RU2361357C2 - Device for controlling asynchronous engine in vehicles - Google Patents

Device for controlling asynchronous engine in vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2361357C2
RU2361357C2 RU2007130280/09A RU2007130280A RU2361357C2 RU 2361357 C2 RU2361357 C2 RU 2361357C2 RU 2007130280/09 A RU2007130280/09 A RU 2007130280/09A RU 2007130280 A RU2007130280 A RU 2007130280A RU 2361357 C2 RU2361357 C2 RU 2361357C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
rectifier
voltage
autotransformer
mode
Prior art date
Application number
RU2007130280/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007130280A (en
Inventor
Олег Александрович Захаржевский (RU)
Олег Александрович Захаржевский
Георгий Николаевич Шестопёров (RU)
Георгий Николаевич Шестопёров
Олег Геннадьевич Арискин (RU)
Олег Геннадьевич Арискин
Original Assignee
ОАО "Электровыпрямитель"
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 ОАО "Электровыпрямитель" filed Critical ОАО "Электровыпрямитель"
Priority to RU2007130280/09A priority Critical patent/RU2361357C2/en
Publication of RU2007130280A publication Critical patent/RU2007130280A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2361357C2 publication Critical patent/RU2361357C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Abstract

FIELD: radio engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to electric engineering and may be used in a.c. electric locomotives, shaft-driven generators of water-crafts, invertible power supply systems of water-crafts, wind plants generators. The invention may be also used in break-in benches of tractor engines and in other cases where mechanical energy from variable speed drive movers is used. The d.c. voltage-to-three-phase voltage converter and pick-off diode in the asynchronous electric engine control unit are connected to the output of invertible single-phase or three-phase full-wave rectifier. The input of the said invertible single-phase or three-phase full-wave rectifier is connected to autotransformer terminals. The above-mentioned autotransformer is connected to a.c. contact of industrial mains. The unit is provided with a simple system of automated control and stable tetra-quadrant mode of drive operation. The regenerative breaking mode of the vehicles allows for delivering significant part (to 40%) of energy into a.c. mains. Previously, that energy was used during mechanical breaking. As a result, short pay-back period is ensued. Due to invertible growth of electric power cost, the above-mentioned becomes more valuable. ^ EFFECT: vehicle can operate from ac mains. ^ 5 cl; 5 dwg

Description

Изобретение предназначено для использования в приводах транспортных средств, работающих в динамических режимах в широком диапазоне скоростей, при питании от источников переменного напряжения, а также может быть использовано в качестве преобразователя механической энергии в электрическую энергию.The invention is intended for use in drives of vehicles operating in dynamic modes in a wide speed range, when powered by AC voltage sources, and can also be used as a converter of mechanical energy into electrical energy.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем транспортного средства, получающее питание от источника постоянного напряжения, содержащее преобразователь постоянного напряжения в трехфазное напряжение с регулируемой амплитудой, регулируемой частотой и изменяемым порядком чередования фаз, отличающееся тем, что в качестве асинхронного электродвигателя используется двигатель с фазным ротором, обмотки статора которого соединены с выходом упомянутого преобразователя, его обмотки ротора соединены с мостовым трехфазным выпрямителем, а выход этого выпрямителя подключен к упомянутому источнику постоянного напряжения через дроссель, импульсный прерыватель и отсекающий диод.A device is known for controlling an asynchronous electric motor of a vehicle, powered by a constant voltage source, comprising a constant voltage to three-phase voltage converter with adjustable amplitude, adjustable frequency and a variable phase sequence, characterized in that a phase-rotor motor, windings are used as an asynchronous electric motor the stator of which is connected to the output of the aforementioned converter, its rotor windings are connected to a three-phase bridge rectifier, and the output of this rectifier is connected to the aforementioned DC voltage source through a choke, a pulse chopper and a cut-off diode.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно может работать только от источника постоянного напряжения и не может работать от сети переменного тока, получать энергию от сети переменного тока и возвращать ее в эту сеть.The disadvantage of this device is that it can only work from a constant voltage source and cannot work from an AC network, receive energy from an AC network and return it to this network.

Целью предлагаемого устройства является обеспечение возможности работы транспортного средства от сети переменного тока.The purpose of the proposed device is to ensure the possibility of the vehicle from AC power.

