RU117119U1 - POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE - Google Patents

POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE Download PDF

Info

Publication number
RU117119U1
RU117119U1 RU2011135391/11U RU2011135391U RU117119U1 RU 117119 U1 RU117119 U1 RU 117119U1 RU 2011135391/11 U RU2011135391/11 U RU 2011135391/11U RU 2011135391 U RU2011135391 U RU 2011135391U RU 117119 U1 RU117119 U1 RU 117119U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
traction
energy storage
converter
phase
link
Prior art date
Application number
RU2011135391/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Николаевич Малахов
Александр Александрович Сачков
Дмитрий Викторович Попов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационного развития Синара - Транспортные машины" (ООО "Центр инновационного развития СТМ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационного развития Синара - Транспортные машины" (ООО "Центр инновационного развития СТМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационного развития Синара - Транспортные машины" (ООО "Центр инновационного развития СТМ"
Priority to RU2011135391/11U priority Critical patent/RU117119U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU117119U1 publication Critical patent/RU117119U1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

Полезная модель направлена на уменьшение расхода топлива дизелем в переходных режимах за счет снижения их интенсивности.The utility model is aimed at reducing diesel fuel consumption in transient conditions by reducing their intensity.

Указанный технический результат достигается тем, что энергоустановка локомотива содержит асинхронные трехфазные тяговые электродвигатели, тяговый синхронный генератор, неуправляемые тяговые выпрямительные установки, редукторы, ведущие оси, ДВС, вал которого механически сопряжен с валом тягового синхронного генератора через передаточный элемент в виде муфты, суперконденсаторный накопитель электроэнергии, выполненный в виде модуля и введенный в звено постоянного напряжения, аккумуляторные накопители электроэнергии, соединенные со звеном постоянного напряжения через преобразователь накопителей электроэнергии. Кроме того, в звено постоянного напряжения введен повышающий преобразователь, выходы которого соединены с выводами модуля суперконденсаторов, входами тяговых трехфазных преобразователей, тормозных прерывателей и преобразователя накопителей электроэнергии, а входы - с выходами неуправляемых тяговых выпрямительных установок, которые, в свою очередь, последовательно соединены между собой. Энергоустановка содержит тормозные прерыватели и тормозные резисторы, при этом выходы тормозных прерывателей соединены с тормозными резисторами. Энергоустановка содержит микропроцессорную систему управления, вход которой связан с измерительными устройствами, в том числе с устройством измерения линейных токов тяговых асинхронных трехфазных двигателей, напряжения в звене постоянного напряжения, угловой скорости вращения роторов тяговых асинхронных трехфазных двигателей. The specified technical result is achieved by the fact that the locomotive’s power plant contains asynchronous three-phase traction electric motors, a synchronous traction generator, uncontrolled traction rectifier units, gearboxes, drive axles, an internal combustion engine, the shaft of which is mechanically coupled to the traction synchronous generator shaft through a transmission element in the form of a coupling, a supercapacitor energy storage device made in the form of a module and introduced into the DC link, battery power storage connected to DC link through a converter of energy storage devices. In addition, a step-up converter is introduced into the DC link, the outputs of which are connected to the terminals of the supercapacitor module, the inputs of the traction three-phase converters, the brake choppers and the converter of the energy storage devices, and the inputs to the outputs of the uncontrolled traction rectifier units, which, in turn, are connected in series between by myself. The power plant contains brake choppers and brake resistors, while the outputs of the brake choppers are connected to the brake resistors. The power plant contains a microprocessor control system, the input of which is connected to measuring devices, including a device for measuring linear currents of traction asynchronous three-phase motors, voltage in the DC link, angular rotation speed of rotors of traction asynchronous three-phase motors.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к силовым установкам локомотивов с приводом переменно-переменного тока.The utility model relates to the field of railway transport, namely to power plants of locomotives with alternating current drive.

Известна комбинированная энергоустановка с молекулярным накопителем электроэнергии (RU 2182383 С1).Known combined power plant with a molecular energy storage device (RU 2182383 C1).

