RU201827U1 - AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE - Google Patents

AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE Download PDF

Info

Publication number
RU201827U1
RU201827U1 RU2020127838U RU2020127838U RU201827U1 RU 201827 U1 RU201827 U1 RU 201827U1 RU 2020127838 U RU2020127838 U RU 2020127838U RU 2020127838 U RU2020127838 U RU 2020127838U RU 201827 U1 RU201827 U1 RU 201827U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
traction
asynchronous
electromechanical transmission
electric machines
motors
Prior art date
Application number
RU2020127838U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Николаевич Флоренцев
Александр Анатольевич Уваров
Сергей Викторович Байда
Алексей Михайлович Титов
Владимир Николаевич Орлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром")
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 "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром")
Priority to RU2020127838U priority Critical patent/RU201827U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU201827U1 publication Critical patent/RU201827U1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/08Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines
    • B61C9/24Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with IC reciprocating piston engines electric

Landscapes

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

Abstract

Настоящая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к маневровым тепловозам. Полезная модель может быть использована для модернизации существующего парка железнодорожных транспортных средств (например тепловозов ТГМ4, ТГМ6) с заменой существующих трансмиссий (механической, гидравлической) на электромеханическую трансмиссию. Электромеханическая трансмиссия переменно-переменного тока маневрового тепловоза содержит два асинхронных мотор-генератора, каждый из которых соединен со своим двигателем внутреннего сгорания, по меньшей мере, два тяговых асинхронных двигателя, системы охлаждения тяговых асинхронных электрических машин, систему управления, включающую в себя модули силовой электроники, содержащие силовые преобразователи, выполненные на основе интеллектуальных интегральных IGBT-модулей, контроллеры преобразователей, реализующие алгоритмы цифрового управления тяговыми асинхронными электрическими машинами, и системы их охлаждения, контроллер верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанный с органами управления и отображения информации в кабине тепловоза, контроллерами силовых преобразователей и двигателей внутреннего сгорания, электрическую схему питания потребителей электроэнергии. В электрическую схему питания потребителей возможно включить накопитель энергии. Тяговые асинхронные двигатели соединены с движителями непосредственно и представляют собой многополюсные, высокомоментные электрические машины переменного тока, и управляются каждый от индивидуального преобразователя частоты. Асинхронные мотор-генераторы переменного тока управляются каждый от индивидуального преобразователя частоты. Все элементы системы управления, привода и силовой электроники связаны между собой с возможностью передачи управляющих и информационных сигналов. Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности (КПД) привода, экономия топлива, повышение надежности транспортного средства, уменьшение межремонтного интервала, снижение эксплуатационных расходов. 1 ил.The present utility model relates to railway transport, in particular to shunting diesel locomotives. The utility model can be used to modernize the existing fleet of railway vehicles (for example, diesel locomotives TGM4, TGM6) with the replacement of existing transmissions (mechanical, hydraulic) with an electromechanical transmission. The electromechanical transmission of alternating-alternating current of a shunting locomotive contains two asynchronous motor-generators, each of which is connected to its own internal combustion engine, at least two traction asynchronous motors, cooling systems for traction asynchronous electric machines, a control system that includes power electronics modules containing power converters based on intelligent integrated IGBT modules, converter controllers that implement digital control algorithms for traction asynchronous electric machines and their cooling systems, a top-level controller for controlling power flows and traction, associated with controls and information display in the cab diesel locomotive, controllers of power converters and internal combustion engines, electric power supply circuit for electricity consumers. It is possible to include an energy storage device in the electric power supply circuit of consumers. Asynchronous traction motors are directly connected to the propellers and are multi-pole, high-torque AC electric machines, and each is controlled from an individual frequency converter. Asynchronous AC motor generators are each controlled by an individual frequency converter. All elements of the control system, drive and power electronics are interconnected with the possibility of transmitting control and information signals. The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency (efficiency) of the drive, save fuel, increase the reliability of the vehicle, reduce the overhaul interval, and reduce operating costs. 1 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности к маневровым тепловозам. Полезная модель может быть использована для модернизации существующего парка железнодорожных транспортных средств (например тепловозов ТГМ4, ТГМ6) с заменой существующих трансмиссий (механической, гидравлической) на электромеханическую трансмиссию, а также при создании нового поколения маневровых тепловозов.This utility model relates to rail transport, in particular to shunting diesel locomotives. The utility model can be used to modernize the existing fleet of railway vehicles (for example, diesel locomotives TGM4, TGM6) by replacing existing transmissions (mechanical, hydraulic) with an electromechanical transmission, as well as when creating a new generation of shunting locomotives.

