RU165779U1 - VEHICLE (STACKING CRANE) - Google Patents

VEHICLE (STACKING CRANE) Download PDF

Info

Publication number
RU165779U1
RU165779U1 RU2016116071/11U RU2016116071U RU165779U1 RU 165779 U1 RU165779 U1 RU 165779U1 RU 2016116071/11 U RU2016116071/11 U RU 2016116071/11U RU 2016116071 U RU2016116071 U RU 2016116071U RU 165779 U1 RU165779 U1 RU 165779U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
vehicle
control
power
electric
Prior art date
Application number
RU2016116071/11U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Байда
Александр Александрович Белоусов
Станислав Робертович Лолейт
Алексей Михайлович Титов
Станислав Николаевич Флоренцев
Original Assignee
Сергей Викторович Байда
Александр Александрович Белоусов
Станислав Робертович Лолейт
Алексей Михайлович Титов
Станислав Николаевич Флоренцев
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 Сергей Викторович Байда, Александр Александрович Белоусов, Станислав Робертович Лолейт, Алексей Михайлович Титов, Станислав Николаевич Флоренцев filed Critical Сергей Викторович Байда
Priority to RU2016116071/11U priority Critical patent/RU165779U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU165779U1 publication Critical patent/RU165779U1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B29/00Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/13Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using AC generators and AC motors
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

1. Транспортное средство, содержащее несущую часть с установленными на ней посредством элементов крепления органами управления транспортным средством и его оборудованием, приводными элементами движителей, вспомогательными приводными элементами и элементами силовой и управляющей электроники, контроллером верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанным с системой управления транспортным средством, и отображения информации и контроллером двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, а также узлами системы принудительного охлаждения вышеперечисленных элементов, электрической схемой питания потребителей электроэнергии, отличающееся тем, что вспомогательные приводные элементы включают в себя электроприводы рабочих механизмов, установленных посредством элементов крепления на борту транспортного средства, приводные элементы движителей представляют собой тяговые асинхронные электрические машины переменного тока, а элементы силовой и управляющей электроники представляют собой соответственно электрически соединенные тяговые преобразователи на основе интегрированных интеллектуальных IGBT-модулей, преобразователи постоянного напряжения звена постоянного тока в постоянное и переменное стабилизированное напряжение и цифровые системы управления на основе контроллеров для векторного управления асинхронными электрическими машинами и управления бортовыми потребителями, причем элементы силовой электроники выполнены с возможностью электрического соединения с приводными элементами движителей, вспомогательными приводными элементами и бортовыми потребителями1. A vehicle comprising a carrier part with vehicle controls and equipment installed thereon by fastening elements, drive elements of propulsion devices, auxiliary drive elements and power and control electronics elements, a top-level controller for controlling power flows and traction associated with the system vehicle control, and information display and the controller of the internal combustion engine of the vehicle, as well as system nodes Compulsory cooling of the above elements by an electric circuit for power consumers, characterized in that the auxiliary drive elements include electric drives of operating mechanisms installed by means of fasteners on board the vehicle, drive elements of propulsors are traction asynchronous electric AC machines, and power elements and control electronics are respectively electrically connected traction converters Indicators based on integrated intelligent IGBT modules, DC-DC converters of DC link to direct and alternating voltage stabilized and digital control systems based on controllers for vector control of asynchronous electric machines and control on-board consumers, and power electronics elements are made with the possibility of electrical connection with drive propulsion elements, auxiliary drive elements and on-board consumers

Description

Область техникиTechnical field

Настоящая полезная модель относится к транспортному средству, преимущественно рельсовому (например: кран укладочный или путеукладчик, передвижная лаборатория), а также может относиться и к колесным, гусеничным транспортным средствам (например: фронтальные погрузчики, многоосные тягачи, автокраны, бурильно-крановые машины и многие другие).This utility model relates to a vehicle, mainly a rail vehicle (for example: a stacking crane or a track loader, a mobile laboratory), and can also apply to wheeled, tracked vehicles (for example: frontal loaders, multi-axle tractors, truck cranes, crane machines and many others).

Уровень техникиState of the art

Многие транспортные средства такого типа, в частности рельсовые, оснащаются механической или гидромеханической трансмиссией. Такие трансмиссии, наряду с достоинствами имеют ряд существенных недостатков, такие как высокая сложность, сопряженная с недостаточной надежностью, невысокая ремонтопригодность, недостаточная эффективность (КПД), особенно для механических трансмиссии, наличие опасных факторов, таких как высокое давление масла (до 400 атм.).Many vehicles of this type, in particular rail, are equipped with a mechanical or hydromechanical transmission. Such transmissions, along with advantages, have a number of significant drawbacks, such as high complexity associated with insufficient reliability, low maintainability, lack of efficiency (efficiency), especially for mechanical transmissions, the presence of dangerous factors, such as high oil pressure (up to 400 atm.) .