Согласно изобретению в состав энергоустановки входят приводной двигатель, механически сопряженный через редуктор или мультипликатор с генератором переменного тока, к выводам которого подключены стационарный потребитель переменного тока и управляемый выпрямитель, соединенный через управляемый размыкатель с обратимым инвертором, к выходу которого подключен импульсный потребитель переменного тока. К выходу управляемого выпрямителя подключены импульсный потребитель постоянного тока с управляемым выключателем и система накопления энергии, выполненная из последовательно соединенных молекулярного накопителя электроэнергии и зарядно-разрядного устройства, состоящего из обратного диода, параллельно которому подключены соединенные последовательно тиристор и первый токоограничивающий резистор, при этом управляющий электрод тиристора через конденсатор и второй токоограничивающий резистор подключен к вспомогательному потребителю постоянного тока.According to the invention, the power plant includes a drive motor mechanically coupled through a gearbox or a multiplier with an alternating current generator, to the terminals of which a stationary alternating current consumer is connected and a controlled rectifier connected through a controlled opening to a reversible inverter, to the output of which a pulsed alternating current consumer is connected. A pulsed DC consumer with a controllable switch and an energy storage system made up of a series-connected molecular energy storage device and a charge-discharge device consisting of a reverse diode connected in series to a thyristor and a first current-limiting resistor are connected to the output of a controlled rectifier, while the control electrode the thyristor through a capacitor and a second current-limiting resistor is connected to the auxiliary consumer w DC.

Недостатком известной комбинированной энергоустановки является то, что в процессе зарядки/разрядки происходят потери энергии, обусловленные наличием зарядно-разрядного устройства.A disadvantage of the known combined power plant is that during the charging / discharging process energy losses occur due to the presence of a charge-discharge device.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для управления силовой локомотивной установкой (RU 2419563 C1). Силовая локомотивная установка содержит ДВС, генератор, тяговый выпрямитель, тяговые электродвигатели, редукторы, ведущие оси. Имеется управляющее устройство, в которое дополнительно введены устройство накопления электрической энергии, преобразователь и регулятор тока и напряжения, измерительные устройства, предназначенные для обеспечения обратной связи по необходимым параметрам, и два запирающих устройства.The closest technical solution to the claimed utility model is a device for controlling a power locomotive installation (RU 2419563 C1). Power locomotive installation contains ICE, generator, traction rectifier, traction motors, gearboxes, drive axles. There is a control device, in which an electric energy storage device, a converter and a current and voltage regulator, measuring devices designed to provide feedback on the necessary parameters, and two locking devices are additionally introduced.

Недостатком известного технического решения является то, что процессы приема и отдачи энергии накопителем сопровождаются потерей части этой энергии в преобразователе.A disadvantage of the known technical solution is that the processes of reception and return of energy by the drive are accompanied by the loss of part of this energy in the converter.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является уменьшение расхода топлива дизелем в переходных режимах за счет снижения их интенсивности.The technical result of the claimed utility model is to reduce diesel fuel consumption in transient conditions by reducing their intensity.