Известно, что эксплуатация железнодорожных транспортных средств (например, маневровых тепловозов) характеризуется значительным временем их работы на малых нагрузках, холостом ходу, переходных и частичных режимов (см. - Кузнецов И.А. К вопросу снижения расхода топлива при выполнении маневровой работы тепловозами//Вестник транспорта Поволжья. - 2015. - №6 с. 23-27). При таких условиях работы оснащение транспортного средства одним ДВС приводит к перерасходу топлива.It is known that the operation of railway vehicles (for example, shunting diesel locomotives) is characterized by a significant time of their operation at low loads, idling, transient and partial modes (see - Kuznetsov I.A. To the issue of reducing fuel consumption when performing shunting work with diesel locomotives // Bulletin of transport of the Volga region. - 2015. - No. 6 p. 23-27). Under such operating conditions, equipping a vehicle with one internal combustion engine leads to excessive fuel consumption.

Известна конструкция тепловоза ТГМ4, в кузове машинного отделения которого расположен двигатель внутреннего сгорания, гидропередача, компрессор, двухмашинный агрегат, маслоохладитель гидропередачи, и ряд других вспомогательных элементов, (см.-Тепловозы ТГМ4 и ТГМ4А: Руководство по эксплуатации и обслуживанию/Людиновский ордена Трудового Красного Знамени тепловозостроительный завод - 3-е изд. перераб. и доп - М.: Транспорт, 1985 - 206 с). Недостатком данной конструкции является оснащение тепловоза одним ДВС и гидропередачей. Оснащение транспортного средства одним двигателем внутреннего сгорания, что сказывается на эффективности его работы с частичной нагрузкой или на холостом ходу, приводит к перерасходу топлива. Применение гидравлической трансмиссии приводит к недостаточной эффективности, повышенному расходу топлива тепловозом, а также в них используются специальные минеральные масла.The design of a diesel locomotive TGM4 is known, in the back of the engine room of which there is an internal combustion engine, a hydraulic transmission, a compressor, a two-machine unit, an oil cooler for a hydraulic transmission, and a number of other auxiliary elements, (see-Diesel locomotives TGM4 and TGM4A: Operation and Maintenance Manual / Lyudinovsky Order of the Red Labor Banner of diesel locomotive plant - 3rd ed. Revised and additional - M .: Transport, 1985 - 206 p). The disadvantage of this design is to equip the locomotive with one internal combustion engine and hydraulic transmission. Equipping a vehicle with a single combustion engine, which affects the efficiency of its operation at part load or at idle speed, leads to excessive fuel consumption. The use of a hydraulic transmission leads to insufficient efficiency, increased fuel consumption of the diesel locomotive, and they also use special mineral oils.

Из уровня техники известно транспортное средство тепловоз ТЭМ12, на котором используется электрическая передача с групповым приводом колесных пар. Тепловоз содержит генератор, который питает два тяговых электродвигателя, параллельно включенных. Валы электродвигателей соединены между собой и связаны с карданными валами, которые соединены с осевыми редукторами (Раков В.А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза (1976-1985 гг). - М.:Транспорт, 1990. С. 159-162).From the prior art, a vehicle diesel locomotive TEM12 is known, which uses an electric transmission with a group drive of wheelsets. The locomotive contains a generator that powers two traction motors connected in parallel. The shafts of the electric motors are interconnected and connected to cardan shafts, which are connected to axial gearboxes (Rakov V.A.Lokomotivs and multiple unit rolling stock of the railways of the Soviet Union (1976-1985). - M.: Transport, 1990. S. 159- 162).

Недостатком конструкции данного транспортного средства является применение двигателей постоянного тока в качестве тяговых. КПД двигателей постоянного тока ниже, чем у электрических машин переменного тока. Асинхронные электродвигатели переменного тока проще по конструкции, легче электродвигателей постоянного тока такой же мощности. В них отсутствует коллектор и щеточный аппарат, которые ненадежны в эксплуатации, поэтому снижаются затраты на ремонт и обслуживание. Среди электрических машин переменного тока наибольшей надежностью, ремонтопригодностью, управляемостью и высокой эффективностью обладают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.The design disadvantage of this vehicle is the use of DC motors as traction motors. The efficiency of DC motors is lower than that of AC electric machines. Asynchronous AC motors are simpler in design, lighter than DC motors of the same power. They lack a collector and brush apparatus, which are unreliable in operation, therefore, the costs of repair and maintenance are reduced. Asynchronous electric motors with a squirrel cage rotor have the greatest reliability, maintainability, controllability and high efficiency among AC electric machines.