Из уровня техники известно транспортное средство (см., RU 2550408 C1, 10.05.2015), содержащее электромеханическую трансмиссию, генераторный мехатронный модуль, соединенный с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) для преобразования механической энергии двигателя в электрическую энергию. Также трансмиссия содержит тяговые мехатронные модули, число которых равно числу ведущих колес или гусениц самоходной машины, соединенные силовыми шинами с генераторным мехатронным модулем и приспособленные для преобразования электрической энергии в механическую с возможностью привода колес или гусениц левого и правого борта самоходной машины. Тяговые мехатронные модули, панель оператора и орган управления трансмиссией соединены между собой шиной последовательной цифровой передачи данных.The vehicle is known from the prior art (see, RU 2550408 C1, 05/10/2015) containing an electromechanical transmission, a mechatronic generator module connected to an internal combustion engine (ICE) for converting the mechanical energy of the engine into electrical energy. The transmission also contains traction mechatronic modules, the number of which is equal to the number of driving wheels or tracks of the self-propelled machine, connected by power buses to the generator mechatronic module and adapted to convert electrical energy into mechanical energy with the possibility of driving wheels or tracks of the left and right side of the self-propelled machine. The mechatronic traction modules, the operator panel and the transmission control are interconnected by a serial digital data bus.

Известные транспортные средства с электромеханической трансмиссией имеют ряд преимуществ, таких как хорошая управляемость, удобство эксплуатации, ремонтопригодность и др. Однако, на многих из них в качестве тяговых и вспомогательных электродвигателей используются электрические машины постоянного тока. Известно (см. например: Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины: Учебник для электротехн. спец. вузов. М.: Высшая школа, 1990, стр. 399-400 или Романов А.В. Электрический привод: Курс лекций. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2006, стр. 28-29), что такие электромашины относительно ненадежны и наименее надежным их элементом является щеточно-коллекторный узел. Данная проблема приводит к тому, что во многих применениях такие электромашины стремятся заменить на более надежные машины переменного тока, наиболее надежной из которой является асинхронная машина с короткозамкнутым ротором. Современный уровень развития электромашиностроения, силовой и управляющей электроники позволяет создавать тяговые и вспомогательные электроприводы транспортных средств на основе асинхронных машин с короткозамкнутым ротором, обладающие высоким КПД (эффективностью), надежностью, ремонтопригодностью, управляемостью.Famous vehicles with electromechanical transmission have a number of advantages, such as good handling, ease of use, maintainability, etc. However, many of them use DC electric machines as traction and auxiliary electric motors. It is known (see for example: Bruskin D.E. et al. Electric machines and micromachines: Textbook for electrical engineering. Special universities. M: Higher school, 1990, pp. 399-400 or Romanov A.V. Electric drive: Course Voronezh: Voronezh State Technical University, 2006, pp. 28-29) that such electric machines are relatively unreliable and the least reliable element is the brush-collector assembly. This problem leads to the fact that in many applications such electric machines tend to be replaced by more reliable AC machines, the most reliable of which is an asynchronous squirrel-cage machine. The current level of development of electrical engineering, power and control electronics allows you to create traction and auxiliary electric drives of vehicles based on asynchronous machines with a squirrel-cage rotor, with high efficiency (efficiency), reliability, maintainability, controllability.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое техническое решение, заключается в повышении эффективности (КПД) электромеханического привода транспортного средства с одновременным повышением его надежности.The technical result, which the proposed technical solution is aimed at, is to increase the efficiency (Efficiency) of the electromechanical drive of the vehicle while improving its reliability.

