RU192347U1 - Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии - Google Patents

Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии Download PDF

Info

Publication number
RU192347U1
RU192347U1 RU2019103728U RU2019103728U RU192347U1 RU 192347 U1 RU192347 U1 RU 192347U1 RU 2019103728 U RU2019103728 U RU 2019103728U RU 2019103728 U RU2019103728 U RU 2019103728U RU 192347 U1 RU192347 U1 RU 192347U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric
energy storage
traction
power
motors
Prior art date
Application number
RU2019103728U
Other languages
English (en)
Inventor
Василий Титович Черемисин
Кирилл Иванович Доманов
Владислав Леонидович Незевак
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения"
Priority to RU2019103728U priority Critical patent/RU192347U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU192347U1 publication Critical patent/RU192347U1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION 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
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/30—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from different kinds of power-supply lines
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для применения на электроподвижном составе с асинхронными тяговыми электродвигателями.На фигуре 1 представлена структурная схема силовой цепи электровоза с тяговыми электродвигателями переменного тока с гибридным накопителем энергии, подключенным через вентили к звену постоянного тока. Использование гибридного накопителя энергии на электровозе позволит использовать накопленную электроэнергию на тягу поездов.На фигуре 2 приведена электрическая схема энергоустановки электровоза двойного питания с гибридным накопителем электроэнергии.Целью полезной модели является обеспечение возможности накопления электрической энергии, сглаживания графика электрической нагрузки электроподвижного состава, повышение надежности электроснабжения собственных нужд, а также повышение эффективности эксплуатации электроподвижного состава.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и предназначена для применения на электроподвижном составе с асинхронными тяговыми электродвигателями.
Целью полезной модели является обеспечение возможности накопления электрической энергии, сглаживания графика электрической нагрузки электроподвижного состава, повышение надежности электроснабжения собственных нужд, а также повышение эффективности эксплуатации железнодорожного тягового подвижного состава.
Накопитель электрической энергии реализует функцию хранения электроэнергии. В связи с известными преимуществами и недостатками электрохимических и емкостных накопителей энергии перспективными являются накопители, комбинирующие в себе преимущества указанных устройств в гибридных накопителях. Применение гибридных накопителей электрической энергии в цепи питания тяговых электрических двигателей электровоза позволяет решать задачи выравнивания графика электрической нагрузки и повышения эффективности использования электроэнергии, полученной в результате применения на электроподвижном составе рекуперативного торможения.
Для реализации данных возможностей предложена энергоустановка электровоза с гибридным накопителем электрической энергии.
Известно устройство - система хранения энергии на основе ионистора (ультраконденсатора), содержащая эквивалентное последовательное сопротивление и параллельное сопротивление, позволяющее учесть внутренние потери энергии [1]. Недостатком указанного устройства является высокая емкость ионистора, необходимая для повышения эффективности работы устройства в режимах заряда при поглощении энергии рекуперации.
Наиболее близким к заявленному устройству являются способ управления силовой установкой и устройство для его реализации, а также энергоустановка локомотива с комбинированным накопителем электроэнергии [2, 3] и устройство с гибридным накопителем электроэнергии, размещаемое на посту секционирования постоянного тока [4]. В устройствах [2, 3] подключение накопителя электроэнергии к электрическим тяговым двигателям осуществляется с помощью соединенного со звеном постоянного напряжения преобразователя, дополнительную тяговую выпрямительную установку, тяговые трехфазные преобразователи, в устройстве [4] - через преобразователи, подключенные к шинам поста секционирования постоянного тока.
Недостатками указанных устройств являются: отсутствие контроля над режимом работы тяговых электродвигателей и вспомогательных машин собственных нужд электроподвижного состава при управлении работой гибридного накопителя в различных режимах работы; отсутствие управления режимами накопителя в зависимости от скорости изменения тяговой и бортовой вспомогательной нагрузки электроподвижного состава.
Технический результат, достигается за счет:
1) появления возможности перевода в режим управляемого заряда и разряда гибридного накопителя в зависимости от уровня напряжения на двигателях электроподвижного состава, скорости изменения мощности тяговых электродвигателей и мощности собственных нужд, мощности, передаваемой в тяговую сеть, отдельно для электрохимического и емкостного модуля накопителя электроэнергии;
2) появления возможности управления направлением мощности накопителя в режиме разряда на собственные нужды электроподвижного состава или суммарную нагрузку совместно с нагрузкой тяговых электродвигателей.
Заявленные результаты достигаются за счет использования гибридного накопителя энергии, подключенного с использованием двух преобразователей постоянного/постоянного напряжения к звену постоянного тока силовой цепи питания собственных нужд и управляемых вентилей, подключенных к главной плюс-шине питания тяговых электрических двигателей.