Эта цель достигается тем, что вход преобразователя постоянного напряжения в трехфазное напряжение и отсекающий диод подключены к выходу реверсивного однофазного или трехфазного двухполупериодного выпрямителя, а вход однофазного или трехфазного двухполупериодного выпрямителя подключен к выводам автотрансформатора, который соединяется с сетью переменного тока.This goal is achieved by the fact that the input of the DC-DC converter to the three-phase voltage and the cut-off diode are connected to the output of the reversing single-phase or three-phase two-half-wave rectifier, and the input of the single-phase or three-phase two-half-wave rectifier is connected to the terminals of the autotransformer, which is connected to the AC network.

Реверсивный однофазный или трехфазный двухполупериодный выпрямитель образован по мостовой схеме, в каждом плече которого включены встречно-параллельно тиристоры, один из которых используется в схеме выпрямления переменного напряжения, поступающего от автотрансформатора, а другой - в схеме ведомого сетью инвертора.A reversible single-phase or three-phase half-wave rectifier is formed by a bridge circuit, in each arm of which thyristors are connected in parallel-parallel, one of which is used in the rectification circuit of an alternating voltage coming from an autotransformer, and the other in a circuit driven by an inverter.

Если в режиме выпрямления не требуется регулировать выпрямленное напряжение, то вместо тиристоров, работающих в схеме выпрямления, используются диоды.If in the rectification mode it is not necessary to regulate the rectified voltage, then instead of the thyristors operating in the rectification circuit, diodes are used.

С целью улучшения режима инвертирования энергии из цепи постоянного напряжения в сеть переменного тока вместо тиристоров, работающих в схеме ведомого сетью инвертора, используются IGBT-транзисторы.In order to improve the mode of inverting energy from a DC voltage circuit to an AC network, IGBT transistors are used instead of the thyristors operating in the network-driven inverter circuit.

С целью упрощения схемы вместо одного мостового реверсивного выпрямителя используются два однополупериодных реверсивных выпрямителя с общей точкой на выводе автотрансформатора.In order to simplify the circuit, instead of one bridge reversible rectifier, two half-wave reversible rectifiers with a common point at the output of the autotransformer are used.

С целью упрощения преобразователя частоты, а также получения пульсирующего момента вращения двигателя для трогания с места транспортного средства без пробуксовки вместо трехфазного преобразователя частоты используется двухфазный преобразователь частоты, а асинхронный электродвигатель имеет двухфазную обмотку статора.In order to simplify the frequency converter, as well as to obtain a pulsating engine torque for starting from the vehicle without slipping, a two-phase frequency converter is used instead of a three-phase frequency converter, and the asynchronous electric motor has a two-phase stator winding.

Устройство управления асинхронным электродвигателем (Фиг.1) получает питание от источника постоянного напряжения - выводы 1 и 2 (с полярностью + и -). К точкам 1 и 2 присоединен преобразователь 3 постоянного напряжения в трехфазное напряжение с регулируемой амплитудой, регулируемой частотой и изменяемым порядком чередования фаз.The control device of the asynchronous motor (Figure 1) receives power from a constant voltage source - terminals 1 and 2 (with polarity + and -). A converter 3 is connected to points 1 and 2 to a three-phase voltage with an adjustable amplitude, an adjustable frequency and a variable phase sequence.

Трехфазное напряжение подается от преобразователя 3 на обмотки статора асинхронного электродвигателя 4 с фазным ротором (с контактными кольцами). Напряжение ротора асинхронного электродвигателя 4 через контактные кольца подается на вход мостового трехфазного выпрямителя 5, выход которого через фильтр нижних частот (дроссель 6 и конденсатор 7) соединен с импульсным регулятором, образованным дросселем 8 и коммутатором (прерывателем) 9.Three-phase voltage is supplied from the converter 3 to the stator windings of the asynchronous electric motor 4 with a phase rotor (with slip rings). The rotor voltage of the induction motor 4 through the contact rings is fed to the input of a three-phase bridge rectifier 5, the output of which is connected through a low-pass filter (inductor 6 and capacitor 7) to a pulse regulator formed by inductor 8 and commutator (chopper) 9.