Заявленный технический результат достигается тем, что в известной энергоустановке локомотива с комбинированным накопителем электроэнергии, состоящей из тяговых электродвигателей, тягового синхронного генератора, тяговой выпрямительной установки, редукторов, ведущих осей, устройства накопления электроэнергии, микропроцессорной системы управления с устройствами измерения тока и напряжения, ДВС, вал которого механически сопряжен с валом тягового синхронного генератора через передаточный элемент в виде муфты, новым является то, что энергоустановка локомотива дополнительно содержит накопитель электроэнергии, который выполнен в виде суперконденсаторов и введен в звено постоянного напряжения, аккумуляторные накопители электроэнергии, тяговые трехфазные преобразователи, к которым подсоединены тяговые электродвигатели, выполненные асинхронными, трехфазными, тормозные прерыватели, тормозные резисторы, дополнительную тяговую выпрямительную установку, преобразователь аккумуляторных накопителей электроэнергии, а также повышающий преобразователь, который введен в звено постоянного напряжения; при этом предпочтительно: выполнение тяговых выпрямительных установок неуправляемыми, при этом их выходы соединены последовательно между собой и с входом повышающего преобразователя напряжения; соединение выходов тягового синхронного генератора с входами неуправляемых выпрямительных установок; объединение суперкондесаторов в модуль; объединение аккумуляторных накопителей электроэнергии в модуль; соединение выхода преобразователя накопителей электроэнергии с входом модуля аккумуляторных накопителей электроэнергии; соединение выхода повышающего преобразователя с выводами модуля суперконденсаторов, входами тяговых трехфазных преобразователей, тормозных прерывателей и преобразователя накопителей электроэнергии; соединение выходов тормозных прерывателей с тормозными резисторами; ввод в систему управления устройств измерения линейных токов асинхронных трехфазных тяговых электродвигателей, напряжения в звене постоянного напряжения, угловой скорости вращения роторов асинхронных трехфазных тяговых электродвигателей, при этом устройства измерения соединены выходами с микропроцессорной системой управления.The claimed technical result is achieved by the fact that in a known power plant of a locomotive with a combined energy storage device consisting of traction motors, a synchronous traction generator, a traction rectifier installation, gearboxes, drive axles, an electric energy storage device, a microprocessor control system with current and voltage measuring devices, internal combustion engines, the shaft of which is mechanically coupled to the shaft of the synchronous traction generator through a transmission element in the form of a clutch, new is that The locomotive locomotive installation additionally contains an electric storage device, which is made in the form of supercapacitors and introduced into the DC link, battery electric storage devices, three-phase traction converters, to which traction electric motors made asynchronous, three-phase, brake choppers, brake resistors, additional traction rectifier installation, converter are connected battery power storage, as well as a boost converter, which is introduced in veno DC voltage; while it is preferable: the execution of traction rectifier installations uncontrollable, while their outputs are connected in series with each other and with the input of the step-up voltage converter; connection of outputs of a synchronous traction generator with inputs of uncontrolled rectifier units; combining supercapacitors into a module; combining battery power storage in a module; connection of the output of the converter of electric energy storage devices with the input of the module of battery electric energy storage devices; connection of the output of the boost converter with the terminals of the supercapacitor module, the inputs of the three-phase traction converters, brake choppers and the drive of electric energy storage; connection of outputs of brake choppers with brake resistors; input to the control system of measuring devices for linear currents of asynchronous three-phase traction electric motors, voltage in the DC link, angular speed of rotation of rotors of asynchronous three-phase traction electric motors, while the measuring devices are connected by outputs to a microprocessor control system.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, обусловлен тем, что в звено постоянного напряжения введен модуль суперконденсаторов, связанный выходами с повышающим преобразователем с одной стороны, и с входами тяговых трехфазных преобразователей с другой стороны, без использования зарядно-разрядного преобразователя. Это позволяет при изменении мощности нагрузки, транслируемой через тяговые преобразователи к тяговым двигателям в относительно небольших пределах, не менять мощность на валу ДВС, обеспечивая большую временную долю работы ДВС в установившемся режиме, Это, с одной стороны, приводит к уменьшению расхода топлива, за счет снижения доли времени работы ДВС в переходных режимах, и, с другой стороны, исключает необходимость использования энергии аккумуляторного накопителя для этой цели, увеличивая его ресурс.The technical result, which is claimed by the claimed utility model, is due to the fact that a supercapacitor module is connected to the DC link connected by outputs with a boost converter on the one hand, and with inputs of three-phase traction converters on the other hand, without using a charge-discharge converter. This allows you to not change the power on the ICE shaft when changing the load power transmitted through the traction converters to the traction motors in relatively small limits, providing a large temporary share of the ICE operation in the steady state. This, on the one hand, leads to a decrease in fuel consumption, due to reducing the share of the internal combustion engine’s operating time in transient conditions, and, on the other hand, eliminates the need to use the energy of the storage battery for this purpose, increasing its resource.