Структурная и электрическая схемы предлагаемого устройства представлены на фиг. 1 и фиг. 2 соответственно. Тяговый трансформатор 5 напряжением 25 кВ подключается к контактной сети через токоприемник 1 и выключатель 4. Через выпрямитель с импульсной модуляцией, подключенный ко вторичной обмотке тягового трансформатора, выполненный в виде двух параллельных мостов 6, питание подается на главную плюс-шину звена постоянного тока, к которому подключены тяговые преобразователи постоянно-переменного напряжения 16 и 18, выходы которых подключаются соответственно к асинхронным тяговым электродвигателям переменного тока (ТЭД) 23 и асинхронным электродвигателям системы собственных нужд (СН) 24 соответственно. При питании от контактной сети напряжением 3,3 кВ питание на звено постоянного тока поступает через токоприемник 1 и выключатель 2, через дроссель сетевого фильтра 3. Величина напряжения в звене постоянного тока измеряется датчиком напряжения 7, передающим сигнал измерения к блоку управления 21. В качестве вентилей для подключения накопителя электроэнергии в цепь введены IGBT-модули 8 и 9, обеспечивающие режим заряда и разряда накопителя электроэнергии на ТЭД и электродвигатели СН.
Гибридный накопитель энергии подключается через два преобразователя 10 и 13 для емкостного и электрохимического модуля накопителя электроэнергии соответственно. Уровень заряда электрохимического 11 и емкостного модулей 14 осуществляется с использованием датчиков напряжения 12 и 15.
Режим заряда накопителя реализуется при следующих условиях. При повышении напряжения на звене постоянного тока (измерение реализуется при помощи датчика 12) анализируется уровень нагрузки ТЭД, измеренной при помощи трансформаторов тока 17. В тяговом режиме (направление протекания тока к ТЭД) при уровне тока в силовой цепи выше уровня уставки заряд с использованием преобразователей 10 и 13 не реализуется. Включение преобразователей в режим заряда осуществляется при достижении двух условий - снижения тока ниже уровня уставки и скорости увеличения нагрузки в силовой цепи ниже заданной блоком управления 21. Включение накопителя в режим заряда осуществляется путем подачи положительного потенциала управления на вентиль 8. Регулирование тока заряда выполняется отдельно в цепях электрохимического и емкостного накопителя. В генераторном режиме работы ТЭД осуществляется заряд обоих модулей гибридного накопителя. Измерение направления тока и скорости изменения, уровня напряжения реализуется в блоке управления 21. Измерения тока и напряжения осуществляются с использованием трансформаторов тока 17 ТЭД и 20 СН и измерительного трансформатора напряжения СН 19. При создании необходимых условий преобразователи 10 и 13 обеспечивают заряд обоих модулей накопителя. Заряд прекращается при достижении максимального уровня заряда каждым модулем по отдельности. Выключатель 22 предназначен для резервной подачи напряжения от звена постоянного тока на собственные нужды в случае отказа работы вентилей 8 и 9 или блока управления 21.
Режим разряда реализуется при условии превышении напряжения на модулях гибридного накопителя выше минимально допустимого. Режим разряда реализуется при заданных значениях тяговой нагрузки и снижении напряжения на звене постоянного тока. С целью использования запасенной энергии накопителем на борту электроподвижного состава для питания СН обеспечивается отключение накопителя от цепи питания ТЭД закрытием вентиля 9 путем снятия положительного потенциала управления с IGBT-модуля для последующего подключения накопителя. Разряд накопителя в тяговую сеть выполняется при условии заряженности модулей накопителя, достижении критического уровня тяговой нагрузки и напряжения на звене постоянного тока. При отключенных вентиля 8 и 9 разряд накопителя осуществляется на асинхронные двигатели системы СН 24 при снижении уровня напряжения на звене постоянного тока до заданного уровня. Работа преобразователей 10 и 13 осуществляется в соответствии с характеристиками электрохимического и емкостного модулей. При достижении максимального напряжения на гибридном накопителе устройство переходит в режим ожидания либо в режим разряда в зависимости от режима работы электроподвижного состава и значений энергетических показателей.
Библиографический список
1. Титова, Т.С. Повышение энергетической эффективности локомотивов с накопителями энергии [Текст] / Т.С. Титова, А.М. Евстафьев, // Известия ПГУПС / Санкт-Петербургский гос. ун-т путей сообщения. - Санкт-Петербург.- 2017. - 2. - С. 200-211.
2. Пат.2419563 Российской Федерации, МПК B60W 10/04 (2006.01), B60L 11/02 (2006.01). Способ управления силовой установкой и устройство для его реализации [Текст] / Е.Е. Косов, С.О. Никипелый; Заявитель и патентообладатель МИИТ. - №2009144792; заявл. 03.12.2009; опубл. 27.05.2011 бюл. №15. - 6 с.: 4 ил.
3. Пат.117119 Российской Федерации, МПК B60L 11/12 (2006.01). Энергоустановка локомотива с комбинированным накопителем электроэнергии [Текст] / В.Н. Малахов, А.А. Сачков, Д.В. Попов; Заявитель и патентообладатель ООО «Центр инновационного развития Синара - Транспортные машины». - №2011135391; заявл. 24.08.2011; опубл. 20.06.2012 бюл. №17. - 8 с.: 4 ил.
4. Пат. 182 831 Российской Федерации, МПК В60М 3/00 (2006.01) H02J 1/00(2006.01). Пост секционирования постоянного тока с гибридным накопителем энергии [Текст] / В.Л. Незевак, В.Т. Черемисин, А. П. Шатохин; Заявитель и патентообладатель: ОмГУПС(ОмИИТ). - 2017144925, заявл. 20.12.2017; опубл.: 04.09.2018, бюл. №25. - 6 с.: 2 ил.