Выход импульсного регулятора (8 и 9) через отсекающий диод 10 и фильтр нижних частот (конденсатор 11 и дроссель 12) соединен с точками 1 (+) и 2 (-) цепи постоянного тока.The output of the pulse regulator (8 and 9) through the cut-off diode 10 and the low-pass filter (capacitor 11 and inductor 12) is connected to points 1 (+) and 2 (-) of the DC circuit.

Вход преобразователя постоянного напряжения в трехфазное напряжение 3 и отсекающий диод 10 подключены в точках 1 (+) и 2 (-) к выходу реверсивного однофазного двухполупериодного выпрямителя, образованного полупроводниковыми элементами 18-25 (Фиг.2).The input of the DC-DC converter to three-phase voltage 3 and the cut-off diode 10 are connected at points 1 (+) and 2 (-) to the output of the reversing single-phase two-half-wave rectifier formed by semiconductor elements 18-25 (Figure 2).

Вход однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя подключен к выводам 0 и 16 автотрансформатора 14, который соединяется через вывод 15 и скользящий контакт 13 с сетью переменного тока.The input of a single-phase, half-wave bridge rectifier is connected to the terminals 0 and 16 of the autotransformer 14, which is connected through the terminal 15 and the sliding contact 13 to the AC network.

К выводам 0 и 16 (Фиг.2) автотрансформатора 14 присоединены реверсивный однофазный выпрямитель по мостовой схеме на управляемых полупроводниковых элементах - тиристорах 18, 19, 20 и 21 (для передачи мощности в прямом направлении от сети переменного тока к двигателю) и ведомый сетью инвертор на тиристорах 22, 23, 24 и 25 (для передачи мощности в обратном направлении в сеть переменного тока). На выходе реверсивного выпрямителя со стороны цепи постоянного напряжения подключен конденсатор 26 в качестве фильтра нижних частот.To the terminals 0 and 16 (FIG. 2) of the autotransformer 14 are connected a reversible single-phase rectifier according to a bridge circuit on controlled semiconductor elements - thyristors 18, 19, 20 and 21 (for transmitting power in the forward direction from the AC mains to the motor) and a network-driven inverter on thyristors 22, 23, 24 and 25 (for transferring power in the opposite direction to the alternating current network). At the output of the reversible rectifier from the DC voltage side, a capacitor 26 is connected as a low-pass filter.

В упрощенном варианте (Фиг.3) реверсивный выпрямитель создается по схеме двух реверсивных однополупериодных выпрямителей с общей точкой на выводе 0 автотрансформатора 14. На реверсивный выпрямитель напряжение подается с вывода 16 автотрансформатора и вывода 17 дополнительной обмотки автотрансформатора, в результате чего обеспечивается двухполупериодный режим выпрямления и инвертирования при вдвое меньшем числе полупроводниковых элементов в схеме. Тиристоры 27 и 28 обеспечивают режим выпрямления для прямого направления передачи мощности от сети переменного тока, а тиристоры 29 и 30 работают в режиме ведомого сетью инвертора для обратного направления передачи мощности - в сеть переменного тока.In a simplified version (Figure 3), the reversible rectifier is created according to the scheme of two reversible half-wave rectifiers with a common point at terminal 0 of the autotransformer 14. The voltage is supplied to the reverse rectifier from terminal 16 of the autotransformer and terminal 17 of the additional autotransformer winding, as a result of which a half-wave rectification mode is provided and inverting with half the number of semiconductor elements in the circuit. Thyristors 27 and 28 provide a rectification mode for the direct direction of power transmission from the AC network, and thyristors 29 and 30 operate in the mode of a network-driven inverter for the reverse direction of power transmission to the AC network.

В случае если не требуется регулирование выпрямленного напряжения, в качестве элементов 27 и 28 (Фиг.4) используются диоды взамен тиристоров.If regulation of the rectified voltage is not required, diodes instead of thyristors are used as elements 27 and 28 (Figure 4).

Режим коммутации при инвертировании и управление инверторным режимом могут быть улучшены, если в качестве элементов 29 и 30 взамен тиристоров используются IGBT-транзисторы (Фиг.5).The switching mode during inverting and control of the inverter mode can be improved if IGBT transistors are used as elements 29 and 30 instead of thyristors (Figure 5).