Заявленный технический результат достигается путем создания транспортного средства, содержащего несущую часть с установленными на ней посредством элементов крепления органами управления транспортным средством и его оборудованием, приводными элементами движителей, вспомогательными приводными элементами и элементами силовой и управляющей электроники, контроллером верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанным с системой управления транспортным средством и отображения информации и контроллером двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, а также узлами системы принудительного охлаждения вышеперечисленных элементов, электрической схемой питания потребителей электроэнергии, отличающегося тем, что вспомогательные приводные элементы включают в себя электроприводы рабочих механизмов, установленных посредством элементов крепления на борту транспортного средства, приводные элементы движителей представляют собой тяговые асинхронные электрические машины переменного тока, а элементы силовой и управляющей электроники представляют собой соответственно электрически соединенные тяговые преобразователи на основе интегрированных интеллектуальных IGBT-модулей, преобразователи постоянного напряжения звена постоянного тока в постоянное и переменное стабилизированное напряжение и цифровые системы управления на основе контроллеров для векторного управления асинхронными электрическими машинами и управления бортовыми потребителями, причем элементы силовой электроники выполнены с возможностью электрического соединения с приводными элементами движителей, вспомогательными приводными элементами и бортовыми потребителями электроэнергии и с возможностью передачи управляющих и информационных электрических сигналов между ними.The claimed technical result is achieved by creating a vehicle containing a bearing part with vehicle controls and equipment installed on it by means of fastening elements, drive elements of propulsion devices, auxiliary drive elements and elements of power and control electronics, a top level controller for controlling power flows and traction associated with a vehicle control and information display system and an internal engine controller vehicle combustion, as well as components of the forced cooling system of the above elements, an electric circuit for power consumers, characterized in that the auxiliary drive elements include electric drives of operating mechanisms installed by fasteners on board the vehicle, the drive elements of the propulsors are asynchronous traction AC electric machines, and the elements of power and control electronics represent These are respectively electrically connected traction converters based on integrated intelligent IGBT modules, DC-DC converters of the DC link into direct and alternating voltage stabilized, and digital control systems based on controllers for vector control of asynchronous electric machines and on-board consumer control, and the elements of power electronics are made with the possibility of electrical connection with the drive elements of the propulsion, auxiliary integral drive elements and on-board consumers of electricity and with the possibility of transmitting control and information electrical signals between them.

В одном из вариантов выполнения приводные элементы рабочих механизмов представляют собой асинхронные электрические машины переменного тока.In one embodiment, the drive elements of the operating mechanisms are asynchronous electrical AC machines.

В другом варианте выполнения электрическая схема питания потребителей электроэнергии содержит накопитель электроэнергии.In another embodiment, the electric power supply circuit of the electric power consumers comprises an electric energy storage device.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлена общая архитектура электромеханического привода транспортного средства в варианте с накопителем электроэнергии.In FIG. 1 shows the general architecture of an electromechanical drive of a vehicle in an embodiment with an electric energy storage device.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

В примере реализации заявленного транспортного средства (укладочный кран) применен комплект тягово-энергетического оборудования (КТЭО) электромеханической трансмиссии переменно-переменного тока, который включает в себя:In the example of the implementation of the claimed vehicle (stacking crane), a set of traction and power equipment (KTEO) of an electromechanical transmission of alternating alternating current, which includes:

- тяговый асинхронный генератор (ТАГ) переменного тока (1);- traction asynchronous generator (TAG) of alternating current (1);

- четыре тяговых асинхронных электродвигателя (ТАД) (2);- four traction asynchronous electric motors (TAD) (2);

- блоки силовой электроники (БСЭ) с силовыми преобразователями СП для питания ТАГ (3) и ТАДов (4) и контроллерами силовых преобразователей (КСП);- power electronics units (TSB) with power converters of the joint venture for supplying TAGs (3) and TADs (4) and controllers of power converters (KSP);

- преобразователи напряжения постоянного тока в стабилизированное постоянное и переменное напряжение для питания бортовых и внешних потребителей (5);- converters of direct current voltage into stabilized direct and alternating voltage for supplying on-board and external consumers (5);

- контроллер верхнего уровня (КВУ) (6) для управления потоками мощности и тягой, связанный с системой управления и отображения информации, с КСП блоков 3 и 4, преобразователями напряжения 5 и с пультом управления краном (ПУКр) (7), предназначенным для управления приводами подъема (8) и перемещения (9) траверсы крана;- a top-level controller (HLC) (6) for controlling power flows and traction associated with a control and information display system, with PCB units 3 and 4, voltage converters 5 and with a crane control panel (PUKr) (7) designed to control drives lifting (8) and moving (9) the traverse of the crane;

- комплект системы охлаждения БСЭ (10).- a set of TSB cooling system (10).

- буферный накопитель (БН) энергии на базе суперконденсаторов (11).- buffer storage (BN) of energy based on supercapacitors (11).

Вышеуказанные элементы установлены и закреплены относительно несущей части транспортного средства.The above elements are installed and fixed relative to the bearing part of the vehicle.

В указанном КТЭО использована жидкостная система охлаждения БСЭ.In the specified KTEO used liquid cooling system TSB.

Особенностью укладочного крана является наличие системы управления (СУ) рабочими органами (механизмами), установленными на транспортном средстве. СУ реализована на электроприводах крана на основе асинхронных двигателей, силовых преобразователей с векторным управлением.A feature of the stacking crane is the presence of a control system (SU) by the working bodies (mechanisms) installed on the vehicle. SU is implemented on crane electric drives based on asynchronous motors, vector-controlled power converters.