Claims (2)

1. Энергоустановка электровоза двойного питания, состоящая из асинхронных тяговых электродвигателей, асинхронных двигателей системы собственных нужд, выключателей постоянного и переменного тока, сетевого фильтра, тягового трансформатора, преобразователя переменно-постоянного напряжения, звена постоянного тока, преобразователей постоянно-переменного напряжения тяговых электродвигателей, преобразователей постоянно-переменного напряжения двигателей собственных нужд, измерительных трансформаторов, гибридного накопителя электроэнергии, состоящего из электрохимического и емкостного модулей, отличающаяся тем, что энергоустановка содержит блок управления и встречно включенные управляемые вентили, подключенные последовательно с преобразователями в цепь присоединения накопителя электроэнергии к главной плюс-шине, открываемые с помощью блока управления со стороны питания для заряда накопителя электроэнергии и питания собственных нужд электровоза, со стороны накопителя для разряда на тяговые двигатели, запираемые со стороны накопителя для разряда накопителя на собственные нужды.
2. Энергоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что резервное питание собственных нужд реализуется от звена постоянного тока с помощью автоматического выключателя, подключенного параллельно управляемым вентилям, включение которого осуществляется блоком управления при исчезновении напряжения на шинах переменного тока собственных нужд.
RU2019103728U 2019-02-11 2019-02-11 Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии RU192347U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103728U RU192347U1 (ru) 2019-02-11 2019-02-11 Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103728U RU192347U1 (ru) 2019-02-11 2019-02-11 Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU192347U1 true RU192347U1 (ru) 2019-09-13

