или устройство накопления электроэнергии. Как вариант, (а) индуктивности, (b) один или несколько диодов или вторых полупроводниковых ключей, (с) контакторы и (d) тормозные сопротивления могут быть соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, the electrical current source may be one or more of the following: a conductor rail, a catenary, or an electrical energy storage device. Alternatively, (a) inductors, (b) one or more diodes or second semiconductor switches, (c) contactors, and (d) braking resistors may be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier.

Как вариант, конденсатор может быть соединен с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, a capacitor can be connected to the converter in parallel with the alternator and the rectifier.

В одном или нескольких вариантах выполнения предложена система, которая может содержать две или большее количество индуктивностей, один или несколько первых полупроводниковых ключей и один или несколько вторых полупроводниковых ключей. Каждая индуктивность может быть расположена на борту механизированной системы и выборочно соединяться с внебортовым источником электроэнергии, а также с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя механизированной системы. В дополнение, каждая индуктивность может быть соединена с узлом цепи, расположенным между катодом первого полупроводникового ключа из одного или нескольких первых полупроводниковых ключей и (а) анодом диода или (b) эмиттером второго полупроводникового ключа из одного или нескольких вторых полупроводниковых ключей. Как анод, так и эмиттер может быть соединен с преобразователем, с контакторами, соединенными параллельно друг другу между источником первого электрического тока и преобразователем. Также, анод или эмиттер может быть соединен с тормозными сопротивлениями, соединенными параллельно друг другу, при этом каждый тормозное сопротивление соединен последовательно с отдельным контактором между этим контактором и преобразователем. Также, каждый анод может быть соединен с первым полупроводниковым ключом, соединенным с контактором так, что контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и тормозными сопротивлениями. В режиме рекуперативного торможения механизированной системы рекуперируемая из электродвигателя энергия может передаваться на тормозное сопротивление и рассеиваться в виде тепла, в зависимости от того, какие из контакторов или первых полупроводниковых ключей замкнуты.In one or more embodiments, a system is provided that may include two or more inductors, one or more first semiconductor switches, and one or more second semiconductor switches. Each inductor may be located on board the mechanized system and optionally connected to an off-board power source as well as a converter that converts the electrical current to the motor of the mechanized system. In addition, each inductor may be connected to a circuit node located between the cathode of the first semiconductor switch of one or more first semiconductor switches and (a) the anode of a diode or (b) the emitter of the second semiconductor switch of one or more second semiconductor switches. Both the anode and the emitter can be connected to the converter, with contactors connected in parallel to each other between the source of the first electric current and the converter. Also, the anode or emitter can be connected to brake resistors connected in parallel to each other, with each brake resistor connected in series with a separate contactor between this contactor and the converter. Also, each anode may be connected to a first semiconductor switch connected to a contactor such that the contactor is located between the first semiconductor switch and the brake resistors. In the regenerative braking mode of the mechanized system, the energy recovered from the electric motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on which of the contactors or the first semiconductor switches are closed.

Как вариант, два или большее количество индуктивностей и (а) диоды или (b) второй полупроводниковый ключ могут быть соединены параллельно с контакторами и тормозными сопротивлениями между источником электрического тока и преобразователем. Как вариант, источник электрического тока может представлять собой одно или несколько из следующего: контактный рельс, контактную подвеску или устройство накопления электроэнергии. Как вариант, (а) два или большее количество индуктивностей, (b) диоды или второй полупроводниковый ключ, (с) контакторы и (d) тормозные сопротивления могут быть соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, two or more inductors and (a) diodes or (b) a second semiconductor switch may be connected in parallel with contactors and braking resistors between the electrical current source and the converter. Alternatively, the electrical current source may be one or more of the following: a contact rail, a catenary, or an electrical energy storage device. Alternatively, (a) two or more inductors, (b) diodes or a second semiconductor switch, (c) contactors, and (d) braking resistors may be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier.

Как вариант, конденсатор может быть соединен с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, a capacitor can be connected to the converter in parallel with the alternator and the rectifier.