СУ краном включает: силовые преобразователи, сетевые дроссели, систему контроля температуры двигателей и силовых преобразователей, коммутационную пускозащитную аппаратуру, тормозные резисторы, дистанционный пульт управления.The crane control system includes: power converters, line reactors, a temperature control system for motors and power converters, switching start-up equipment, brake resistors, and a remote control.

СУ крана исключает:SU crane excludes:

- самопроизвольный запуск электродвигателей после восстановления напряжения в питающей сети крана;- spontaneous start of electric motors after voltage recovery in the crane supply network;

- запуск электродвигателей по нештатной схеме;- start of electric motors according to an abnormal scheme;

- запуск электродвигателей контактами предохранительных устройств (контактами концевых выключателей и блокировочных устройств).- starting electric motors with contacts of safety devices (contacts of limit switches and interlocking devices).

Она обеспечивает следующие виды защит:It provides the following types of protection:

- защита от падения груза при обрыве любой из трех фаз питающей электрической сети;- protection against cargo fall in the event of a break in any of the three phases of the power supply network;

- защита от перегрева двигателей и преобразователей.- protection against overheating of motors and converters.

Она обеспечивает:It provides:

- работу с асинхронными двигателями крана;- work with asynchronous crane motors;

- обеспечение плавного разгона/торможения, подъема/спуска и перемещения тележки;- ensuring smooth acceleration / braking, lifting / lowering and moving the cart;

- настройку времени разгона/торможения;- setting the acceleration / deceleration time;

- наложение тормоза при остановленном двигателе;- applying the brake when the engine is stopped;

- аварийный останов (мгновенное наложение тормоза);- emergency stop (instant brake application);

- автоматический останов грузозахватного органа в крайних положениях (при наличии концевых выключателей).- automatic stop of the load-gripping body in extreme positions (in the presence of limit switches).

Привод транспортного средства при совместной работе с ДВС обеспечивает тяговые режимы работы (движение передним и задним ходом),The drive of the vehicle in conjunction with the internal combustion engine provides traction modes of operation (forward and reverse),

Привод транспортного средства выполнен с возможностью обеспечения:The drive of the vehicle is configured to provide:

- защиты в аварийных режимах (перегрев СП, обмоток и подшипников ТАГ и ТАДов; ухудшение изоляции токоведущих частей; перегрузки по току, напряжению),- protection in emergency conditions (overheating of the joint venture, TAG and TAD windings and bearings; deterioration of insulation of live parts; overload on current, voltage),

- диагностики составных частей тягового привода крана;- diagnostics of the components of the traction drive of the crane;

- просмотра, анализа, контроля и программирования параметров привода в целом посредством работы с внешней ПЭВМ, программно-аппаратно сопряженной с КВУ и реализующей функции сервисной вычислительной системы (СВС).- viewing, analysis, control and programming of the drive parameters as a whole by working with an external PC, hardware and software coupled with a HLC and implementing the functions of a service computing system (SHS).

Привод дополнительно обеспечивает следующие возможности:The drive additionally provides the following features:

- использование на тягу полной свободной мощности ДВС;- the use of full thrust ICE for traction;

- стабилизация текущего значения скорости крана при тяге.- stabilization of the current value of the speed of the crane during traction.

Особенностями предлагаемой полезной модели являются:The features of the proposed utility model are:

- возможность раздельного и совместного управления ДВС,- the possibility of separate and joint control of the internal combustion engine,

- применение многодвигательного тягового электропривода на основе высокоэффективных асинхронных электрических машин,- the use of multi-engine traction electric drive based on highly efficient asynchronous electric machines,

- применение асинхронного электропривода вспомогательных систем транспортного средства,- the use of asynchronous electric auxiliary systems of the vehicle,

применение цифровых систем управления тяговым и вспомогательным оборудованием,the use of digital control systems for traction and auxiliary equipment,

- применение современных модульных электронных компонентов силовой (интегрированные интеллектуальные IGBT-модули) и управляющей электроники электропривода в совокупности с современной векторной системой управления электроприводом.- the use of modern modular electronic components of the power (integrated intelligent IGBT-modules) and control electronics of the electric drive in conjunction with the modern vector control system of the electric drive.

По сравнению с известными конструкциями специальных транспортных средств (например, известными укладочными кранами серии УК), применение предлагаемого привода позволило получить ряд преимуществ.Compared with the known constructions of special vehicles (for example, the well-known stacking cranes of the UK series), the use of the proposed drive made it possible to obtain several advantages.

В известной модели укладочного крана (УК-25/25) с двумя ДВС и двумя синхронными генераторами, ДВС вынуждены работать на постоянной частоте (1500 об/мин), на которой с них снимается не полная мощность и на которой не минимизировано потребление топлива.In the well-known model of a laying crane (UK-25/25) with two internal combustion engines and two synchronous generators, internal combustion engines are forced to operate at a constant frequency (1500 rpm), at which not full power is removed from them and at which fuel consumption is not minimized.