Family

ID=67990317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019103728U RU192347U1 (ru) 2019-02-11 2019-02-11 Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU192347U1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU64146U1 (ru) * 2007-02-19 2007-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" Газотурбовоз
EP2241472A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Power storage control apparatus and method of electric vehicle
US20110041723A1 (en) * 2001-03-27 2011-02-24 Ajith Kuttannair Kumar Electrical Energy Capture System with Circuitry For Blocking Flow of Undesirable Electrical Currents Therein
RU117119U1 (ru) * 2011-08-24 2012-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационного развития Синара - Транспортные машины" (ООО "Центр инновационного развития СТМ" Энергоустановка локомотива с комбинированным накопителем электроэнергии
JP5265276B2 (ja) * 2008-09-05 2013-08-14 公益財団法人鉄道総合技術研究所 主回路システム、電源供給方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110041723A1 (en) * 2001-03-27 2011-02-24 Ajith Kuttannair Kumar Electrical Energy Capture System with Circuitry For Blocking Flow of Undesirable Electrical Currents Therein
RU64146U1 (ru) * 2007-02-19 2007-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" Газотурбовоз
JP5265276B2 (ja) * 2008-09-05 2013-08-14 公益財団法人鉄道総合技術研究所 主回路システム、電源供給方法
EP2241472A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Power storage control apparatus and method of electric vehicle
RU117119U1 (ru) * 2011-08-24 2012-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центр инновационного развития Синара - Транспортные машины" (ООО "Центр инновационного развития СТМ" Энергоустановка локомотива с комбинированным накопителем электроэнергии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9008879B2 (en) System and method for operating a hybrid vehicle system
CN103350647B (zh) 一种接触网和储能装置混合供电的动车组牵引系统
US9873335B2 (en) Electric railcar power feeding system, power feeding device, and power storage device
CN103496327B (zh) 一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN103481787A (zh) 接触网、动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN203482100U (zh) 适用多供电模式的混合动力动车组牵引变流器
CN203372078U (zh) 接触网、动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN103407377A (zh) 一种接触网和动力包混合供电的动车组牵引系统
CN109572491A (zh) 一种电气化铁路牵引网供电构造及其控制方法
WO2006090536A1 (ja) 交通システム
CN109687503B (zh) 基于电池储能多能互补的孤网电铁供电系统及供电方法
CN203372079U (zh) 一种接触网和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN107733055B (zh) 一种用于油--电混合动力机车车载动力电池的充电系统
CN101959710B (zh) 用于有轨车辆的储能器系统
CN203318183U (zh) 一种接触网和动力包混合供电的动车组牵引系统
RU192347U1 (ru) Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии
RU133060U1 (ru) Маневровый электровоз
CN203580676U (zh) 一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
RU203358U1 (ru) Пост секционирования переменного тока с гибридным накопителем электроэнергии
RU2696567C1 (ru) Система для резервного электропитания объектов железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
CN204481544U (zh) 一种用于输电线路在线监测设备的无线充电装置
CN100396509C (zh) 磁浮列车无供电轨车载电网供电方法和车载电网的连接配置
RU120054U1 (ru) Система электроснабжения железных дорог постоянного тока с накопителями энергии
CN209454601U (zh) 一种离网铁路牵引供电系统
RU182831U1 (ru) Пост секционирования постоянного тока с гибридным накопителем энергии

Legal Events

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

Effective date: 20200212