RU2127200C1 - Unitized traction dc drive - Google Patents
Unitized traction dc drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127200C1 RU2127200C1 RU97113844/28A RU97113844A RU2127200C1 RU 2127200 C1 RU2127200 C1 RU 2127200C1 RU 97113844/28 A RU97113844/28 A RU 97113844/28A RU 97113844 A RU97113844 A RU 97113844A RU 2127200 C1 RU2127200 C1 RU 2127200C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input terminal
- traction
- positive
- output
- terminal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке преобразователей средней и большой мощности, а также высокочастотных зарядных устройств и источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения. The invention relates to electrical engineering and can be used in the development of converters of medium and high power, as well as high-frequency chargers and power supplies with galvanic isolation of the output voltage.
Известно устройство (заявка N 96110066 кл. H 02 J 7/10, H 02 M 7/12 приоритет от 21.05.96), осуществляющее заряд аккумуляторной батареи стабилизированным током с последующим переходом в режим стабилизации напряжения. A device is known (application N 96110066 class. H 02 J 7/10, H 02 M 7/12 priority from 05/21/96), charging the battery with stabilized current, followed by transition to voltage stabilization mode.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности управления тяговым электродвигателем после окончания заряда аккумуляторной батареи. The disadvantage of this device is the inability to control the traction motor after the battery is charged.
Наиболее близким техническим решением является устройство, а. с. N 1799752, B 60 L 15/08, 1993, обеспечивающее управление тяговым электродвигателем постоянного тока. The closest technical solution is the device, as well. with. N 1799752, B 60 L 15/08, 1993, providing control of a traction DC motor.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности осуществлять заряд аккумуляторной батареи с коэффициентом мощности близким к единице во время стоянки электромобиля. The disadvantage of this device is the inability to charge the battery with a power factor close to unity while the vehicle is stationary.
Целью изобретения является расширение функциональных свойств. The aim of the invention is the expansion of functional properties.
Указанная цель достигается тем, что в комплектном тяговом электроприводе постоянного тока силовой преобразователь напряжения подключен плюсовой и минусовой входными клеммами соответственно через первый и второй силовые нормально разомкнутые контакты контактора к тяговой аккумуляторной батарее, а плюсовой выходной клеммой - к плюсовому выводу якорной обмотки тягового электродвигателя и выполнен на двух последовательно соединенных полностью управляемых ключевых элементах, зашунтированных во встречном направлении возвратными диодами и подключенных согласно с тяговой аккумуляторной батареей, регулятор тока возбуждения тягового электродвигателя минусовой входной клеммой подключен к минусовой входной клемме силового преобразователя напряжения и к первому выводу первого конденсатора, причем плюсовая входная клемма регулятора тока возбуждения подключена к плюсовой входной клемме силового преобразователя напряжения, а второй вывод первого конденсатора подключен к плюсовой входной клемме силового преобразователя напряжения через второй конденсатор, при этом общая точка соединения первого и второго конденсаторов через нормально замкнутый блок-контакт контактора подключена к первому выводу первичной обмотки высокочастотного трансформатора, а ее второй вывод подключен к плюсовой выходной клемме силового преобразователя напряжения, причем минусовой вывод якорной обмотки электродвигателя подключен к минусовой выходной клемме силового преобразователя напряжения через третий силовой нормально разомкнутый контакт контактора, а вторичная обмотка высокочастотного трансформатора через вторичный выпрямитель с выходным фильтром подключена к тяговой аккумуляторной батарее, при этом регулятора тока возбуждения выполнен из последовательно соединенных транзистора и диода, катод которого является плюсовой входной клеммой регулятора тока возбуждения, а эмиттер транзистора его минусовой входной клеммой, подключенной кроме того к минусовой выходной клемме первичного выпрямителя, плюсовая выходная клемма которого подключена через дроссель к точке соединения коллектора транзистора, анода диода и первой входной клеммы релейного реверсора, вторая входная клемма которого подключена к катоду диода, а обе выходные клеммы релейного реверсора (19) подключены к клеммам обмотки возбуждения тягового электродвигателя, при этом первичный выпрямитель с входным фильтром подключен к сетевому шнуру. This goal is achieved by the fact that in a complete DC traction electric drive, the power voltage converter is connected to the positive and negative input terminals, respectively, through the first and second power normally open contacts of the contactor to the traction battery, and the positive output terminal to the positive output of the traction motor anchor winding and made on two series-connected fully controllable key elements shunted in the opposite direction by returnable diodes and connected in accordance with the traction battery, the drive current regulator of the traction motor with a negative input terminal is connected to the negative input terminal of the power voltage converter and to the first output of the first capacitor, and the positive input terminal of the drive current regulator is connected to the positive input terminal of the power voltage converter, and the second the output of the first capacitor is connected to the positive input terminal of the power voltage converter through the second capacitor, while The connecting point of the first and second capacitors through a normally closed contact block of the contactor is connected to the first terminal of the primary winding of the high-frequency transformer, and its second terminal is connected to the plus output terminal of the power voltage converter, and the minus terminal of the motor armature winding is connected to the negative output terminal of the power voltage converter through the third power normally open contact of the contactor, and the secondary winding of the high-frequency transformer through the secondary A rectifier with an output filter is connected to the traction battery, while the excitation current regulator is made up of a transistor and a diode connected in series, the cathode of which is the positive input terminal of the excitation current regulator, and the transistor emitter is its negative input terminal, which is also connected to the negative output terminal of the primary rectifier, the positive output terminal of which is connected through the inductor to the connection point of the collector of the transistor, the anode of the diode and the first input terminal of the relay versora, the second input terminal of which is connected to the cathode of a diode and both the output terminals of the relay reverser (19) are connected to the terminals of the excitation winding of the traction motor, the primary rectifier with input filter connected to the power cord.