Выражения в единственном числе и такие выражения, как один, один из, или аналогичные им, включают также означаемые во множественном числе, если из контекста явно не следует обратное. Необязательно или Как вариант означает, что описанное далее событие или обстоятельство может как возникнуть, так и не возникнуть, и что описание включает случаи, в которых это событие возникает, а также случаи, в которых оно не возникает. Термины, указывающие на приближенные значения, в настоящем описании и в формуле изобретения могут применяться как модификаторы количественных выражений, значение которых может изменяться без изменения основной связанной с ними функции. Соответственно, значение, модифицированное таким термином, или терминами, как около, приблизительно и по существу, не ограничено точным приведенным значением. По меньшей мере в некоторых случаях термины, указывающие на приближенные значения, могут соответствовать точности приборов для измерения этих значений. В настоящем документе, в описании и в формуле изобретения, ограничения по диапазонам могут комбинироваться и/или использоваться взаимозаменяемо, при этом такие диапазоны могут быть определяемыми и включать все содержащиеся в них поддиапазоны, если только контекст или формулировка не указывает на обратное.Expressions in the singular and expressions such as one, one of, or the like also include plural meanings unless the context clearly indicates otherwise. Optional or Optional means that the event or circumstance described below may or may not occur, and that the description includes cases in which the event occurs as well as cases in which it does not occur. Terms indicating approximate values in the present description and in the claims can be used as modifiers of quantitative expressions, the meaning of which can be changed without changing the main function associated with them. Accordingly, the meaning modified by such a term, or terms such as about, approximately, and substantially, is not limited to the exact meaning given. In at least some cases, terms indicating approximate values may correspond to the accuracy of instruments for measuring these values. As used herein, in the specification and in the claims, range restrictions may be combined and/or used interchangeably, and such ranges may be definable and include all subranges contained therein, unless the context or wording indicates otherwise.

В данном документе использованы конкретные примеры. Они использованы для описания вариантов выполнения, включая лучший (по мнению авторов) вариант его осуществления, а также для обеспечения возможности его практического применения специалистами в данной области техники, включая создание и использование любых устройств или систем, или выполнение любых способов, входящих в состав настоящего изобретения. Объем правовой защиты настоящего изобретения определяется форму- 13 043071 лой изобретения и может включать другие примеры, которые могут быть найдены специалистами в данной области техники. Все такие дополнительные примеры попадают в объем правовой защиты формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, не отличающиеся от буквального описания в пунктах формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с незначительными отличиями от буквального описания в пунктах формулы изобретения.This document uses specific examples. They are used to describe options for implementation, including the best (in the opinion of the authors) option for its implementation, as well as to enable its practical application by specialists in this field of technology, including the creation and use of any devices or systems, or the implementation of any methods included in this inventions. The scope of the present invention is defined by the claims and may include other examples as may be found by those skilled in the art. All such additional examples fall within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal description in the claims, or if they include equivalent structural elements with minor differences from the literal description in the claims.

Claims (5)