В отличие от этого, в предлагаемой модели используются два ДВС, которые могут работать как отдельно, так и вместе. При применении ТАГ обеспечивается оптимальное управление ДВС в режиме максимальной топливной эффективности во всех режимах работы крана и на 20% повышается отдаваемая ДВС мощность.In contrast, the proposed model uses two ICEs that can work both separately and together. When using TAG, optimal control of the internal combustion engine in the maximum fuel efficiency mode is ensured in all crane operation modes and the power delivered to the internal combustion engine is increased by 20%.

Особенности полезной модели в данном случае по сравнению с обычным вариантом такого крана обеспечивают повышение эффективности (экономичности работы) ДВС с повышением их КПД за счет возможности работы крана на остановке только от одного ДВС, функционирующего в режиме максимальной топливной эффективности при управлении КВУ всеми контроллерами (ДВС и СП электромашин).The features of the utility model in this case, in comparison with the usual version of such a crane, provide an increase in the efficiency (operational efficiency) of ICEs with an increase in their efficiency due to the possibility of the crane working at a stop from only one ICE operating in the maximum fuel efficiency mode when controlling all HVAC control devices (ICE) and joint venture of electric machines).

Асинхронный электропривод характеризуется эффективным преобразованием электрической энергии в механическую, что в свою очередь позволило увеличить эффективность передачи энергии от первичного источника (ДВС) до движителей.An asynchronous electric drive is characterized by efficient conversion of electrical energy into mechanical energy, which in turn has made it possible to increase the efficiency of energy transfer from a primary source (ICE) to propulsors.

Электропривод обеспечил снижение расхода топлива на единицу выполненной работы, за счет более эффективного и бесступенчатого регулирования скорости тяговых асинхронных электрических машин транспортного средства (в отличие от ступенчатого регулирования скорости у обычных транспортных средств, при котором ДВС часто работает в неоптимальном по расходу топлива режиме).The electric drive ensured a reduction in fuel consumption per unit of work performed, due to more efficient and stepless speed regulation of traction asynchronous electric vehicles of the vehicle (in contrast to step-by-step speed regulation in conventional vehicles, in which the internal combustion engine often operates in a mode that is not optimal in terms of fuel consumption).

Применение асинхронного электропривода позволило исключить сложные узлы и агрегаты из трансмиссии транспортного средства (механические и гидравлические передачи и органы управления ими), что в разы увеличило надежность тягового привода.The use of an asynchronous electric drive made it possible to exclude complex components and assemblies from the vehicle’s transmission (mechanical and hydraulic transmissions and their controls), which significantly increased the reliability of the traction drive.

Преимущество в эффективности (КПД) работы приводов подъема и перемещения крана достигнуто реализацией векторного управления электроприводами, которое существенно экономичнее простого контакторного управления и позволяет точно адаптировать мощность, потребляемую приводами крана к потребностям (тогда как при контакторном управлении мощность приводов не регулируется и определена только параметрами двигателей и бортовой силовой сети).The advantage in the efficiency (efficiency) of the crane hoisting and moving drives is achieved by the implementation of vector control of electric drives, which is much more economical than simple contactor control and allows you to precisely adapt the power consumed by the crane drives to your needs (whereas with contactor control the drive power is not regulated and is determined only by motor parameters and onboard power network).

Особенности предлагаемого крана также обеспечивают повышение эффективности работы тягового оборудования за счет компрессионного торможения ДВС, которое реализовано посредством СП ТАГ.The features of the proposed crane also provide increased efficiency of traction equipment due to compression braking of the internal combustion engine, which is implemented by means of the joint venture TAG.

Предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение надежности работы как тягового электрооборудования, так и рабочего механизма (крана) благодаря наличию нескольких первичных источников электроэнергии (ДВС) и возможностей реализации быстродействующих защит приводов крана на основе СУ.The proposed utility model improves the reliability of both traction electrical equipment and the operating mechanism (crane) due to the presence of several primary sources of electric energy (ICE) and the possibility of implementing high-speed protection of crane drives based on SU.

Применение в качестве приводов крана асинхронных электромашин позволило исключить в несколько раз превышающие номинальные токи пусковые токи рабочих электроприводов крана, которые отрицательно влияют как на сами приводы, так и на остальное электрооборудование, в частности на ДВС, что благоприятно сказывается на надежности системы в целом и повышении ее КПД.The use of asynchronous electric machines as crane drives made it possible to exclude starting currents of working crane electric drives several times higher than the rated currents, which negatively affect both the drives themselves and the rest of the electrical equipment, in particular ICE, which favorably affects the reliability of the system as a whole and the increase its efficiency.