Из уровня техники известна электромеханическая трансмиссия самоходной машины, содержащая тяговый генератор, соединенный с ДВС и выполненный с возможностью преобразования механической энергии ДВС в электрическую энергию, тяговые вентильно-индукторные электродвигатели (ВИД) с независимым возбуждением, приспособленные для преобразования электрической энергии в механическую, а также бортовые редукторы, связанные с тяговыми ВИД и приспособленные для привода ведущих колес самоходной машины (Лашкевич М.М. Разработка системы управления для электротрансмиссии с тяговыми вентильно-индукторными двигателями: дис. канд. техн. Наук: 09.09.03. - Москва: ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ», 2013. - 155 с).From the prior art, an electromechanical transmission of a self-propelled machine is known, containing a traction generator connected to the internal combustion engine and made with the possibility of converting mechanical energy of the internal combustion engine into electrical energy, traction valve-inductor electric motors (VID) with independent excitation, adapted to convert electrical energy into mechanical energy, and final drives associated with traction views and adapted to drive the driving wheels of a self-propelled machine (Lashkevich M.M. Development of a control system for electric transmission with traction valve-inductor motors: dis. candidate of technical sciences: 09.09.03. - Moscow: FGBOU VPO "NRU" MPEI ", 2013. - 155 p).

В ВИД реализуются многопакетные конструкции с обмоткой возбуждения, расположенной между соседними пакетами двигателя. Применение в трансмиссиях ВИД с независимым возбуждением усложняет конструкцию и снижает надежность трансмиссии.In VID, multi-package designs are implemented with an excitation winding located between adjacent engine packages. Application in transmissions of the VID with independent excitation complicates the design and reduces the reliability of the transmission.

Известна путевая машина - транспортное средство (мотовоз), содержащая несущую раму, опирающуюся на ходовые части, установленную на раме кабину машиниста, силовое оборудование и вспомогательное оборудование, расположенное в подрамном пространстве, причем машина оборудована электромеханической трансмиссией с асинхронным генератором и асинхронными тяговыми двигателями. Управление асинхронным генератором осуществляется через блок силовой электроники асинхронного генератора. Управление тяговым оборудованием осуществляется через блок силовой электроники тяговых асинхронных двигателей. Крутящий момент передается с тяговых асинхронных двигателей на каждую колесную пару через осевой редуктор.Known track machine - a vehicle (locomotive), containing a supporting frame resting on the chassis, the driver's cab mounted on the frame, power equipment and auxiliary equipment located in the subframe space, and the machine is equipped with an electromechanical transmission with an asynchronous generator and asynchronous traction motors. The asynchronous generator is controlled through the power electronics unit of the asynchronous generator. Traction equipment is controlled through the power electronics unit of traction induction motors. Torque is transmitted from asynchronous traction motors to each wheelset through an axial gearbox.

Недостатком данного технического решения, оптимального для путевой машины с одним двигателем внутреннего сгорания и одним асинхронным генератором, является увеличенный расход топлива при использовании в маневровом тепловозе одного мощного ДВС (RU 160327 14.10.2015; RU 168211 25.04.2016).The disadvantage of this technical solution, which is optimal for a track machine with one internal combustion engine and one asynchronous generator, is the increased fuel consumption when using one powerful internal combustion engine in a shunting locomotive (RU 160327 10/14/2015; RU 168211 04/25/2016).

Из уровня техники известно транспортное средство, содержащее несущую часть с установленными на ней посредством элементов крепления системой управления транспортным средством и его оборудованием, тяговым асинхронным электродвигателем, вспомогательными приводными элементами, элементами силовой и управляющей электроники, двумя двигателями внутреннего сгорания, системами охлаждения элементов силовой и управляющей электроники и элементов тягового привода, контроллером верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанным с системой управления транспортным средством и отображения информации и элементами управляющей электроники, электрической схемой питания потребителей электроэнергии. Каждый из двух двигателей внутреннего сгорания механически соединен со своим тяговым асинхронным генератором. Тяговый асинхронный электродвигатель соединен через редукторы с движителями. Контроллер верхнего уровня выполнен с возможностью управления включением в работу двигателей внутреннего сгорания в зависимости от условий движения и задания водителя посредством системы управления транспортным средством. Цифровые системы управления, тяговые асинхронные генераторы и тяговый асинхронный двигатель, вспомогательные приводные элементы, тяговые преобразователи на основе интегрированных интеллектуальных IGBT-модулей, преобразователи постоянного напряжения звена постоянного тока в постоянное и переменное стабилизированное напряжение взаимосвязаны с возможность передачи управляющих и информационных сигналов. (RU 181537, 20.07.2017 г.).A vehicle is known from the prior art, comprising a carrier part with a vehicle control system and its equipment, a traction induction motor, auxiliary drive elements, power and control electronics, two internal combustion engines, cooling systems for power and control elements mounted on it by means of fastening elements. electronics and traction drive elements, a top-level controller for controlling the power and traction flows associated with the vehicle control system and displaying information and control electronics elements, the electric power supply circuit for electricity consumers. Each of the two internal combustion engines is mechanically connected to its own traction induction generator. The traction asynchronous electric motor is connected through gearboxes with propellers. The upper-level controller is configured to control the activation of the internal combustion engines depending on the driving conditions and the driver's task by means of the vehicle control system. Digital control systems, traction asynchronous generators and traction asynchronous motor, auxiliary drive elements, traction converters based on integrated intelligent IGBT modules, DC link DC voltage converters into DC and AC stabilized voltage are interconnected with the ability to transmit control and information signals. (RU 181537, 20.07.2017).