1. Система привода, содержащая:1. A drive system comprising: по меньшей мере одно резистивное плечо цепи, соединенное с (а) преобразователем, который преобразует первый электрический ток для электродвигателя, и с (b) источником первого электрического тока для питания электродвигателя и расположенное между ними, при этом указанное по меньшей мере одно резистивное плечо цепи содержит:at least one resistive circuit arm connected to (a) a converter that converts the first electrical current for the electric motor, and (b) a source of the first electric current for powering the electric motor and located between them, while the specified at least one resistive circuit arm contains: тормозное сопротивление, соединенное с преобразователем, и контактор, соединенный последовательно с тормозным сопротивлением так, что тормозное сопротивление расположено между преобразователем и контактором;a brake resistor connected to the converter and a contactor connected in series with the brake resistor so that the brake resistor is located between the converter and the contactor; первый полупроводниковый ключ, соединенный с указанным по меньшей мере одним резистивным плечом цепи, и диод и/или второй полупроводниковый ключ, соединенный параллельно с указанным по меньшей мере одним резистивным плечом цепи и электрически связанный с указанным преобразователем, при этом в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или в комбинации этих двух режимов выполняется управление контактором, первым полупроводниковым ключом и диодом и/или вторым полупроводниковым ключом, чтобы подавать по меньшей мере часть рекуперированного электрического тока из электродвигателя на тормозное сопротивление для управления торможением с помощью электродвигателя.the first semiconductor switch connected to the specified at least one resistive circuit arm, and the diode and/or the second semiconductor switch connected in parallel with the specified at least one resistive circuit arm and electrically connected to the specified converter, while in the mode of regenerative braking, rheostatic braking or a combination of the two modes, the contactor, the first semiconductor switch and the diode and/or the second semiconductor switch are controlled to supply at least a portion of the regenerated electric current from the motor to the braking resistor to control braking by the motor. 2. Система по п.1, в которой контактор выполнен с возможностью индивидуального управления для коммутации между (а) разомкнутым состоянием, в котором соответствующее тормозное сопротивление, соединенное с контактором, отключено от соответствующего узла цепи, и (b) замкнутым состоянием, в котором тормозное сопротивление, соответствующее этому контактору и соединенное с ним, подключено к соответствующему узлу цепи, при этом указанный соответствующий узел цепи расположен между контактором и первым полупроводниковым ключом.2. The system of claim 1, wherein the contactor is individually controllable to switch between (a) an open state, in which the corresponding braking resistor connected to the contactor is disconnected from the corresponding circuit node, and (b) a closed state, in which a braking resistor corresponding to and connected to this contactor is connected to the corresponding circuit node, while said corresponding circuit node is located between the contactor and the first semiconductor switch. 3. Система по п.2, в которой тормозное сопротивление выполнено с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий контактор находится в замкнутом состоянии.3. The system of claim 2, wherein the braking resistor is configured to dissipate at least a portion of the regenerated electric current from the motor as heat when the respective contactor is in the closed state. 4. Система по п.2, в которой контактор выполнен с возможностью обеспечения прохождения по меньшей части мере рекуперированного электрического тока из электродвигателя через конденсатор, когда контактор находится в разомкнутом состоянии, при этом конденсатор расположен между указанным по меньшей мере одним резистивным плечом цепи и преобразователем и включен параллельно указанному по меньшей мере одному резистивному плечу цепи, указанному диоду и/или второму полупроводниковому ключу и указанному преобразователю.4. The system of claim 2, wherein the contactor is configured to allow at least a portion of regenerated electric current from the motor to pass through the capacitor when the contactor is in the open state, the capacitor being located between said at least one resistive circuit leg and the converter and connected in parallel with the specified at least one resistive arm of the circuit, the specified diode and/or the second semiconductor switch and the specified converter. 5. Система по п.1, в которой тормозное сопротивление выполнено с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий первый полупроводниковый ключ находится в замкнутом состоянии.5. The system of claim 1, wherein the braking resistor is configured to dissipate at least a portion of the regenerated electric current from the motor as heat when the corresponding first semiconductor switch is in the closed state.
EA202192212 2020-09-11 2021-09-08 DRIVE SYSTEM EA043071B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US63/077,267 2020-09-11
US17/458,166 2021-08-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA043071B1 true EA043071B1 (en) 2023-04-24

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8274173B2 (en) Auxiliary drive apparatus and method of manufacturing same
JP6567830B2 (en) Vehicle propulsion system having a multi-channel DC bus and method of manufacturing the same
US9975449B2 (en) Power conversion device
RU2397076C2 (en) System and method of power accumulation in hybrid propulsion system
US8550009B2 (en) Diesel-electric locomotive
JP5571275B2 (en) Double voltage electrical system
CN108306488B (en) Variable voltage converter for obtaining lower minimum step-up ratio
AU2022283719B2 (en) Drive system
US8047317B2 (en) System, vehicle, and method
JP2008312394A (en) Voltage conversion device
KR101099933B1 (en) A ISG DC-DC Converter Which has a Bypass Circuit
US10960769B2 (en) Onboard charging apparatus
JP3661630B2 (en) Hybrid vehicle drive device and control method thereof
JP2004336836A (en) Motor driving device
KR20090118712A (en) Regenerative control system method for the same
US20160194009A1 (en) Integrated traction system for locomotives
EA043071B1 (en) DRIVE SYSTEM
EA046400B1 (en) DRIVE SYSTEM
CN102574524A (en) Electric drive vehicle
KR102008752B1 (en) Vehicle power control device
JP6790551B2 (en) Power system for electric vehicles
KR101754574B1 (en) Improvement circuit of efficiency for electromagnetic retarder
JP2005094922A (en) Power supply system
WO2024095423A1 (en) Drive control device
KR20050054624A (en) Generating/discharging circuit of multiple voltage system in vehicle