Кроме того, исключаются потери электроэнергии, связанные с работой зарядно-разрядного устройства при колебаниях мощности нагрузки в этих небольших пределах. Ввод в энергоустановку повышающего преобразователя напряжения позволяет снизить удельный расход топлива при работе тяговых двигателей с мощностью меньшей, чем предельная мощность при данной скорости вращения ротора, за счет использования возможности поддерживать частоту вращения ДВС на уровне, соответствующем минимальному удельному расходу топлива, и увеличения выпрямленного напряжения тягового синхронного генератора, подаваемого на входы тяговых преобразователей посредством повышающего преобразователя до уровня, необходимого для питания асинхронных тяговых двигателей.In addition, energy losses associated with the operation of the charge-discharge device during load power fluctuations in these small limits are eliminated. The introduction of a step-up voltage converter into the power plant allows to reduce specific fuel consumption during operation of traction engines with a power lower than the maximum power at a given rotor speed, due to using the ability to maintain the engine speed at a level corresponding to the minimum specific fuel consumption, and increase the rectified traction voltage synchronous generator supplied to the inputs of the traction converters by means of a boost converter to the level required A power asynchronous traction motors.

Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами.The claimed utility model is illustrated by graphic materials.

На фиг.1 приведена блок-схема заявленной энергоустановки локомотива с комбинированным накопителем энергии;Figure 1 shows a block diagram of the claimed power plant locomotive with a combined energy storage;

На фиг.2 приведены электромеханические характеристики ТЭД (зависимости напряжения и момента от скорости вращения ротора, U(n) и М(n), соответственно);Figure 2 shows the electromechanical characteristics of the TED (voltage and torque versus rotor speed, U (n) and M (n), respectively);

На фиг.3 приведены характеристики тягового синхронного генератора (зависимость выпрямленного напряжения от скорости вращения вала генератора, U(n)) и тепловозная характеристика ДВС (зависимость мощности на валу ДВС от скорости вращения при минимальном удельном расходе топлива, Р(n))Figure 3 shows the characteristics of the synchronous traction generator (the dependence of the rectified voltage on the rotation speed of the generator shaft, U (n)) and the diesel engine characteristic (the dependence of the power on the ICE shaft on the rotation speed at the minimum specific fuel consumption, P (n))

На фиг.4 приведены зависимости суммарной мощности тяговых двигателей (РД), Мощности на валу ДВС (РДВС), напряжения в звене постоянного напряжения U от времени.Figure 4 shows the dependence of the total power of the traction motors (R D ), the power on the ICE shaft (R ICE ), the voltage in the DC link U from time to time.

Энергоустановка содержит: двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 1, механически сопряженный через муфту 2 с тяговым синхронным генератором 3, две соединенные последовательно неуправляемые тяговые выпрямительные установки 4.1, 4.2, входы которых соединены с выходами тягового синхронного генератора, повышающий преобразователь 5, введенный в звено постоянного напряжения 6, тяговые асинхронные трехфазные двигатели 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, соединенные с тяговыми трехфазными преобразователями 8.1, 8.2, введенные в звено постоянного напряжения суперконденсаторы, предпочтительно выполненные в виде модуля 9, аккумуляторные накопители электроэнергии, предпочтительно выполненные в виде модуля 10, вход которого соединен с выходом преобразователя 11, тормозные резисторы 12.1, 12.2, входы которых соединены с выходами тормозных прерывателей 13.1, 13.2., устройства измерения линейных токов тяговых асинхронных трехфазных двигателей 14.1, 14.2, устройство измерения напряжения в звене постоянного напряжения (15), устройства измерения угловой скорости вращения роторов тяговых асинхронных трехфазных электродвигателей 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, выходами соединенных с микропроцессорной системой управления (17). Двигатель внутреннего сгорания предпочтительно выполнен в виде дизеля.The power plant contains: an internal combustion engine (ICE) 1 mechanically coupled through a coupling 2 to a traction synchronous generator 3, two series-connected uncontrolled traction rectifier units 4.1, 4.2, the inputs of which are connected to the outputs of the traction synchronous generator, a boost converter 5 introduced into the DC link voltage 6, traction asynchronous three-phase motors 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, connected to the traction three-phase converters 8.1, 8.2, supercapacitors introduced into the DC link, preferably made in the form of module 9, storage batteries of electric energy, preferably made in the form of module 10, the input of which is connected to the output of the converter 11, brake resistors 12.1, 12.2, the inputs of which are connected to the outputs of the brake choppers 13.1, 13.2., devices for measuring linear currents of asynchronous traction three-phase motors 14.1, 14.2, a device for measuring voltage in a DC link (15), devices for measuring the angular velocity of rotation of rotors of traction asynchronous three-phase electric motors 16.1 , 16.2, 16.3, 16.4, outputs connected to a microprocessor control system (17). The internal combustion engine is preferably made in the form of a diesel engine.