Недостатком этого решения является применение одного тягового двигателя, при выходе из строя которого тепловоз не сможет освободить путь и продолжить самостоятельное движение до места ремонта. Также наличие редуктора между тяговым электродвигателем и движителями уменьшает КПД трансмиссии, снижает надежность ее работы, увеличивает затраты на обслуживание и ремонт.The disadvantage of this solution is the use of one traction motor, in case of failure of which the locomotive will not be able to clear the way and continue its independent movement to the place of repair. Also, the presence of a gearbox between the traction motor and the propellers reduces the efficiency of the transmission, reduces the reliability of its operation, and increases the cost of maintenance and repair.

Частично этот недостаток устранен в тяговом приводе маневровых тепловозов (RU 2720229 04.04.2019), в котором применены два тяговых реактивных индукторных двигателя (ТРИД), которые без промежуточного редуктора подключены карданными валами к редукторам движителей. ТРИД обеспечивает на малых оборотах требуемые пусковые и длительные моменты.This drawback is partially eliminated in the traction drive of shunting diesel locomotives (RU 2720229 04.04.2019), in which two traction reactive inductor motors (TRID) are used, which are connected by cardan shafts to the gearboxes of the propellers without an intermediate gearbox. TRID provides the required starting and long-term moments at low speeds.

Недостатком данного решения является большой уровень пульсаций потребляемого тока и момента на валу ТРИД, пульсации которого передаются не только на движители (колесные пары), но и воздействуют на вал ДВС, снижая ресурс его работы. Кроме того, увеличивается требуемая установленная мощность преобразователей, питающих ТРИД, что приводит к удорожанию трансмиссии. Из-за большой массы и габаритов ТРИД увеличивается и цена тяговых двигателей, что также приводит к увеличению стоимости трансмиссии.The disadvantage of this solution is a high level of ripple of the consumed current and moment on the TRID shaft, the pulsations of which are transmitted not only to the propellers (wheel pairs), but also affect the internal combustion engine shaft, reducing its service life. In addition, the required installed capacity of the converters supplying TRID increases, which leads to an increase in the transmission cost. Due to the large mass and dimensions of TRID, the price of traction motors also increases, which also leads to an increase in the cost of the transmission.

Выбираем данное транспортное средство (RU 181537, 20.07.2017 г.) и техническое решение (RU 2720229 04.04.2019) в качестве прототипов, как наиболее близких к предлагаемой полезной модели по технической сущности.We select this vehicle (RU 181537, July 20, 2017) and the technical solution (RU 2720229 04/04/2019) as prototypes, as the closest to the proposed utility model in technical essence.

Недостатком прототипа является применение только одного тягового двигателя, при выходе из строя которого, тепловоз останавливается и не может продолжить движение до места ремонта, наличие редуктора между тяговым двигателем и движителями приводит к эксплуатационным расходам, снижению надежности привода.The disadvantage of the prototype is the use of only one traction motor, in case of failure of which, the locomotive stops and cannot continue to move to the place of repair, the presence of a gearbox between the traction motor and the propellers leads to operating costs, a decrease in the reliability of the drive.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение эффективности (КПД) привода, экономия топлива, повышение надежности транспортного средства, уменьшение межремонтного интервала, снижение эксплуатационных расходов.The technical result of the claimed utility model is to increase the efficiency (efficiency) of the drive, save fuel, increase the reliability of the vehicle, reduce the overhaul interval, and reduce operating costs.

Заявленный технический результат достигается тем, что электромеханическая трансмиссия переменно-переменного тока маневрового тепловоза содержит два асинхронных мотор-генератора, каждый из которых соединен со своим двигателем внутреннего сгорания, по меньшей мере, два тяговых асинхронных двигателя, системы охлаждения тяговых асинхронных электрических машин, систему управления, включающую в себя модули силовой электроники тяговых электрических машин, содержащие силовые преобразователи, выполненные на основе интеллектуальных интегральных IGBT-модулей, контроллеры преобразователей, реализующих алгоритмы цифрового управления тяговыми асинхронными электрическими машинами, и системы их охлаждения, контроллер верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанный с органами управления и отображения информации в кабине тепловоза, контроллерами силовых преобразователей и двигателей внутреннего сгорания, электрическую схему питания потребителей электроэнергии. В электрическую схему питания потребителей электроэнергии, возможно, включить накопитель энергии. Тяговые асинхронные двигатели соединены с движителями непосредственно, и представляют собой многополюсные, высокомоментные электрические машины переменного тока, и управляются каждый от индивидуального преобразователя частоты. Асинхронные мотор-генераторы переменного тока управляются каждый от индивидуального преобразователя частоты. Все элементы системы управления, привода и силовой электроники связаны между собой с возможностью передачи управляющих и информационных сигналов.The claimed technical result is achieved in that the electromechanical transmission of alternating-alternating current of a shunting locomotive contains two asynchronous motor-generators, each of which is connected to its internal combustion engine, at least two traction asynchronous motors, cooling systems for traction asynchronous electric machines, a control system including power electronics modules of traction electric machines containing power converters based on intelligent integrated IGBT modules, converter controllers that implement digital control algorithms for traction asynchronous electrical machines and their cooling systems, a top-level controller for controlling power flows and traction connected with the controls and information display in the locomotive cabin, controllers of power converters and internal combustion engines, the electric power supply circuit for electricity consumers. It is possible to include an energy storage device in the electric power supply circuit of electricity consumers. Asynchronous traction motors are directly connected to the propellers, and are multi-pole, high-torque AC electric machines, and each is controlled from an individual frequency converter. Asynchronous AC motor generators are each controlled by an individual frequency converter. All elements of the control system, drive and power electronics are interconnected with the possibility of transmitting control and information signals.

