RU2139798C1 - Traction electric drive of self-contained vehicle - Google Patents

Traction electric drive of self-contained vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2139798C1
RU2139798C1 RU99101030A RU99101030A RU2139798C1 RU 2139798 C1 RU2139798 C1 RU 2139798C1 RU 99101030 A RU99101030 A RU 99101030A RU 99101030 A RU99101030 A RU 99101030A RU 2139798 C1 RU2139798 C1 RU 2139798C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
traction
electric drive
terminals
output
generator
Prior art date
Application number
RU99101030A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Л. Донской
М.В. Загорский
Д.Л. Киржнер
В.В. Литовченко
В.А. Шаров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод"
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 Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод" filed Critical Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод"
Priority to RU99101030A priority Critical patent/RU2139798C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2139798C1 publication Critical patent/RU2139798C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: railway transport; diesel locomotives, gas-turbine and diesel driven trains with traction electric drive. SUBSTANCE: additional thyristors in number equal to that of phases of traction generator are introduced into traction electric drive. One lead of brake resistor is connected to one of output leads of controlled rectifier, and other lead of brake resistor is connected to common point of additional thyristors whose other leads are connected to corresponding phases of traction generator. EFFECT: simplified design of traction electric drive, enhanced reliability and efficiency owing to decreasing consumption of power from traction generator at electric braking. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на автономных транспортных средствах - тепловозах, газотурбовозах и дизель-поездах с тяговым электроприводом. The invention relates to railway transport and can be used on autonomous vehicles - diesel locomotives, gas turbines and diesel trains with traction electric drive.

Известен тяговый электропривод автономного транспортного средства - тепловоза [1], содержащий m-фазный генератор переменного тока, управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах, соединенных по схеме m-фазного мостового выпрямителя, и имеющий m входных выводов, подключенных к фазам тягового генератора, и первый и второй выходные выводы, автономный инвертор тока, имеющий выходные выводы, к которым подключены асинхронные тяговые двигатели, и два входных вывода, один из которых соединен с первым выводом управляемого выпрямителя через сглаживающий реактор и контактор, шунтирующий тормозной резистор, а другой - непосредственно со вторым выводом управляемого выпрямителя. Known traction electric drive of an autonomous vehicle - a diesel locomotive [1], containing an m-phase alternator, a controlled rectifier, made on thyristors connected according to the scheme of an m-phase bridge rectifier, and having m input leads connected to the phases of the traction generator, and the first and the second output terminals, a standalone current inverter having output terminals to which asynchronous traction motors are connected, and two input terminals, one of which is connected to the first terminal of the controlled rectifier through an engaging reactor and a contactor, a shunt brake resistor, and the other directly with the second output of the controlled rectifier.

Недостатком такого электропривода является значительное потребление мощности от тягового генератора при электрическом торможении на тормозной резистор в области низких скоростей движения. The disadvantage of this electric drive is the significant power consumption from the traction generator during electrical braking to the braking resistor in the region of low speeds.

Этот недостаток частично устраняется в тяговой электропередаче со ступенчатым регулированием тормозного резистора путем включения дополнительных контакторов, шунтирующих отдельные секции тормозного резистора [2, 3]. This drawback is partially eliminated in traction power transmission with stepwise regulation of the braking resistor by including additional contactors shunting individual sections of the braking resistor [2, 3].

Недостатком этого электропривода является усложнение схемы электропривода за счет увеличения числа коммутационных контакторов, что снижает его надежность, а также, хотя и меньшее, но сохраняющееся потребление мощности от тягового генератора при электрическом торможении на тормозной резистор в области низких скоростей движения. The disadvantage of this electric drive is the complexity of the electric drive circuit due to an increase in the number of switching contactors, which reduces its reliability, and also, although less, but the remaining power consumption from the traction generator during electrical braking to the braking resistor in the region of low speeds.

Задачей изобретения является упрощение тягового электропривода, повышение его надежности и эффективности за счет снижения потребления мощности от тягового генератора при электрическом торможении. The objective of the invention is to simplify the traction electric drive, increase its reliability and efficiency by reducing power consumption from the traction generator during electric braking.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод введены дополнительные тиристоры по числу фаз тягового генератора, а тормозной резистор подключен одним выводом к одному из выходных выводов управляемого выпрямителя, а другим - к общей точке соединения дополнительных тиристоров, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам тягового генератора. The technical result is achieved by the fact that additional thyristors are introduced into the traction electric drive according to the number of phases of the traction generator, and the braking resistor is connected by one output to one of the output terminals of the controlled rectifier, and the other by a common connection point of additional thyristors, the other terminals of which are connected to the corresponding phases of the traction generator.