С целью упрощения преобразователя частоты, а также создания пульсирующего момента вращения асинхронного двигателя для трогания транспортного средства с места без пробуксовки вместо трехфазного преобразователя частоты используется двухфазный преобразователь частоты, а асинхронный электродвигатель имеет двухфазную обмотку статора.In order to simplify the frequency converter, as well as create a pulsating torque of rotation of the induction motor, to move the vehicle away without slipping, a two-phase frequency converter is used instead of a three-phase frequency converter, and the asynchronous electric motor has a two-phase stator winding.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Возможна работа асинхронного электродвигателя в двигательном режиме, режиме рекуперативного генераторного торможения, в режиме противовключения с рекуперацией мощности скольжения.The proposed device operates as follows. It is possible to operate an asynchronous electric motor in the motor mode, regenerative regenerative braking mode, in the opposition mode with the recovery of sliding power.

В двигательном режиме энергия из сети переменного тока через контакт 13, автотрансформатор 14 и выпрямитель на элементах 18, 19, 20 и 21 поступает в цепь постоянного напряжения (точки 1 (+) и 2 (-)). Выпрямленное напряжение частично сглаживается конденсатором 26. Цепь постоянного напряжения соединена с входом преобразователя частоты 3, трехфазное напряжение с выхода которого подается на обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя 4. Напряжение фазного ротора через контактные кольца подается на вход трехфазного мостового выпрямителя 5.In the motor mode, the energy from the AC network through terminal 13, the autotransformer 14 and the rectifier on the elements 18, 19, 20 and 21 enters the DC voltage circuit (points 1 (+) and 2 (-)). The rectified voltage is partially smoothed by the capacitor 26. The DC voltage circuit is connected to the input of the frequency converter 3, the three-phase voltage from the output of which is supplied to the stator windings of the three-phase asynchronous motor 4. The voltage of the phase rotor through the contact rings is fed to the input of the three-phase bridge rectifier 5.

При разомкнутом прерывателе 9 напряжение с выхода выпрямителя 5 поступает через цепь выпрямленного тока ротора к отсекающему диоду 10. Если напряжение на выходе выпрямителя 5 меньше напряжения цепи постоянного напряжения (напряжения на конденсаторе 11), то отсекающий диод 10 оказывается смещенным в обратном направлении и ток в цепи выпрямленного тока ротора (через дроссель 8, выпрямитель 5) отсутствует. Соответственно отсутствует ток в обмотках ротора и не создается момент вращения двигателя 4.When the breaker 9 is open, the voltage from the output of the rectifier 5 enters through the rectified current circuit of the rotor to the cut-off diode 10. If the voltage at the output of the rectifier 5 is less than the voltage of the DC circuit (voltage across the capacitor 11), then the cut-off diode 10 is biased in the opposite direction and the current in the circuit of the rectified current of the rotor (through the inductor 8, rectifier 5) is absent. Accordingly, there is no current in the windings of the rotor and the moment of rotation of the motor 4 is not created.