Энергоустановка (фиг.1) работает следующим образом.Power installation (figure 1) works as follows.

При вращении вала ДВС 1 мощность, через устройство сопряжения в виде муфты 2 передается на вал тягового синхронного генератора 3. Напряжение, генерируемое в двух трехфазных обмотках генератора, выпрямляется двумя неуправляемыми выпрямительными установками, 4.1, 4.2, соединенными последовательно. Выпрямленное напряжение повышается преобразователем 5, введенным в звено постоянного напряжения, до величины, соответствующей номинальному напряжению асинхронных тяговых электродвигателей 6.1, 6.2, 6.3, 6.4. Напряжение повышается в зависимости от скорости вращения роторов асинхронных тяговых электродвигателей и величины мощности, потребной на тягу. При этом частота вращения вала ДВС и, соответственно, вала тягового синхронного генератора устанавливаются в соответствии с мощностью, потребной на тягу, что позволяет эксплуатировать ДВС в режиме с минимальным расходом топлива на единицу выработанной энергии.When the engine 1 shaft rotates, power is transmitted through the coupling device in the form of a clutch 2 to the shaft of the synchronous traction generator 3. The voltage generated in the two three-phase windings of the generator is rectified by two uncontrolled rectifier units, 4.1, 4.2, connected in series. The rectified voltage is increased by the converter 5, introduced into the DC link, to a value corresponding to the rated voltage of asynchronous traction motors 6.1, 6.2, 6.3, 6.4. The voltage increases depending on the speed of rotation of the rotors of asynchronous traction electric motors and the amount of power required for traction. In this case, the rotational speed of the internal combustion engine shaft and, accordingly, the synchronous traction generator shaft are set in accordance with the power required for traction, which allows the internal combustion engine to be operated in a mode with a minimum fuel consumption per unit of energy generated.