На фиг. 1 приведена структурная схема электромеханической трансмиссии (ЭМТ) маневрового тепловоза с двумя тяговыми асинхронными двигателями:FIG. 1 shows a block diagram of an electromechanical transmission (EMT) of a shunting locomotive with two traction induction motors:

два асинхронных мотор-генератора (АМГ) переменного тока;two asynchronous motor generators (AMG) of alternating current;

два тяговых асинхронных двигателя (ТАД);two traction asynchronous motors (TAD);

два блока силовой электроники (БСЭ) с силовыми преобразователями (СП) (для питания АМГ) и контроллерами силовых преобразователей (КСП);two blocks of power electronics (PSE) with power converters (SP) (for AMG power supply) and power transformer controllers (PSC);

два блока силовой электроники (БСЭ) с силовыми преобразователями (СП) (для питания ТАД) и контроллерами силовых преобразователей (КСП);two blocks of power electronics (PSE) with power converters (SP) (for powering TAD) and controllers of power converters (PSC);

комплект систем жидкостного охлаждения БСЭ и АМГ (СОх);a set of liquid cooling systems TSB and AMG (COx);

комплект системы воздушного охлаждения (СВО) ТАД;set of air cooling system (SVO) TAD;

преобразователь напряжения постоянно-постоянного тока для зарядки аккумуляторных батарей и питания потребителей тока по цепи 24 В;DC-DC voltage converter for charging storage batteries and powering current consumers through the 24 V circuit;

контроллер верхнего уровня (КВУ) для управления потоками мощности и тягой, связанный с системой управления и отображения информации маневрового тепловоза;a top-level controller (KVU) for power and thrust flow control, connected with the control system and information display of the shunting locomotive;

сервисная вычислительная система (СВС);service computing system (SHS);

блок управления питанием 24 В (БУП);power control unit 24 V (BUP);

панель управления и отображения информации тепловоза (панель управления и дисплей);control panel and information display of the locomotive (control panel and display);

блок мотор-компрессор.motor-compressor unit.

Управление каждым блоком осуществляется собственным контроллером, которые объединены между собой по шине CAN.Each unit is controlled by its own controller, which are interconnected via the CAN bus.

В заявленной полезной модели использована жидкостная система охлаждения БСЭ и АМГ и воздушная система охлаждения ТАД. Для связи и передачи сигналов между элементами тягового электрического оборудования использована стандартная шина CAN.In the declared utility model, a liquid cooling system of TSB and AMG and an air cooling system of TAD are used. A standard CAN bus is used for communication and signal transmission between elements of traction electrical equipment.

Двигатели внутреннего сгорания приводят в движение каждый свой асинхронный мотор-генератор, которые вырабатывают переменный ток, поступающий затем на блоки силовой электроники АМГ. БСЭ АМГ обеспечивает питание постоянным током блок мотор-компрессора, системы охлаждения ТАД, блоки силовой электроники ТАД. В БСЭ ТАД постоянный ток преобразуется в переменный и подается на тяговые асинхронные двигатели, которые передают крутящий момент на движители.Internal combustion engines drive each of their asynchronous motor-generators, which generate alternating current, which then flows to the AMG power electronics units. TSE AMG provides DC power to the motor-compressor unit, TAD cooling systems, TAD power electronics units. In TSB TAD, direct current is converted into alternating current and fed to asynchronous traction motors, which transmit torque to the propellers.

Привод транспортного средства обеспечивает тяговый режим работы маневрового тепловоза и режим электрического торможения. В заявленной полезной модели может быть реализовано компрессионное торможение через ДВС, при этом асинхронный мотор-генератор работает в режиме двигателя. В варианте реализации предложенной полезной модели с блоком накопления энергии компрессионное торможение реализуется при полном заряде блока накопления энергии (БНЭ).The drive of the vehicle provides a traction mode of operation of a shunting locomotive and an electric braking mode. In the claimed utility model, compression braking through the internal combustion engine can be implemented, while the asynchronous motor-generator operates in the engine mode. In an embodiment of the proposed utility model with an energy storage unit, compression braking is implemented with a full charge of the energy storage unit (ECU).