На чертеже приведена схема электропривода, поясняющая работу устройства. The drawing shows a diagram of an electric drive explaining the operation of the device.
Комплектный тяговый электропривод постоянного тока содержит силовой преобразователь (1) напряжения, подключенный плюсовой и минусовой входными клеммами соответственно через первый и второй силовые нормально разомкнутые контакты контактора (2) к тяговой аккумуляторной батарее (3), а плюсовой выходной клеммой - к плюсовому выводу якорной обмотки тягового электродвигателя (4) и выполненный на двух последовательно соединенных полностью управляемых ключевых элементах (5, 6), зашунтированных во встречном направлении возвратными диодами (7, 8) и подключенных согласно с тяговой аккумуляторной батареей (3), регулятор (9) тока возбуждения тягового электродвигателя (4), минусовая входная клемма которого подключена к минусовой входной клемме силового преобразователя (1) напряжения и к первому выводу первого конденсатора (10), причем плюсовая входная клемма регулятора (9) тока возбуждения подключена к плюсовой входной клемме силового преобразователя (1) напряжения, а второй вывод первого конденсатора (10) подключен к плюсовой входной клемме силового преобразователя (1) напряжения через второй конденсатор (11), при этом общая точка соединения первого и второго конденсаторов (10, 11) через нормально замкнутый блок-контакт (12) контактора (2) подключена к первому выводу первичной обмотки высокочастотного трансформатора (13), а ее второй вывод подключен к плюсовой выходной клемме силового преобразователя (1) напряжения, причем минусовой вывод якорной обмотки электродвигателя (4) подключен к минусовой выходной клемме силового преобразователя (1) напряжения через третий силовой нормально разомкнутый контакт контактора (2), а вторичная обмотка высокочастотного трансформатора (13) через вторичный выпрямитель (14) с выходным фильтром подключена к тяговой аккумуляторной батарее (3), при этом регулятор (9) тока возбуждения выполнен из последовательно соединенных транзистора (15) и диода (16), катод которого является плюсовой входной клеммой регулятора (9) тока возбуждения, а эмиттер транзистора (15) его минусовой входной клеммой, подключенной кроме того к минусовой выходной клемме первичного выпрямителя (17), плюсовая выходная клемма которого подключена через дроссель (18) к точке соединения коллектора транзистора (15), анода диода (16) и первой входной клеммы релейного реверсора (19), вторая входная клемма которого подключена к катоду диода (16), а обе выходные клеммы релейного реверсора (19) подключены к клеммам обмотки возбуждения тягового электродвигателя (4), при этом первичный выпрямитель (17) с входным фильтром подключен к сетевому шнуру (20). A complete DC traction electric drive contains a voltage power converter (1) connected to the positive and negative input terminals, respectively, through the first and second power normally open contacts of the contactor (2) to the traction battery (3), and the positive output terminal to the positive output of the anchor winding traction electric motor (4) and made on two series-connected fully controllable key elements (5, 6), shunted in the opposite direction by return diodes (7, 8) and p connected in accordance with the traction battery (3), the regulator (9) of the excitation current of the traction motor (4), the negative input terminal of which is connected to the negative input terminal of the power converter (1) voltage and to the first output of the first capacitor (10), and the positive input the terminal of the regulator (9) of the excitation current is connected to the positive input terminal of the power converter (1) voltage, and the second output of the first capacitor (10) is connected to the positive input terminal of the power converter (1) voltage through the second capacitor (11), while the common point of connection of the first and second capacitors (10, 11) is connected through a normally closed block contact (12) of the contactor (2) to the first terminal of the primary winding of the high-frequency transformer (13), and its second terminal is connected to the positive output terminal of the power converter (1) voltage, and the minus terminal of the armature winding of the electric motor (4) is connected to the negative output terminal of the power converter (1) voltage through the third power normally open contact of the contactor (2), and the secondary winding and a high-frequency transformer (13) is connected to a traction battery (3) through a secondary rectifier (14) with an output filter, while the excitation current controller (9) is made up of a transistor (15) and a diode (16) connected in series, the cathode of which is positive the input terminal of the excitation current controller (9), and the emitter of the transistor (15) with its negative input terminal, which is also connected to the negative output terminal of the primary rectifier (17), the positive output terminal of which is connected through the inductor (18) to the connection point the collector of the transistor (15), the anode of the diode (16) and the first input terminal of the relay reverser (19), the second input terminal of which is connected to the cathode of the diode (16), and both output terminals of the relay reverser (19) are connected to the terminals of the excitation winding of the traction motor ( 4), while the primary rectifier (17) with the input filter is connected to the power cord (20).
Работа схемы происходит следующим образом. Регулирование тока в якорной обмотке тягового электродвигателя (4) во время движения осуществляется за счет включения-выключения управляющих ключевых элементов (5, 6) силового преобразователя (1). На практике роль ключевых элементов (5, 6) выполняют или тиристоры с соответствующей системой коммутации, или силовые транзисторы, или двухоперационные тиристоры, одностороннюю проводимость которых отражают диоды, введенные в состав ключевых элементов (5, 6) и включенные последовательно с управляемыми переключателями. Ключевые элементы (5, 6) находятся в проводящем состоянии при наличии "1" на управляющем входе и в разомкнутом состоянии при наличии "0" на управляющем входе. Нагрузкой силового преобразователя (1) является якорная обмотка тягового электродвигателя (4). Ключевой элемент (5) служит для подключения якорной обмотки тягового электродвигателя (4) к тяговой аккумуляторной батарее (3), обеспечивая тем самым потребление энергии от аккумуляторной батареи (3) (режим движения). Ключевой элемент (6) служит для замыкания якорной обмотки тягового электродвигателя (4) в режиме импульсного торможения. Для защиты силового преобразователя (1) от импульсов перенапряжений к его входным клеммам подключены накопительные конденсаторы (10, 11), параллельно которым подключен питающий вход регулятора (9) тока возбуждения тягового электродвигателя (4). The operation of the circuit is as follows. The current regulation in the anchor winding of the traction motor (4) during movement is carried out by turning on / off the control key elements (5, 6) of the power converter (1). In practice, the role of key elements (5, 6) is played either by thyristors with an appropriate switching system, or power transistors, or two-operation thyristors, the one-sided conductivity of which is reflected by diodes introduced into the key elements (5, 6) and connected in series with controlled switches. Key elements (5, 6) are in a conductive state when there is "1" at the control input and in the open state when there is "0" at the control input. The load of the power converter (1) is the anchor winding of the traction motor (4). The key element (5) is used to connect the anchor winding of the traction motor (4) to the traction battery (3), thereby ensuring energy consumption from the battery (3) (driving mode). The key element (6) serves to close the anchor winding of the traction motor (4) in the mode of pulse braking. To protect the power converter (1) from overvoltage pulses, storage capacitors (10, 11) are connected to its input terminals, in parallel with which is connected the power input of the traction motor excitation current controller (9) (4).
Во время движения все силовые контакты контактора (2) замкнуты, а блок-контакт (12) разомкнут, т.о. силовой преобразователь (1) оказывается подключенным плюсовой и минусовой входными клеммами к тяговой аккумуляторной батарее (3), а плюсовой и минусовой выходными клеммами - к якорной обмотке тягового электродвигателя (4). During movement, all the power contacts of the contactor (2) are closed, and the block contact (12) is open, i.e. the power converter (1) is connected by the positive and negative input terminals to the traction battery (3), and the positive and negative output terminals to the anchor winding of the traction motor (4).