На фиг.1 приведена схема тягового электропривода автономного транспортного средства с использованием трехфазного генератора переменного тока, а на фиг. 2 - поясняющие принципы работы электропривода диаграммы: "U" - напряжение на выводах 9, 10, 11 тягового генератора; "3, 23, 4, 5, 24, 6, 7, 25, 8" - состояния соответствующих тиристоров; и "R" - изменения сопротивления тормозного резистора. Figure 1 shows a diagram of the traction electric drive of an autonomous vehicle using a three-phase alternator, and in Fig. 2 - explaining the principles of operation of the electric drive diagram: "U" - voltage at the terminals 9, 10, 11 of the traction generator; "3, 23, 4, 5, 24, 6, 7, 25, 8" - the state of the respective thyristors; and "R" is the resistance change of the braking resistor.

Тяговый электропривод содержит трехфазный генератор переменного тока 1, управляемый выпрямитель 2 на тиристорах 3 - 8, подключенный входными выводами 9, 10 и 11 к фазам генератора 1 и имеющий первый 12 и второй 13 выходные выводы, автономный инвертор тока 14, имеющий выходные выводы 15, 16 и 17, к которым подключен асинхронный тяговый двигатель 18, и два входных вывода 19 и 20, один из которых 19 соединен через реактор 21 с выводом 13 выпрямителя 2, а второй 20 - непосредственно с выводом 12 выпрямителя 2. Синхронный генератор 1 соединен с валом первичного двигателя 22. Дополнительные тиристоры 23, 24 и 25 и тормозной резистор 26, подключенный одним выводом к выводу 13 выпрямителя 2, а другим - к общей точке соединения одноименных выводов тиристоров 23, 24 и 25, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам генератора 1. The traction electric drive contains a three-phase alternator 1, a controlled rectifier 2 on thyristors 3 - 8, connected by the input terminals 9, 10 and 11 to the phases of the generator 1 and having first 12 and second 13 output terminals, a standalone current inverter 14, having output terminals 15, 16 and 17, to which the asynchronous traction motor 18 is connected, and two input terminals 19 and 20, one of which 19 is connected through the reactor 21 to the terminal 13 of the rectifier 2, and the second 20 is directly connected to the terminal 12 of the rectifier 2. The synchronous generator 1 is connected to prime mover shaft 22. Additional thyristors 23, 24 and 25 and a braking resistor 26 connected by one output to terminal 13 of rectifier 2, and the other to a common point of connection of the same terminals of thyristors 23, 24 and 25, the other terminals of which are connected to the corresponding phases of generator 1.

Тяговый электропривод работает следующим образом. Traction electric drive operates as follows.

В режиме тяги. Переменное напряжение генератора 1 выпрямляется выпрямителем 2. Регулируя угол включения тиристоров 3 - 8, изменяют величину выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя и соответственно постоянного тока в реакторе 21, который автономным инвертором тока 14 преобразуется в переменный трехфазный ток регулируемой частоты и подается в фазы асинхронного тягового двигателя 18. При этом если частота тока на выходе инвертора больше, чем частота вращения ротора двигателя 18, то создается вращающий момент. In traction mode. The alternating voltage of the generator 1 is rectified by the rectifier 2. By adjusting the turning angle of the thyristors 3 - 8, the rectified voltage at the output of the rectifier and, accordingly, the direct current in the reactor 21 are changed, which is converted by an autonomous current inverter 14 into an alternating three-phase current of adjustable frequency and supplied to the phases of the asynchronous traction motor 18. Moreover, if the current frequency at the inverter output is greater than the rotational speed of the rotor of the motor 18, a torque is created.