Привод транспортного средства выполнен с возможностью защиты в аварийных режимах от перегрева обмоток и подшипников АМГ и ТАД, от ухудшения уровня изоляции токоведущих частей, от перегрузок по току, напряжению, нессиметрии фазных напряжений; диагностики составных частей тягового электрического оборудования, с определением неисправности функционального блока, с контролем и визуализацией параметров электрооборудования, записью и хранением статистических и аварийных данных работы тягового электрического оборудования; просмотра, анализа параметров тягового электрического оборудования, статистической информации работы тягового электрического оборудования, контроля и программирования конфигурации систем тягового электрического оборудования посредством работы с внешней ПЭВМ, связанной с контроллером верхнего уровня (КВУ).The drive of the vehicle is made with the possibility of protection in emergency modes from overheating of windings and bearings of AMG and TAD, from deterioration of the insulation level of current-carrying parts, from overloads in current, voltage, phase voltage asymmetry; diagnostics of components of traction electrical equipment, with the determination of a functional block malfunction, with control and visualization of the parameters of electrical equipment, recording and storage of statistical and emergency data on the operation of traction electrical equipment; viewing, analyzing the parameters of traction electrical equipment, statistical information on the operation of traction electrical equipment, monitoring and programming the configuration of traction electrical equipment systems by working with an external PC connected to the upper level controller (KVU).

КВУ осуществляет согласованное управление всеми устройствами, входящими в состав комплекта тягового электрооборудования (КТЭО) по CAN-шине, так он управляет ДВС посредством передачи в контроллеры ДВС задания требуемых скоростей их вращения, также КВУ управляет всеми АМГ и ТАД посредством передачи в контроллер силовых преобразователей, размещенных в БСЭ АМГ и ТАД, заданий создаваемых каждым АМГ и ТАД электромагнитных моментов. В КВУ посредством ПЭВМ предварительно введено программное обеспечение, содержащее алгоритмы определения и распределения электромагнитных моментов, реализуемых АМГ и ТАД. КВУ ведет запись состояния всех органов управления, исполнительных устройств через определенные моменты времени. По каналу CAN считывается и записывается в КВУ с контроллеров АМГ и ТАД информация об аварийной ситуации с кодом этой ситуации. Аварийные логи могут быть переписаны в сервисную вычислительную систему (СВС) для сохранения их на внешнем носителе.KVU carries out coordinated control of all devices that make up the set of traction electrical equipment (KTEO) via the CAN bus, so it controls the internal combustion engine by transmitting the required rotation speeds to the internal combustion engine controllers, and the KVU also controls all AMG and TAD by transferring power converters to the controller, placed in the TSB AMG and TAD, tasks created by each AMG and TAD electromagnetic moments. In the KVU by means of a PC, the software is preliminarily introduced, containing algorithms for the determination and distribution of electromagnetic moments, implemented by AMG and TAD. KVU keeps a record of the state of all controls, executive devices at certain points in time. Via the CAN channel, information about an emergency with the code of this situation is read and written to the KVU from the AMG and TAD controllers. Emergency logs can be rewritten to the service computing system (SVS) to save them on an external medium.

Сервисная вычислительная система (СВС) представляет собой программное обеспечение для сопровождения, наладки и диагностики ошибок, предназначенная для отображения параметров рабочих характеристик системы тягового электрооборудования, загрузки, сохранения и отображения аварийных логов, для последующего анализа причин неисправностей, позволяет упростить процесс наладки и контроля тягового электрооборудования.The service computing system (SHS) is software for maintenance, adjustment and diagnostics of errors, designed to display the parameters of the operating characteristics of the traction electrical equipment system, load, save and display emergency logs, for subsequent analysis of the causes of malfunctions, and simplify the process of adjusting and monitoring traction electrical equipment ...

Применение предлагаемой полезной модели позволило получить следующие преимущества: существенное повышение эффективности привода, экономию горючесмазочных материалов, уменьшение межремонтного интервала и уменьшение расходов на ремонты.The use of the proposed utility model has made it possible to obtain the following advantages: a significant increase in drive efficiency, savings in fuel and lubricants, a decrease in the overhaul interval and a decrease in repair costs.

Применение безредукторного привода с многополюсными высокомоментными электрическими машинами переменного тока позволило упростить конструкцию, что привело к облегчению обслуживания системы тягового привода и повышению его надежности, снижению эксплуатационных расходов, за счет исключения неизбежных потерь масла, снижению общих затрат на тяговый привод.The use of a gearless drive with multi-pole high-torque AC electric machines made it possible to simplify the design, which led to an easier maintenance of the traction drive system and an increase in its reliability, a decrease in operating costs by eliminating inevitable oil losses, and a decrease in the total costs of a traction drive.