Если напряжение на выходе выпрямителя 5 оказывается больше напряжения цепи постоянного напряжения (больше напряжения на конденсаторе 11), что возможно при большом скольжении асинхронного двигателя 4 (например, при спуске транспортного средства под гору и в режиме противовключения двигателя), то диод 10 окажется смещенным в прямом направлении и через него начнет протекать ток при разомкнутом прерывателе 9, а также начнет протекать ток через цепь выпрямленного тока ротора (дроссель 8), через выпрямитель 5 и по обмоткам ротора двигателя 4. В соответствии с принципом работы асинхронного (индукционного) двигателя 4 возникающий в нем момент вращения направлен так, чтобы уменьшить скольжение двигателя 4, чтобы приблизить скорость вращения ротора к скорости вращения магнитного поля статора. Скорость и направление вращения магнитного поля статора задаются преобразователем частоты 3. Изменяя частоту и напряжение на выходе преобразователя частоты 3, при одной и той же скорости вращения ротора двигателя 4 можно изменять величину скольжения двигателя, величину выпрямленного напряжения ротора и тем самым изменять величину тока, протекающего через отсекающий диод 10, через дроссель 8, ток через выпрямитель 5 и по обмоткам ротора даже без использования прерывателя 9.If the voltage at the output of the rectifier 5 is greater than the voltage of the DC circuit (more than the voltage at the capacitor 11), which is possible with a large slip of the asynchronous motor 4 (for example, when the vehicle is lowered downhill and the engine is in the opposite mode), then the diode 10 will be shifted to forward direction and through it starts to flow current with open interrupter 9, and also starts to flow current through the rectified current circuit of the rotor (inductor 8), through the rectifier 5 and the windings of the rotor of the motor 4. etstvii to the principle of the asynchronous (induction) motor 4 appearing therein yaw moment is directed so as to reduce engine sliding of 4 to bring the speed of the rotor to the stator magnetic field rotational speed. The speed and direction of rotation of the magnetic field of the stator are set by the frequency converter 3. By changing the frequency and voltage at the output of the frequency converter 3, at the same rotation speed of the rotor of the motor 4, you can change the slip value of the motor, the rectified voltage of the rotor and thereby change the magnitude of the current flowing through the cut-off diode 10, through the inductor 8, the current through the rectifier 5 and along the rotor windings even without the use of a chopper 9.

Если вступает в работу прерыватель 9, то при замкнутом прерывателе 9 дроссель 8 оказывается подключенным к напряжению на выходе выпрямителя 5 и ток дросселя 8, ток выпрямителя 5, ток через обмотки ротора начинают увеличиваться. Длительное замыкание прерывателя 9 эквивалентно замыканию накоротко ротора двигателя 4 (через выпрямитель 5 и дроссель 8), что приводит к переходу двигателя на механическую характеристику, близкую к естественной механической характеристике.If the chopper 9 enters operation, then when the chopper 9 is closed, the inductor 8 is connected to the voltage at the output of the rectifier 5 and the current of the inductor 8, the current of the rectifier 5, the current through the rotor windings begin to increase. A long circuit breaker 9 is equivalent to short-circuiting the rotor of the motor 4 (through the rectifier 5 and the inductor 8), which leads to the transition of the motor to a mechanical characteristic close to the natural mechanical characteristic.

В результате размыкания прерывателя 9 за счет ЭДС самоиндукции дросселя 8 ток в дросселе 8 продолжает протекать через отсекающий диод 10 и поступает в цепь постоянного напряжения (1-2), создавая увеличение напряжения на конденсаторах 11 и 26. В результате происходит рекуперация (возврат) в цепь постоянного напряжения (1-2) части энергии, поступившей в двигатель 4 через преобразователь 3 от источника постоянного напряжения. Если двигатель 4 работает в режиме генераторного торможения (на скорости выше синхронной скорости вращения ротора, определяемой частотой на выходе преобразователя 3), то происходит передача механической энергии от транспортного средства через роторный импульсный прерыватель в цепь постоянного напряжения (1-2). Рекуперируемая мощность скольжения проходит через цепь выпрямленного тока ротора.As a result of the opening of the chopper 9 due to the self-induction EMF of the inductor 8, the current in the inductor 8 continues to flow through the cut-off diode 10 and enters the DC voltage circuit (1-2), creating an increase in voltage across the capacitors 11 and 26. As a result, recovery (return) to a constant voltage circuit (1-2) of the part of the energy received by the motor 4 through the converter 3 from the constant voltage source. If the engine 4 operates in generator braking mode (at a speed above the synchronous rotor speed determined by the frequency at the output of the converter 3), mechanical energy is transferred from the vehicle through the rotary pulse chopper to the DC voltage circuit (1-2). The recoverable slip power passes through the rectified current circuit of the rotor.

Повышение напряжения на конденсаторах 11 и 26 до уровня выше уровня выпрямленного напряжения сети переменного тока вызывает запирание тиристоров сетевого выпрямителя (на элементах 18, 19, 20 и 21) и создает возможность работы инвертора, ведомого сетью на элементах (22, 23, 24 и 25). Переход из выпрямительного режима в режим инвертирования в сеть переменного тока возможен также за счет сеточного управления тиристорами выпрямителя и инвертора.Increasing the voltage on the capacitors 11 and 26 to a level above the level of the rectified voltage of the AC network causes the thyristors of the network rectifier to lock (on the elements 18, 19, 20 and 21) and creates the possibility of the inverter driven by the network on the elements (22, 23, 24 and 25 ) The transition from the rectifier mode to the invert mode to the AC network is also possible due to the grid control of the rectifier and inverter thyristors.