Например (Фиг 2), при работе тяговых двигателей в точке А с суммарной мощностью 585 кВт, с частотой вращения роторов 700 об/мин и моментами на их валах 1,0 кНм, составляющем 50% от момента 2 кНм в точке В, потребная для тяги мощность на валу ДВС, (с учетом общего КПД генератора, повышающего преобразователя, тяговых преобразователей и тяговых двигателей 0,85) составляет 690 кВт (Фиг 3). При этом частота вращения вала ДВС, при которой обеспечивается минимальный удельный расход топлива для этой мощности, составляет 940 об/мин. Поскольку выпрямленное напряжение генератора при оборотах 940 об/мин составляет 690 В, что меньше, чем необходимо для формирования тяговыми преобразователями достаточного для работы тяговых двигателей напряжения 860 В, производится увеличение напряжения в звене постоянного напряжения посредством повышающего преобразователя до уровня 1100 В, который достаточен для формирования, посредством тяговых преобразователей, необходимого по величине напряжения питания тяговых двигателей. При этом частота вращения вала ДВС поддерживается на уровне 940 об/мин, обеспечивающем минимальный удельный расход топлива для данной, потребной на тягу, мощности 690 кВт. Управление повышающим преобразователем осуществляется микропроцессорной системой управления (МПСУ), оценивающей по показаниям измерительных устройств в цепях тяговых двигателей токи, напряжения, а также, угловые скорости вращения роторов тяговых двигателей. По измеренным показателям МПСУ оценивает мощность, затрачиваемую на тягу и величину напряжения в звене постоянного напряжения, необходимую для формирования трехфазных напряжений питания тяговых двигателей. В случае, если величина вырабатываемого генератором напряжения при требуемом уровне мощности не достаточна для формирования трехфазных напряжений для питания тяговых двигателей, МПСУ управляет работой повышающего преобразователя таким образом, что напряжение в звене постоянного напряжения достигает необходимого уровня.For example (Fig 2), when the traction motors are operating at point A with a total power of 585 kW, with a rotor speed of 700 rpm and moments on their shafts of 1.0 kNm, which is 50% of the moment 2 kNm at point B, required for traction power on the internal combustion engine shaft, (taking into account the overall efficiency of the generator, boost converter, traction converters and traction motors 0.85) is 690 kW (Fig 3). At the same time, the engine speed of rotation of the engine, at which the minimum specific fuel consumption for this power is provided, is 940 rpm. Since the rectified generator voltage at 940 rpm is 690 V, which is less than necessary for the traction converters to generate a voltage of 860 V sufficient for the traction motors to work, the voltage in the DC link is increased by means of a boost converter to a level of 1100 V, which is sufficient for the formation, by means of traction converters, of the required supply voltage of traction motors. At the same time, the engine speed of the internal combustion engine is maintained at 940 rpm, providing the minimum specific fuel consumption for a given power required for traction, 690 kW. The step-up converter is controlled by a microprocessor control system (MPSU), which estimates currents, voltages, and also the angular rotational speeds of the rotors of the traction motors by the readings of the measuring devices in the circuits of the traction motors. According to the measured indicators, the MPSU estimates the power spent on traction and the voltage value in the DC link, necessary for the formation of three-phase supply voltages of the traction motors. In the event that the voltage generated by the generator at the required power level is not sufficient to generate three-phase voltages to power the traction motors, the MPSU controls the operation of the boost converter so that the voltage in the DC link reaches the required level.

Выходное напряжение повышающего преобразователя конвертируется тяговыми трехфазными преобразователями в систему трехфазных напряжений переменной частоты для питания тяговых асинхронных трехфазных двигателей.The output voltage of the boost converter is converted by three-phase traction converters into a variable-frequency three-phase voltage system for powering three-phase asynchronous traction motors.

При относительно кратковременных и не больших колебаниях мощности тяговых электродвигателей, которые непрерывно сопровождают процесс реализации силы тяги, благодаря непосредственно введенному в звено постоянного напряжения модулю суперконденсаторов, обеспечивается неизменность мощности на валу ДВС и снижение, в связи с этим, расхода топлива, вызванное уменьшением времени работы ДВС в переходных режимах.With relatively short-term and not large fluctuations in the power of traction electric motors, which continuously accompany the process of realizing traction, thanks to the supercapacitor module directly introduced into the DC link, the power on the ICE shaft is unchanged and fuel consumption is reduced due to the reduced operating time ICE in transient conditions.

Например (Фиг 4),For example (Fig 4),

при колебаниях суммарной мощности тяговых двигателей в пределах от плюс 10 до минус 10 кВт относительно среднего уровня 300 кВт за время около 1,5 с., обеспечивается неизменность мощности на валу ДВС (352 кВт) за счет использования энергии суперконденсаторного накопителя. При этом, напряжение в звене постоянного напряжения поддерживается на среднем уровне, достаточном для формирования, посредством тяговых преобразователей, напряжения питания тяговых двигателей 550 В,with fluctuations in the total power of traction engines ranging from plus 10 to minus 10 kW relative to the average level of 300 kW for a time of about 1.5 s., the power on the ICE shaft (352 kW) remains constant due to the use of supercapacitor storage energy. At the same time, the voltage in the DC link is maintained at an average level sufficient to form, by means of traction converters, a supply voltage of traction motors of 550 V,