Достигается повышение надежности и высокого КПД рабочих электроприводов за счет улучшения механического режима (плавное изменение потребляемых токов обеспечивает плавные пуски-остановки, изменения моментов на валу, исключение резких перепадов момента, которые отрицательно влияют на подшипники, валы, уплотнения, механические приводы лебедок и т.д.) и за счет улучшения теплового режима (исключение пусковых токов приводит к меньшему перегреву электрооборудования, повышению ресурса изоляции и т.п.).An increase in the reliability and high efficiency of working electric drives is achieved by improving the mechanical mode (smooth change in the consumed currents ensures smooth starts-stops, changes in torque on the shaft, elimination of sudden changes in torque that adversely affect bearings, shafts, seals, mechanical drives of winches, etc. etc.) and due to the improvement of the thermal regime (the exclusion of inrush currents leads to less overheating of the electrical equipment, an increase in the insulation resource, etc.).

Кроме того, преимущество в надежности и КПД получено за счет того, что асинхронные электрические машины имеют больший ресурс по сравнению с механическими передачами и электрическими машинами постоянного тока, а также просты в обслуживании. Электропривод позволил снизить динамические нагрузки на узлы крана в целом и ДВС в частности за счет возможности плавного регулирования его момента.In addition, the advantage in reliability and efficiency is obtained due to the fact that asynchronous electric machines have a longer resource in comparison with mechanical transmissions and DC electric machines, and are also easy to maintain. The electric drive allowed to reduce the dynamic loads on the nodes of the crane as a whole and the internal combustion engine in particular due to the possibility of smooth regulation of its moment.

Многодвигательная система обеспечивает более эффективное распределение тягового момента по осям. Она позволяет исключить буксование, повысить эффективность расходования энергии в режимах, когда требуется перераспределение момента и/или его регулирование, например при поворотах, торможении.The multi-engine system provides a more efficient distribution of traction moment along the axes. It allows to eliminate slipping, to increase the efficiency of energy expenditure in the modes when torque redistribution and / or its regulation is required, for example, when cornering, braking.

Использование многодвигательной (распределенной) системы тягового привода (индивидуальный привод на каждую ведущую ось транспортного средства), также увеличивает надежность всей системы в целом при отказе одного или нескольких тяговых двигателей.The use of a multi-engine (distributed) traction drive system (individual drive to each drive axle of the vehicle) also increases the reliability of the entire system as a whole in the event of failure of one or more traction engines.

За счет применения электропривода вспомогательных систем (электропривод рабочих механизмов) удалось получить более высокий КПД, чем при механической (гидромеханической) передаче, а соответственно повысить эффективность преобразования энергии для вспомогательных систем.Due to the use of an electric drive of auxiliary systems (electric drive of working mechanisms), it was possible to obtain a higher efficiency than with mechanical (hydromechanical) transmission, and, accordingly, increase the efficiency of energy conversion for auxiliary systems.

Электропривод вспомогательных систем транспортного средства позволяет исключить менее надежные механические (гидромеханические) передачи (например: ременные, цепные передачи, а также гидромуфты и др.), что повышает КПД и надежность данных систем.The electric drive of the auxiliary systems of the vehicle eliminates less reliable mechanical (hydromechanical) transmissions (for example: belt, chain transmissions, as well as fluid couplings, etc.), which increases the efficiency and reliability of these systems.

Применение цифровых систем управления позволило реализовать эффективные алгоритмы управления, что в свою очередь увеличило КПД привода в целом, а также позволило реализовать режимы самодиагностики всех элементов привода с целью упреждения выхода их из строя, а также контроль за планово-предупредительными работами по всем системам.The use of digital control systems made it possible to implement effective control algorithms, which in turn increased the efficiency of the drive as a whole, and also made it possible to implement self-diagnosis modes for all drive elements in order to prevent their failure, as well as control over scheduled and preventive work on all systems.

Применение современных модульных электронных компонентов силовой (IGBT) и управляющей электроники электропривода в совокупности с современной векторной системой управления позволило повысить эффективность (КПД) работы привода за счет:The use of modern modular electronic components of the power (IGBT) and control electronics of the electric drive in combination with a modern vector control system made it possible to increase the efficiency (efficiency) of the drive due to:

- повышения быстродействия системы управления тяговыми и вспомогательными приводами, которая максимально быстро адаптирует потребление ими мощности к требованиям нагрузки (командам оператора), тем самым снижая потери при регулировании, при переходе на холостой ход и т.п.,- improving the speed of the control system of traction and auxiliary drives, which as quickly as possible adapts their power consumption to the requirements of the load (operator commands), thereby reducing losses during regulation, when switching to idle, etc.,