В моменты включения и выключения ключевых элементов (5, 6) на выходных клеммах силового преобразователя (1) формируются импульсы перенапряжений, обусловленные наличием паразитной (внутренней) индуктивности тяговой аккумуляторной батареи (3) и подводящих проводов. Для уменьшения амплитуды этих импульсов и служат накопительные конденсаторы (10, 11). Энергия коммутационных потерь накапливается в конденсаторах (10, 11) и поступает через регулятор (9) в обмотку возбуждения тягового электродвигателя (4), что снижает энергопотребление. At the moments of switching on and off the key elements (5, 6), overvoltage pulses are generated at the output terminals of the power converter (1) due to the presence of parasitic (internal) inductance of the traction battery (3) and lead wires. To reduce the amplitude of these pulses, storage capacitors also serve (10, 11). The energy of switching losses is accumulated in capacitors (10, 11) and enters through the regulator (9) into the field winding of the traction motor (4), which reduces power consumption.
Во время стоянки все силовые контакты контактора (2) разомкнуты, а блок-контакт (12) замкнут, т. о. силовой преобразователь (1) оказывается отключенным от тяговой аккумуляторной батареи (3), а минусовой вывод якорной обмотки электродвигателя (4) - от минусовой выходной клеммы силового преобразователя (1). Если сетевой шнур (20) будет подключен в сеть, то через первичный выпрямитель (17), дроссель (18) и регулятор (9) выпрямленное сетевое напряжение будет поступать на входные клеммы силового преобразователя (1), который вместе с накопительными конденсаторами (10, 11), первичной обмоткой высокочастотного трансформатора (13) и нормально замкнутым блок-контактом (12) контактора (2) образуют полумостовой преобразователь для заряда тяговой аккумуляторной батареи (3). При соответствующем управлении транзистор (15), диод (16) и дроссель (18) образуют так называемый активный фильтр, обеспечивающий потребление электрической энергии с коэффициентом мощности близким к единице. During parking, all the power contacts of the contactor (2) are open, and the block contact (12) is closed, i.e. the power converter (1) is disconnected from the traction battery (3), and the minus terminal of the armature winding of the electric motor (4) is disconnected from the negative output terminal of the power converter (1). If the mains cord (20) is connected to the network, then through the primary rectifier (17), inductor (18) and regulator (9), the rectified mains voltage will be supplied to the input terminals of the power converter (1), which together with storage capacitors (10, 11), the primary winding of the high-frequency transformer (13) and the normally closed block contact (12) of the contactor (2) form a half-bridge converter for charging the traction battery (3). With appropriate control, the transistor (15), diode (16) and inductor (18) form the so-called active filter, which ensures the consumption of electrical energy with a power factor close to unity.
Таким образом, расширение функциональных свойств за счет использование силового преобразователя напряжения и регулятор тока возбуждения для заряда тяговой аккумуляторной батареи с коэффициентом мощности близким к единице позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели комплектного тягового электропривода постоянного тока. Thus, the expansion of functional properties through the use of a power voltage converter and an excitation current regulator for charging a traction battery with a power factor close to unity can significantly improve the overall dimensions of a complete DC traction electric drive.
Применение заявляемого устройства в составе электромобилей Волжского автозавода показало его высокую надежность в эксплуатации, а также, в сравнении с базовым объектом, позволило существенно улучшить массогабаритные показатели комплектного тягового электропривода постоянного тока, а также упростить его компоновочное решение. Кроме того, устройство отличается простотой и удобством обслуживания в эксплуатации. The use of the inventive device as part of electric vehicles of the Volga Automobile Plant showed its high reliability in operation, and also, in comparison with the base object, allowed to significantly improve the overall dimensions of the complete DC traction electric drive, as well as simplify its layout solution. In addition, the device is simple and easy to use.
Применение заявляемого устройства не ограничено электромобилем и возможно в самых различных электротехнических установках. The use of the claimed device is not limited to an electric vehicle and is possible in a wide variety of electrical installations.