Применение двух двигателей внутреннего сгорания, соединенных каждый со своим асинхронным мотор-генератором, позволяет производить остановку одного ДВС на частичных нагрузках, обеспечивая экономию топлива, увеличить ресурс работы ДВС.The use of two internal combustion engines, each connected with its own asynchronous motor-generator, makes it possible to stop one internal combustion engine at partial loads, providing fuel economy, and increasing the service life of the internal combustion engine.

Применение электромеханической трансмиссии позволило увеличить тягу, повысить КПД, снизить расход топлива, обеспечить бесступенчатое регулирование скорости маневрового тепловоза, увеличить производительность работы, снизить динамические нагрузки на узлы тепловоза и ДВС, снизить эксплуатационные затраты на техническое обслуживание, ремонт и расходные материалы, повысить надежность работы маневрового тепловоза.The use of an electromechanical transmission made it possible to increase traction, improve efficiency, reduce fuel consumption, provide stepless speed control of a shunting locomotive, increase work efficiency, reduce dynamic loads on locomotive and ICE components, reduce operating costs for maintenance, repairs and consumables, and increase the reliability of shunting locomotive diesel locomotive.

Применение современных цифровых систем управления обеспечило возможность повышения КПД привода и возможность экономии топлива.The use of modern digital control systems made it possible to increase the drive efficiency and the possibility of fuel saving.

Добавление в электрическую схему привода накопителя электроэнергии (например, на основе суперконденсаторов или батарей) позволяет сгладить нагрузку на силовую установку, рекуперировать энергию при торможении, за счет чего возрастает энергоэффективность маневрового тепловоза.Adding an electric power storage device (for example, based on supercapacitors or batteries) to the electric circuit of the drive allows to smooth the load on the power plant, to recover energy during braking, thereby increasing the energy efficiency of the shunting locomotive.

Модульная компоновка составляющих частей трансмиссии позволяет добиться ее компактности и оптимального распределения составляющих частей.The modular design of the transmission components allows for compactness and optimal distribution of the components.

Реализация любой совокупности указанных выше признаков направлена на повышение надежности и эффективности привода транспортного средства, экономию топлива, уменьшение межремонтного интервала транспортного средства, снижение эксплуатационных расходов на техническое обслуживание, ремонт и расходные материалы, повышение надежность работы маневрового тепловоза в целом.The implementation of any combination of the above features is aimed at increasing the reliability and efficiency of the vehicle drive, fuel economy, reducing the vehicle overhaul interval, reducing operating costs for maintenance, repairs and consumables, increasing the reliability of the shunting locomotive as a whole.

Все элементы управления маневровым тепловозом, привода и силовой электроники связаны между собой с возможностью передачи управляющих и информационных сигналов и составляют единое устройство.All control elements of the shunting locomotive, drive and power electronics are interconnected with the possibility of transmitting control and information signals and constitute a single device.

Claims (7)

1. Электромеханическая трансмиссия переменно-переменного тока маневрового тепловоза, содержащая два асинхронных мотор-генератора, каждый из которых соединен со своим двигателем внутреннего сгорания, по меньшей мере, два тяговых асинхронных двигателя, системы охлаждения тяговых асинхронных электрических машин, систему управления, включающую в себя модули силовой электроники тяговых электрических машин, содержащие силовые преобразователи, выполненные на основе интеллектуальных интегральных IGBT-модулей, контроллеры силовых преобразователей, реализующих алгоритмы цифрового управления тяговыми асинхронными электрическими машинами, и системы их охлаждения, контроллер верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой, связанный с органами управления и отображения информации в кабине тепловоза, контроллерами силовых преобразователей и двигателей внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что тяговые асинхронные двигатели соединены с движителями непосредственно и представляют собой многополюсные, высокомоментные электрические машины, причем тяговые асинхронные двигатели управляются каждый от индивидуального преобразователя частоты, а асинхронные мотор-генераторы управляются каждый от индивидуального преобразователя частоты, при этом все элементы системы управления, привода и силовой электроники связаны между собой с возможностью передачи управляющих и информационных сигналов.1. Electromechanical transmission of alternating-alternating current of a shunting locomotive, containing two asynchronous motor-generators, each of which is connected to its own internal combustion engine, at least two traction asynchronous motors, cooling systems of traction asynchronous electric machines, a control system including modules of power electronics of traction electric machines containing power converters made on the basis of intelligent integrated IGBT modules, controllers of power converters that implement algorithms for digital control of traction asynchronous electrical machines and their cooling systems, a top-level controller for controlling power flows and traction associated with controls and information display in the locomotive cabin, controllers of power converters and internal combustion engines, characterized in that asynchronous traction motors are directly connected to the propellers and are luminous, high-torque electric machines, with traction asynchronous motors each controlled by an individual frequency converter, and asynchronous motor-generators each controlled by an individual frequency converter, while all elements of the control system, drive and power electronics are interconnected with the possibility of transmitting control and information signals ... 2. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что алгоритмы цифрового управления тяговыми асинхронными электрическими машинами представляют собой алгоритмы векторного управления.2. Electromechanical transmission according to claim 1, characterized in that the algorithms for digital control of traction asynchronous electric machines are vector control algorithms. 3. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что алгоритмы цифрового управления тяговыми асинхронными электрическими машинами представляют собой алгоритмы частотного управления.3. Electromechanical transmission according to claim 1, characterized in that the algorithms for digital control of traction asynchronous electric machines are frequency control algorithms. 4. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что силовые преобразователи выполнены на основе SiC модулей.4. Electromechanical transmission according to claim 1, characterized in that the power converters are based on SiC modules. 5. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая схема выполнена с возможностью подключения накопителя электроэнергии.5. Electromechanical transmission according to claim 1, characterized in that the electrical circuit is configured to connect an electric energy storage device. 6. Электромеханическая трансмиссия по п. 5, отличающаяся тем, что накопитель энергии представляет собой накопитель на суперконденсаторах.6. Electromechanical transmission according to claim 5, characterized in that the energy storage device is a supercapacitor storage device. 7. Электромеханическая трансмиссия по п. 5, отличающаяся тем, что накопитель энергии представляет собой накопитель на батареях.7. Electromechanical transmission according to claim 5, characterized in that the energy storage device is a battery storage device.
RU2020127838U 2020-08-19 2020-08-19 AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE RU201827U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127838U RU201827U1 (en) 2020-08-19 2020-08-19 AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127838U RU201827U1 (en) 2020-08-19 2020-08-19 AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201827U1 true RU201827U1 (en) 2021-01-14