- уменьшения потерь в силовых ключах СП, повышения эффективности системы охлаждения и других вспомогательных систем,- reduce losses in the power switches of the joint venture, increase the efficiency of the cooling system and other auxiliary systems,

- оптимизации всей системы по потреблению тока (мощности). Применение этих компонентов и векторного управления приводом- optimization of the entire system for current (power) consumption. Application of these components and vector drive control

также позволило повысить надежность и ремонтопригодность всей системы привода в целом за счет:also allowed to increase the reliability and maintainability of the entire drive system as a whole due to:

- модульности исполнения компонентов электропривода и системы управления,- modularity of execution of components of the electric drive and control system,

- наличия в интегрированных интеллектуальных IGBT-модулях встроенных систем защиты и подавления опасных КЗ (сквозных токов), перенапряжений, помех и т.п.,- the presence in the integrated intelligent IGBT modules of built-in systems for protecting and suppressing hazardous short-circuit (through currents), overvoltage, interference, etc.,

- реализации функций анализа параметров тягового и вспомогательного привода в реальном времени с возможностью быстродействующих зашит (реакция систем векторного управления выше, чем у традиционных систем частотного управления и других).- Realization of the functions for analyzing the parameters of the traction and auxiliary drive in real time with the possibility of high-speed protection (the response of vector control systems is higher than that of traditional frequency control systems and others).

В варианте исполнения транспортного средства с КТЭО в электрическую схему питания привода может быть включен накопитель электроэнергии. Этот накопитель может быть выполнен, например, на основе суперконденсаторов.In an embodiment of a vehicle with KTEO, an electric energy storage device may be included in the electric power supply circuit of the drive. This drive can be made, for example, based on supercapacitors.

Указанный накопитель позволяет сохранить рекуперированную энергию, для ее последующего использования для другой полезной работы. Таким образом, повышается эффективность привода в целом, обеспечивается до 30% экономия топлива при работе ДВС.The specified drive allows you to save the recovered energy, for its subsequent use for other useful work. Thus, the efficiency of the drive as a whole is increased, and fuel economy during engine operation is up to 30%.

Наличие накопителя энергии позволяет запасать в нем энергию торможения транспортного средства при движении, для последующего ее использования на следующих циклах трогания и разгона, что обеспечивает дополнительную экономию топлива и повышение КПД привода.The presence of energy storage allows you to store in it the braking energy of the vehicle while driving, for its subsequent use in the following cycles of starting and acceleration, which provides additional fuel savings and increased drive efficiency.

Ввиду циклического режима работы крана, указанный накопитель позволяет также сохранить рекуперированную энергию опускания траверса с грузом, для ее последующего использования при подъеме груза или для другой полезной работы. При этом возможно выполнение части операций при полностью отключенных ДВС и ТАГ, например, если траверса поднимается без груза. Таким образом, повышается эффективность всего крана в целом, обеспечивается до 30% экономия топлива при работе крана по сравнению с существующим краном.Due to the cyclic operation mode of the crane, this drive also allows you to save the recovered energy of lowering the beam with the load, for its subsequent use when lifting the load or for other useful work. In this case, it is possible to carry out part of the operations with the ICE and TAG completely switched off, for example, if the crosshead rises without load. Thus, the efficiency of the crane as a whole is increased, and fuel savings during crane operation are up to 30% compared with the existing crane.

Наличие накопителя энергии позволяет при помощи него сглаживать перенапряжения, которые могут возникать в бортовой сети транспортного средства в том числе и при опускании груза (переходе всех электромашин в режим генерирования мощности), что позволяет повысить надежность всех СП, связанных со звеном постоянного тока и электродвигателей привода крана.The presence of an energy storage device allows it to smooth out overvoltages that may occur in the vehicle’s on-board network, including when lowering the load (all electric machines go into power generation mode), which improves the reliability of all SPs associated with the DC link and drive motors crane.

Следует отметить, что все перечисленные элементы управления транспортным средством, а также элементы привода и силовой электроники закреплены на несущей части транспортного средства, что в совокупности составляет единое изделие, элементы которого находятся в конструктивной и функциональной взаимосвязи.It should be noted that all of the listed vehicle control elements, as well as drive and power electronics, are mounted on the supporting part of the vehicle, which together makes up a single product, the elements of which are in a constructive and functional relationship.