Claims (1)
му выводу первичной обмотки высокочастотного трансформатора, а ее второй вывод подключен к плюсовой выходной клемме силового преобразователя напряжения, причем минусовой вывод якорной обмотки электродвигателя подключен к минусовой выходной клемме силового преобразователя напряжения через третий силовой нормально разомкнутый контакт контактора, а вторичная обмотка высокочастотного трансформатора через вторичный выпрямитель с выходным фильтром подключена к тяговой аккумуляторной батарее, при этом регулятор тока возбуждения выполнен из последовательно соединенных транзистора и диода, катод которого является плюсовой входной клеммой регулятора тока возбуждения, а эмиттер транзистора - его минусовой входной клеммой, подключенной, кроме того, к минусовой выходной клемме первичного выпрямителя, плюсовая выходная клемма которого подключена через дроссель к точке соединения коллектора транзистора, анода диода и первой входной клеммы релейного реверсора, вторая входная клемма которого подключена к катоду диода, а обе выходные клеммы релейного реверсора подключены к клеммам обмотки возбуждения тягового электродвигателя, при этом первичный выпрямитель с входным фильтром подключен к сетевому шнуру.A complete DC traction electric drive containing a power voltage converter connected to the positive and negative input terminals, respectively, through the first and second normally open power contacts of the contactor to the traction battery, and the positive output terminal to the positive output of the traction motor anchor winding and made on two series-connected fully controllable key elements shunted in the opposite direction by return diodes and connected to according to the traction battery, the regular excitation current of the traction motor, the negative input terminal of which is connected to the negative input terminal of the power voltage converter and to the first output of the first capacitor, characterized in that the positive input terminal of the excitation current regulator is connected to the positive input terminal of the power voltage converter, and the second terminal of the first capacitor is connected to the positive input terminal of the power voltage converter through the second capacitor, when volume the common point of connection of the first and second capacitors through a normally closed block contact of the contactor is connected to the
the primary winding of the high-frequency transformer, and its second output is connected to the positive output terminal of the power voltage converter, the negative output of the anchor winding of the electric motor is connected to the negative output terminal of the power voltage converter through the third power normally open contact of the contactor, and the secondary winding of the high-frequency transformer through the secondary rectifier with an output filter connected to the traction battery, while the excitation current regulator is one of the series-connected transistor and diode, the cathode of which is the positive input terminal of the excitation current regulator, and the emitter of the transistor is its negative input terminal, connected, in addition, to the negative output terminal of the primary rectifier, the positive output terminal of which is connected via the inductor to the collector junction point transistor, anode of the diode and the first input terminal of the relay reverser, the second input terminal of which is connected to the cathode of the diode, and both output terminals of the relay reverser are connected to the terminals of the field winding of the traction motor, while the primary rectifier with an input filter is connected to the power cord.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113844/28A RU2127200C1 (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Unitized traction dc drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97113844/28A RU2127200C1 (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Unitized traction dc drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2127200C1 true RU2127200C1 (en) | 1999-03-10 |
| RU97113844A RU97113844A (en) | 1999-05-27 |
Family
ID=20196270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97113844/28A RU2127200C1 (en) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | Unitized traction dc drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2127200C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575669C2 (en) * | 2014-07-02 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Onboard charging device |
-
1997
- 1997-08-07 RU RU97113844/28A patent/RU2127200C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2575669C2 (en) * | 2014-07-02 | 2016-02-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Onboard charging device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10454290B2 (en) | Apparatus for transferring energy using onboard power electronics with high-frequency transformer isolation and method of manufacturing same | |
| KR101241221B1 (en) | Charging system for mild hybrid vehicle | |
| US7177163B2 (en) | Two-way DC-DC converter | |
| US20200070643A1 (en) | Integrated charger for vehicles and method of making same | |
| KR102579449B1 (en) | DCDC Conversion Circuit With Pre-Charge | |
| US8487582B2 (en) | Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same | |
| US6876556B2 (en) | Accelerated commutation for passive clamp isolated boost converters | |
| US11791649B2 (en) | Charging system and electric vehicle | |
| JPH05207668A (en) | Charger | |
| CN111251893B (en) | Pre-charging device for high-voltage bus capacitor of new energy automobile | |
| US20220216723A1 (en) | Charging system and electric vehicle | |
| JPH06284601A (en) | Dc power supply | |
| JP2021125997A (en) | Power conversion device | |
| RU2127200C1 (en) | Unitized traction dc drive | |
| RU2191709C2 (en) | Dc traction drive set | |
| RU2101200C1 (en) | Unitized dc traction electric drive | |
| KR20110063186A (en) | Battery charging apparatus with bidirectrional power control | |
| Kroics | Supercapacitors-based engine start battery support device with active control | |
| RU2222098C2 (en) | Traction drive engineering package | |
| EP4201732A1 (en) | A pre-charging device, a voltage converter and an electrified vehicle | |
| RU2045811C1 (en) | D c to a c voltage converter | |
| JP2000278868A (en) | Method of charging battery using controller main circuit for driving motor | |
| RU2222096C2 (en) | Direct-current traction drive engineering package | |
| SU1676862A1 (en) | Device for supply of transport vehicles with direct current | |
| CN2160584Y (en) | Electric generator controller for railway passenger train |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060708 |