Изменяя скважность включенного состояния прерывателя 9 от полного размыкания цепи ротора до полного замыкания его цепи через выпрямитель 5, дроссель 8 и прерыватель 9, можно плавно регулировать среднее значение тока дросселя 8, плавно в широких пределах регулировать ток обмоток ротора двигателя 4 и момент вращения двигателя 4 независимо от управления по цепи статора.Changing the duty cycle of the on state of the chopper 9 from the complete opening of the rotor circuit to the complete closure of its circuit through the rectifier 5, inductor 8 and chopper 9, you can smoothly adjust the average current value of the inductor 8, smoothly control the current of the rotor windings of the motor 4 and the rotational speed of the motor 4 regardless of stator control.

Скорость вращения двигателя управляется изменением частоты напряжения статора с помощью преобразователя частоты 3. Момент вращения двигателя (выпрямленный ток ротора) устанавливается при неизменной величине скольжения (величине выпрямленного напряжения ротора) путем изменения скважности включения прерывателя 9, путем ШИМ (широтно-импульсного модулирования) регулирования. В режиме противовключения управление скоростью соответствует управлению скольжением (управлению выпрямленным напряжением ротора).The rotational speed of the motor is controlled by changing the frequency of the stator voltage using a frequency converter 3. The rotational moment of the motor (rectified rotor current) is set at a constant slip value (the magnitude of the rectified rotor voltage) by changing the duty cycle of the breaker 9, by PWM (pulse-width modulation) regulation. In the anti-inclusion mode, the speed control corresponds to the slip control (control of the rectified rotor voltage).

Меньшему моменту сопротивления нагрузки в двигательном режиме соответствуют меньшая установившаяся величина скольжения, меньшая величина выпрямленного напряжения ротора, меньший ток ротора. В режиме генераторного торможения момент вращения двигателя противодействует двигательному моменту механизма.A smaller moment of load resistance in the motor mode corresponds to a smaller steady-state amount of sliding, a smaller value of the rectified voltage of the rotor, less current of the rotor. In regenerative braking mode, the engine torque counteracts the motor torque of the mechanism.

Механические характеристики двигателя могут таким образом располагаться во всех 4-х квадрантах и являются устойчивыми во всех точках, обеспечивая двигательный режим работы привода, генераторный режим и режим противовключения.The mechanical characteristics of the engine can thus be located in all 4 quadrants and are stable at all points, providing a motor operating mode of the drive, a generator mode and an anti-switching mode.

Если не требуется регулировки выпрямленного напряжения выпрямителем сетевого напряжения (элементы 18, 19, 20 и 21), вместо тиристоров для выпрямления могут быть использованы диоды.If it is not necessary to adjust the rectified voltage with a mains voltage rectifier (elements 18, 19, 20 and 21), instead of thyristors, diodes can be used for rectification.

Если в автотрансформаторе 14 добавить дополнительную обмотку (Фиг.3 и 4), то выпрямитель сетевого напряжения и ведомый сетью инвертор могу быть построены с меньшим числом элементов (27 и 28 для выпрямителя, 29 и 30 для инвертора). Это уменьшает почти в 2 раза потери в элементах выпрямителя и инвертора. Потери в связи с использованием дополнительной обмотки автотрансформатора при соответствующем выборе сечения ее провода не увеличатся. Уменьшение потерь в преобразовательных устройствах способствует уменьшению их размеров.If an additional winding is added to the autotransformer 14 (Figs. 3 and 4), then the mains rectifier and the inverter driven by the network can be constructed with fewer elements (27 and 28 for the rectifier, 29 and 30 for the inverter). This reduces almost 2 times the loss in the elements of the rectifier and inverter. Losses due to the use of an additional autotransformer winding with an appropriate choice of the cross section of its wire will not increase. Reducing losses in converting devices helps to reduce their size.