Claims (3)

1. Транспортное средство, содержащее несущую часть с установленными на ней посредством элементов крепления органами управления транспортным средством и его оборудованием, приводными элементами движителей, вспомогательными приводными элементами и элементами силовой и управляющей электроники, контроллером верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанным с системой управления транспортным средством, и отображения информации и контроллером двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, а также узлами системы принудительного охлаждения вышеперечисленных элементов, электрической схемой питания потребителей электроэнергии, отличающееся тем, что вспомогательные приводные элементы включают в себя электроприводы рабочих механизмов, установленных посредством элементов крепления на борту транспортного средства, приводные элементы движителей представляют собой тяговые асинхронные электрические машины переменного тока, а элементы силовой и управляющей электроники представляют собой соответственно электрически соединенные тяговые преобразователи на основе интегрированных интеллектуальных IGBT-модулей, преобразователи постоянного напряжения звена постоянного тока в постоянное и переменное стабилизированное напряжение и цифровые системы управления на основе контроллеров для векторного управления асинхронными электрическими машинами и управления бортовыми потребителями, причем элементы силовой электроники выполнены с возможностью электрического соединения с приводными элементами движителей, вспомогательными приводными элементами и бортовыми потребителями электроэнергии и с возможностью передачи управляющих и информационных электрических сигналов между ними.1. A vehicle comprising a carrier part with vehicle controls and equipment installed thereon by fastening elements, drive elements of propulsion devices, auxiliary drive elements and power and control electronics elements, a top-level controller for controlling power flows and traction associated with the system vehicle control, and information display and the controller of the internal combustion engine of the vehicle, as well as system nodes Compulsory cooling of the above elements by an electric circuit for power consumers, characterized in that the auxiliary drive elements include electric drives of operating mechanisms installed by means of fasteners on board the vehicle, drive elements of propulsors are traction asynchronous electric AC machines, and power elements and control electronics are respectively electrically connected traction converters Indicators based on integrated intelligent IGBT modules, DC-DC converters of DC link to direct and alternating voltage stabilized, and digital control systems based on controllers for vector control of asynchronous electric machines and control on-board consumers, and power electronics elements are made with the possibility of electrical connection with drive propulsion elements, auxiliary drive elements and on-board electrical consumers energy and with the possibility of transmitting control and information electrical signals between them. 2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что приводные элементы рабочих механизмов представляют собой асинхронные электрические машины переменного тока.2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the drive elements of the working mechanisms are asynchronous electric AC machines. 3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что электрическая схема питания потребителей электроэнергии содержит накопитель электроэнергии.
Figure 00000001
3. The vehicle according to claim 1, characterized in that the electrical circuit for supplying electricity consumers contains an electric energy storage device.
Figure 00000001
RU2016116071/11U 2016-04-25 2016-04-25 VEHICLE (STACKING CRANE) RU165779U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116071/11U RU165779U1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 VEHICLE (STACKING CRANE)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016116071/11U RU165779U1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 VEHICLE (STACKING CRANE)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU165779U1 true RU165779U1 (en) 2016-11-10

Family

ID=57280518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016116071/11U RU165779U1 (en) 2016-04-25 2016-04-25 VEHICLE (STACKING CRANE)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU165779U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209368U1 (en) * 2021-05-13 2022-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром") Electromechanical AC-AC transmission with axial regulation for shunting diesel locomotive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU209368U1 (en) * 2021-05-13 2022-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром") Electromechanical AC-AC transmission with axial regulation for shunting diesel locomotive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108602550B (en) Power system of ship
CN104471819B (en) Control and power supply system for helicopter turbine engine
US8550009B2 (en) Diesel-electric locomotive
US9467077B2 (en) Method and architecture for processing electrical energy regenerated from an aircraft
EP2197095A2 (en) Power converters
EP2709229A1 (en) Power distribution systems
US8513911B2 (en) Power converters
US8288885B2 (en) Method and system for improving electrical load regeneration management of an aircraft
RU181537U1 (en) VEHICLE (MANEUVER DIESEL locomotive)
CN103687787A (en) A power system for a vessel
CN102530219B (en) Electric propulsion system
JP5437572B2 (en) Electric vehicle drive device
CN105826948A (en) Electric propulsion ship alternating-current power supply system
CN103825358B (en) A kind of hybrid power boats and ships electric power supply control system with reversible axle generator
CN106160010A (en) Electrical Propulsion Ship integrated power system
RU165779U1 (en) VEHICLE (STACKING CRANE)
RU168211U1 (en) VEHICLE (MOTOR CAR)
CN110249494B (en) Power distribution system for mobile body
US20110316332A1 (en) Transport vehicle with a plurality of electrical machines
CN211167358U (en) Direct current electric propulsion system for ship
JP5277433B2 (en) Electric vehicle drive device
RU2573576C2 (en) Dc power supply device for self-contained transport vehicle
CN114174173A (en) Aircraft hybrid propulsion chain comprising an auxiliary mechanical drive system
CN205837158U (en) A kind of AC power propulsion system for tug, anchor-handling and supply vessel
CN1990298A (en) Distributed series connection type hybrid power system

Legal Events

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

Effective date: 20180426

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20190710