При торможении локомотива тяговые двигатели переводятся в генераторный режим. Энергия, вырабатываемая тяговыми асинхронными электродвигателями, транслируется в звено постоянного напряжения и накапливается в модуле аккумуляторных накопителей энергии посредством преобразователя. В случае, если аккумуляторный накопитель полностью заряжен, излишек генерируемой энергии выделяется в виде тепла в тормозных резисторах посредством тормозных прерывателей. При относительно более длительных и существенных колебаниях тяговой мощности компенсация дефицита энергии или ее избыток компенсируется аккумуляторным накопителем энергии посредством преобразователя накопителей энергии.When braking a locomotive, traction motors are put into generator mode. The energy generated by traction asynchronous electric motors is transmitted to the DC link and is accumulated in the battery storage energy module by means of a converter. In the event that the battery is fully charged, excess generated energy is generated in the form of heat in the brake resistors by means of brake choppers. With relatively longer and more significant fluctuations in the traction power, the compensation of the energy deficit or its excess is compensated by the battery energy storage device through the energy storage converter.

Claims (7)

1. Энергоустановка локомотива с комбинированным накопителем электроэнергии, состоящая из тяговых электродвигателей, тягового синхронного генератора, тяговой выпрямительной установки, редукторов, ведущих осей, устройства накопления электроэнергии, микропроцессорной системы управления с устройствами измерения тока и напряжения, причем устройства измерения соединены выходами с микропроцессорной системой управления, ДВС, вал которого механически сопряжен с валом тягового синхронного генератора через передаточный элемент в виде муфты, отличающаяся тем, что дополнительно содержит накопитель электроэнергии, при этом накопитель электроэнергии выполнен в виде суперконденсаторов и введен в звено постоянного напряжения, аккумуляторные накопители электроэнергии, соединенные со звеном постоянного напряжения через преобразователь накопителей электроэнергии, дополнительную тяговую выпрямительную установку, тяговые трехфазные преобразователи, к которым подсоединены тяговые электродвигатели, выполненные асинхронными трехфазными, тормозные прерыватели, тормозные резисторы, преобразователь аккумуляторных накопителей электроэнергии, а также введенный в звено постоянного напряжения повышающий преобразователь, выходы которого соединены с выводами суперконденсаторов, входами тяговых трехфазных преобразователей, тормозных прерывателей и преобразователя накопителей электроэнергии, а входы - с выходами тяговых выпрямительных установок, которые, в свою очередь, соединены последовательно между собой.1. Power plant of a locomotive with a combined electric energy storage device, consisting of traction motors, a synchronous traction generator, a traction rectifier installation, gearboxes, drive axles, an electric energy storage device, a microprocessor control system with current and voltage measuring devices, the measurement devices being connected by outputs to a microprocessor control system , ICE, the shaft of which is mechanically mated with the shaft of the traction synchronous generator through a transmission element in the form of a coupling characterized in that it further comprises an electric energy storage device, wherein the electric energy storage device is made in the form of supercapacitors and introduced into the DC voltage link, battery electric energy storage devices connected to the DC voltage link through the electric energy storage converter, an additional traction rectifier installation, three-phase traction converters to which traction motors made by three-phase asynchronous, brake choppers, brake rubber are connected tori, a converter of accumulator energy storage devices, and also a step-up converter introduced into the DC link, the outputs of which are connected to the terminals of supercapacitors, inputs of traction three-phase converters, brake choppers and converter of energy stores, and the inputs to the outputs of traction rectifier units, which, in turn are connected in series with each other. 2. Энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что тяговые выпрямительные установки выполнены неуправляемыми.2. Power installation according to claim 1, characterized in that the traction rectifier installation is made uncontrollable. 3. Энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что суперконденсаторы объединены в модуль.3. The power plant according to claim 1, characterized in that the supercapacitors are integrated into a module. 4. Энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что аккумуляторные накопители электроэнергии объединены в модуль.4. Power installation according to claim 1, characterized in that the storage batteries of electricity are combined in a module. 5. Энергоустановка по п.4, отличающаяся тем, что выход преобразователя накопителей электроэнергии соединен с входом модуля аккумуляторных накопителей электроэнергии.5. The power plant according to claim 4, characterized in that the output of the converter of energy storage is connected to the input of the module of storage energy. 6. Энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что выходы тормозных прерывателей соединены с тормозными резисторами.6. Power installation according to claim 1, characterized in that the outputs of the brake choppers are connected to the brake resistors. 7. Энергоустановка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройства измерения линейных токов тяговых асинхронных трехфазных электродвигателей, напряжения в звене постоянного напряжения, угловой скорости вращения роторов асинхронных трехфазных тяговых электродвигателей.
Figure 00000001
7. Power plant according to claim 1, characterized in that it further comprises a device for measuring linear currents of traction asynchronous three-phase electric motors, voltage in the DC link, the angular speed of rotation of the rotors of asynchronous three-phase traction motors.
Figure 00000001
RU2011135391/11U 2011-08-24 2011-08-24 POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE RU117119U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135391/11U RU117119U1 (en) 2011-08-24 2011-08-24 POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135391/11U RU117119U1 (en) 2011-08-24 2011-08-24 POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU117119U1 true RU117119U1 (en) 2012-06-20