В режиме торможения. Ротор асинхронного тягового двигатели 18 вращается с частотой большей, чем частота переключения тиристоров инвертора 14. При протекании тока через фазы двигателя напряжение на входных выводах 19 и 20 инвертора имеет полярность: "плюс" - вывод 20 и "минус" - вывод 19. Тиристоры 4, 6 и 8 выпрямителя 2 и дополнительные тиристоры 23, 24 и 25 включают с углом регулирования αp= π/2, так что среднее значение выпрямленного напряжения генератора 1 равно нулю. Ток двигателя при этом определяется напряжением на выводах 19, 20 инвертора и величиной тормозного резистора 26 и протекает по цепи: (например, интервал времени 0÷π/3) выводы 20 инвертора и 12 выпрямителя, тиристор 4 выпрямителя, фазы 9 и 11 генератора 1, дополнительный тиристор 25, тормозной резистор 26, вывод 13 выпрямителя, реактор 21, вывод 19 инвертора 14 и в зависимости от состояния тиристоров инвертора - две фазы асинхронного двигателя 18.In braking mode. The rotor of the induction traction motor 18 rotates with a frequency higher than the switching frequency of the thyristors of the inverter 14. When the current flows through the motor phases, the voltage at the input terminals 19 and 20 of the inverter has a polarity: "plus" - output 20 and "minus" - output 19. Thyristors 4 , 6 and 8 of rectifier 2 and additional thyristors 23, 24 and 25 include with an angle of regulation α p = π / 2, so that the average value of the rectified voltage of the generator 1 is zero. The motor current is determined by the voltage at the terminals 19, 20 of the inverter and the value of the braking resistor 26 and flows through the circuit: (for example, the time interval 0 ÷ π / 3) terminals 20 of the inverter and 12 of the rectifier, thyristor 4 of the rectifier, phases 9 and 11 of the generator 1 , an additional thyristor 25, a braking resistor 26, a rectifier terminal 13, a reactor 21, an inverter 14 terminal 19, and, depending on the state of the inverter thyristors, two phases of the induction motor 18.

При изменении скорости вращения ротора двигателя 18 регулируют частоту переключения тиристоров инвертора 14 и изменяют величину напряжения на входных выводах инвертора так, что ток на входе инвертора поддерживают постоянным
Jd = Ud/Rт,
где Ud - напряжение на входных выводах инвертора;
Jd - ток инвертора;
Rт - величина сопротивления тормозного резистора.When changing the rotational speed of the rotor of the motor 18 regulate the switching frequency of the thyristors of the inverter 14 and change the voltage at the input terminals of the inverter so that the current at the input of the inverter is kept constant
J d = U d / R t
where U d is the voltage at the input terminals of the inverter;
J d is the inverter current;
R t - the value of the resistance of the braking resistor.

При снижении скорости вращения ротора двигателя ниже определенного уровня поддержание напряжения становится невозможным из-за насыщения магнитной цепи двигателя. Поэтому для поддержания тока Jd на заданном уровне с углом регулирования θR (фиг.2) включают тиристоры 3, 5 и 7 выпрямителя 2. При этом эквивалентная величина сопротивления в цепи тормозного тока составит

Figure 00000002

где θR - угол регулирования тиристоров 3, 5 и 7 (продолжительность включения тормозного резистора в цепь тока);
θт - период подключения тормозного резистора.When the rotation speed of the motor rotor decreases below a certain level, voltage maintenance becomes impossible due to saturation of the motor magnetic circuit. Therefore, to maintain the current J d at a given level with a control angle θ R (Fig. 2), thyristors 3, 5 and 7 of rectifier 2 are turned on. In this case, the equivalent resistance value in the brake current circuit will be
Figure 00000002

where θ R is the angle of regulation of thyristors 3, 5 and 7 (the duration of the inclusion of the braking resistor in the current circuit);
θ t - the period of connection of the braking resistor.

Изменяя угол регулирования θR, регулируют эквивалентную величину сопротивления в цепи тормозного тока и тем самым обеспечивают тормозной момент двигателя практически до полной остановки транспортного средства.By changing the angle of regulation θ R , the equivalent resistance value in the brake current circuit is regulated and thereby the engine braking moment is provided until the vehicle is completely stopped.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется тем, что упрощается схема электропривода за счет исключения коммутационных контакторов и повышается ее надежность, расширяется диапазон регулирования тормозного момента практически до полной остановки транспортного средства без дополнительного потребления мощности от тягового генератора. The technical and economic efficiency of the proposal is determined by the fact that the electric drive circuit is simplified due to the exclusion of switching contactors and its reliability is increased, the range of regulation of the braking torque is expanded almost to a complete stop of the vehicle without additional power consumption from the traction generator.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N821244, кл. B 60 L 7/06, 1981.Sources of information
1. USSR copyright certificate N821244, cl. B 60 L 7/06, 1981.

2. Eisele M. Drehstrom - Antriebstechnik fur die dies- elelektrischen Lokomotiven der Baureihe 311.1 der Spanischen Eisenbahnen. Zev+Det -Glasers Annalen, 114 (1990), N 7, с. 223. 2. Eisele M. Drehstrom - Antriebstechnik fur die dies-elelektrischen Lokomotiven der Baureihe 311.1 der Spanischen Eisenbahnen. Zev + Det-Glassers Annalen, 114 (1990), N 7, p. 223.