Family

ID=74183693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127838U RU201827U1 (en) 2020-08-19 2020-08-19 AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201827U1 (en)

Cited By (2)

* 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
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

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005086910A2 (en) * 2004-03-08 2005-09-22 Railpower Technologies Corp. Hybrid locomotive configuration
RU181537U1 (en) * 2017-07-20 2018-07-18 Владимир Степанович Полюхович VEHICLE (MANEUVER DIESEL locomotive)
RU2720229C1 (en) * 2019-04-04 2020-04-28 Общество с ограниченной ответственностью "ПромЭлКом" (ООО "ПромЭлКом") Traction electric drive for shunting locomotives

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005086910A2 (en) * 2004-03-08 2005-09-22 Railpower Technologies Corp. Hybrid locomotive configuration
RU181537U1 (en) * 2017-07-20 2018-07-18 Владимир Степанович Полюхович VEHICLE (MANEUVER DIESEL locomotive)
RU2720229C1 (en) * 2019-04-04 2020-04-28 Общество с ограниченной ответственностью "ПромЭлКом" (ООО "ПромЭлКом") Traction electric drive for shunting locomotives

Cited By (2)

* 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
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
US8220572B2 (en) Multi-power source locomotive selection
CA2576856C (en) Locomotive power train architecture
US7565867B2 (en) Multiple engine locomotive configuration
US7944081B2 (en) Multi-power source locomotive control method and system
CN103332121B (en) Propulsion system
US5129328A (en) Gas turbine locomotive fueled by compressed natural Gas
CN201890228U (en) Diesel generator and storage battery hybrid power alternating-current drive locomotive control system
CN101808845B (en) Method of operating propulsion system
US8950526B2 (en) AC drive system for a vehicle
CN104627004A (en) Integrated power source for providing power for diesel locomotive auxiliary transmission system and train
RU181537U1 (en) VEHICLE (MANEUVER DIESEL locomotive)
RU201827U1 (en) AC-ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF A SHUNTING LOCOMOTIVE
CN209757090U (en) Power centralized type diesel multiple unit train power supply system
RU193840U1 (en) Shunting diesel locomotive with auxiliary drive
RU168211U1 (en) VEHICLE (MOTOR CAR)
RU213549U1 (en) Electromechanical AC-AC transmission for a hybrid shunting diesel locomotive
RU209368U1 (en) Electromechanical AC-AC transmission with axial regulation for shunting diesel locomotive
RU201852U1 (en) TWO-AXLE AUTOMOTOR WITH ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION
CN206255175U (en) Ship direct current networking propulsion system with batteries to store energy
CN214164730U (en) Rear power take-off electrified single-shot system
CN210176328U (en) Multi-motor power system of pure electric harbor mobile hoisting machinery
CN117698774A (en) Storage battery new energy locomotive refitted from diesel locomotive
Wang et al. Development of Environmentally Friendly and Efficient New Energy Rail Locomotives for Industrial and Mining Enterprises
CN202686362U (en) Transmission and network control system of rail engineering vehicle
CN106741793A (en) Ship direct current networking propulsion system with batteries to store energy