Family

ID=46681301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011135391/11U RU117119U1 (en) 2011-08-24 2011-08-24 POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU117119U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192347U1 (en) * 2019-02-11 2019-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" DUAL FOOD ELECTRIC POWER STATION WITH HYBRID ENERGY STORAGE
RU213549U1 (en) * 2022-04-22 2022-09-15 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" Electromechanical AC-AC transmission for a hybrid shunting diesel locomotive

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192347U1 (en) * 2019-02-11 2019-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" DUAL FOOD ELECTRIC POWER STATION WITH HYBRID ENERGY STORAGE
RU213549U1 (en) * 2022-04-22 2022-09-15 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" Electromechanical AC-AC transmission for a hybrid shunting diesel locomotive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105691610B (en) For helicopter hybrid power system and there is its helicopter
AU2011325855B2 (en) AC drive system for a vehicle
RU2014108201A (en) ACCUMULATOR ELECTRIC HYBRID DRIVE FOR HARVEST
CN104660129B (en) Switch reluctance wind driven generator control system and method
US20140049229A1 (en) Power generation unit driver, power generation unit and energy output equipment in power grid
CN103166220B (en) A kind of off-grid type Stirling electric power system structure and control method
RU2509002C2 (en) Electric transmission of ac traction vehicle power
CN104993580B (en) Oil electricity mixed DC electric supply installation
RU159413U1 (en) WIND POWER PLANT
TW201249073A (en) Enclosed energy multi-circulation system and operating method thereof
CN105763114A (en) Control method of duplex-winding asynchronous-motor alternating current and direct current starting power generation system
CN106602611B (en) Wind power system based on single-quadrant converter flux weakening control and operation method thereof
RU117119U1 (en) POWER INSTALLATION OF A LOCOMOTIVE WITH A COMBINED ELECTRIC POWER STORAGE
RU192315U1 (en) AUTONOMOUS ELECTRIC UNIT
CN204498036U (en) A kind of excitation unit of double-fed wind power generator
RU2770526C1 (en) Wind power plant
Gupta et al. Inbuilt charging system of electric vehicles through generator installed on the rear shaft of the vehicle
CN113852318B (en) New energy power generation direct-drive system
RU150254U1 (en) DC POWER SUPPLY OF AUTONOMOUS VEHICLE VEHICLE
RU185883U1 (en) Wind power plant
WO2010118905A2 (en) Apparatus for injecting current
CN204349695U (en) Multifunctional generating unit
RU2573576C2 (en) Dc power supply device for self-contained transport vehicle
Bienaime et al. Energetic macroscopic representation of an electric network embedded in a helicopter
CN203151093U (en) Off-grid Stirling power supply system structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200825