3. Eisele M. Schwerer Guferverkehr in den USA - Dreh- strom - Antriebstechnik fur die Diesellokomotive SD70 MAC. Zev+Det - Glasers Annalen, 119 (1995), N 4, с.118т 3. Eisele M. Schwerer Guferverkehr in den USA - Drehstrom - Antriebstechnik fur die Diesellokomotive SD70 MAC. Zev + Det - Glasers Annalen, 119 (1995), N 4, p.118t

Claims (1)

Тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий m-фазный тяговый генератор переменного тока, управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах, соединенных по схеме m-фазного мостового выпрямителя, и имеющий m входных выводов, подключенных к фазам тягового генератора, и первый и второй выходные выводы, автономный инвертор тока, имеющий выходные выводы, к которым подключен асинхронный тяговый двигатель, и два входных вывода, один из которых соединен с первым выводом управляемого выпрямителя через сглаживающий реактор, а другой - непосредственно со вторым выводом управляемого выпрямителя, и тормозной резистор, отличающийся тем, что в него введены дополнительные тиристоры по числу фаз тягового генератора, а тормозной резистор подключен одним выводом к одному из выходных выводов управляемого выпрямителя, а другим - к общей точке соединения одноименных выводов дополнительных тиристоров, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам тягового генератора. A traction electric drive of an autonomous vehicle, comprising an m-phase traction alternator, a controlled rectifier made on thyristors connected according to an m-phase bridge rectifier circuit, and having m input terminals connected to the phases of the traction generator, and first and second output terminals, autonomous current inverter having output terminals to which an asynchronous traction motor is connected, and two input terminals, one of which is connected to the first output of the controlled rectifier through a smoothing react op, and the other directly with the second output of the controlled rectifier, and a brake resistor, characterized in that additional thyristors are introduced into it according to the number of phases of the traction generator, and the brake resistor is connected with one output to one of the output terminals of the controlled rectifier, and the other to the common the connection point of the same terminals of additional thyristors, the other terminals of which are connected to the corresponding phases of the traction generator.
RU99101030A 1999-01-18 1999-01-18 Traction electric drive of self-contained vehicle RU2139798C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99101030A RU2139798C1 (en) 1999-01-18 1999-01-18 Traction electric drive of self-contained vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99101030A RU2139798C1 (en) 1999-01-18 1999-01-18 Traction electric drive of self-contained vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2139798C1 true RU2139798C1 (en) 1999-10-20

Family

ID=20214850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99101030A RU2139798C1 (en) 1999-01-18 1999-01-18 Traction electric drive of self-contained vehicle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2139798C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498492C2 (en) * 2008-05-13 2013-11-10 Сименс Акциенгезелльшафт Diesel-electric drive system
RU2653945C1 (en) * 2017-06-19 2018-05-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Autonomous vehicle energy efficient electric traction drive

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498492C2 (en) * 2008-05-13 2013-11-10 Сименс Акциенгезелльшафт Diesel-electric drive system
RU2653945C1 (en) * 2017-06-19 2018-05-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Autonomous vehicle energy efficient electric traction drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5281905A (en) Induction machine based hybrid aircraft engine starting/generating power system
US5294853A (en) Electrical powerplant for vehicles
US5777459A (en) Induction electrical power generating system with variable numbers of poles and excitation frequency
US7329960B1 (en) System and method for propelling a large land-based vehicle using a dual function brushless dynamoelectric machine
RU2139798C1 (en) Traction electric drive of self-contained vehicle
RU2416531C2 (en) Method to maintain constant voltage at dc/ac converter input, recording medium for said method and electrified transport facility
RU57990U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR
US1098345A (en) Generation of polyphase alternating electric currents of varying frequencies.
RU2377143C1 (en) Vehicle traction drive
JP3147438B2 (en) Generator motor for vehicles
SU1712207A1 (en) Traction motor drive for vehicles
SU872333A1 (en) A.c. electric transmission of autonomous locomotive
SU1165602A1 (en) Diesel locomotive electric drive
SU1564016A1 (en) Self-sustained traction electric drive
Kusko et al. Vehicle electric drive systems
SU1425107A1 (en) Contactless traction electric drive of independent vehicle
SU1390079A1 (en) Vehicle traction electric drive
SU1066011A1 (en) Device for braking multimotor a.c. drive
SU692032A1 (en) Self-contained electric supply system
US2261701A (en) Power-transmission system for electrically driven trains
SU970577A1 (en) Synchronous contact-free machine
SU981032A1 (en) Vehicle electric drive
SU895741A1 (en) Apparatus for controlling traction electric drive
RU2093378C1 (en) Self-contained traction electric drive
SU887287A2 (en) Apparatus for pulsed control of traction motor speed

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170119