Если используется трехфазная сеть, то вместо однофазных выпрямителей используются соответствующие трехфазные схемы выпрямления и инвертирования (трехфазная мостовая, две трехфазные схемы выпрямления с нулевым проводом при наличии соответствующего трехфазного трансформатора или автотрансформатора).If a three-phase network is used, then instead of single-phase rectifiers, the corresponding three-phase rectification and inversion circuits are used (three-phase bridge, two three-phase rectification schemes with a zero wire in the presence of the corresponding three-phase transformer or autotransformer).

В случае использования нулевых схем выпрямления сетевого напряжения преобразователь частоты может быть выполнен не по мостовым, а по известным нулевым схемам с меньшим числом полупроводниковых элементов. При этом оказывается предпочтительным вариант двухфазного преобразователя частоты и двухфазной обмотки статора асинхронного электродвигателя, фазный ротор которого остается трехфазным. Несимметричное управление напряжением фаз преобразователя частоты создает эллиптическое вращающееся магнитное поле статора. При пуске транспортного средства на низкой выходной частоте преобразователя двигателем в этом случае создается подобие толчкового режима, который способствует троганию (разгону) транспортного средства без пробуксовки.In the case of using zero voltage rectification circuits, the frequency converter can be made not according to bridge, but according to known zero circuits with fewer semiconductor elements. In this case, a two-phase frequency converter and a two-phase stator winding of an asynchronous electric motor are preferred, the phase rotor of which remains three-phase. Asymmetric phase voltage control of the frequency converter creates an elliptical rotating magnetic field of the stator. When starting the vehicle at a low output frequency of the inverter by the motor, in this case a semblance of a jogging mode is created, which helps to move the vehicle (accelerate) without slipping.

Устойчивый режим рекуперативного торможения транспортного средства, обеспечиваемый предлагаемым устройством, позволяет отдавать в сеть переменного тока значительную часть энергии (около 40%), которая в настоящее время поглощается при механическом торможении, что дает короткий срок окупаемости предлагаемого устройства, даже с учетом стоимости предлагаемого устройства по сравнению с аналогичными по назначению более простыми устройствами, не обладающими способностью устойчивой работы в режиме генераторного торможения.The steady mode of regenerative braking of the vehicle, provided by the proposed device, allows you to give a significant part of the energy (about 40%) to the AC network, which is currently absorbed by mechanical braking, which gives a short payback period of the proposed device, even taking into account the cost of the proposed device for Compared with similar in purpose simpler devices that do not have the ability to operate stably in generator braking mode.

В связи с неизбежным ростом стоимости электроэнергии ценность данного предпочтительного свойства предлагаемого устройства увеличивается.Due to the inevitable increase in the cost of electricity, the value of this preferred property of the proposed device increases.

Источник информации:The source of information:

1. патент РФ на полезную модель №57990. МПК: Н02Р 7/00; Н02К 17/34 «Устройство для управления асинхронным электродвигателем» (приоритет 26.05.06, публикация Бюллетень №30 от 27.10.06).1. RF patent for utility model No. 57990. IPC: Н02Р 7/00; Н02К 17/34 “Device for controlling an asynchronous electric motor” (priority 26.05.06, publication Bulletin No. 30 of 10.27.06).

Claims (5)

1. Устройство для управления асинхронным электродвигателем транспортного средства, содержащее преобразователь постоянного напряжения в трехфазное напряжение с регулируемой амплитудой, регулируемой частотой и изменяемым порядком чередования фаз, где в качестве асинхронного электродвигателя используется двигатель с фазным ротором, обмотки статора которого соединены с выходом упомянутого преобразователя, обмотки ротора соединены с мостовым трехфазным выпрямителем, а выход этого выпрямителя подключен к упомянутому преобразователю со стороны цепи постоянного напряжения через дроссель, импульсный прерыватель и отсекающий диод, отличающееся тем, что вход преобразователя постоянного напряжения в трехфазное напряжение и отсекающий диод подключены к выходу реверсивного выпрямителя, а вход реверсивного выпрямителя подключен к выводам автотрансформатора, который соединяется с контактной сетью переменного тока.1. Device for controlling an asynchronous electric motor of a vehicle, comprising a DC-to-three-phase voltage converter with adjustable amplitude, adjustable frequency and a variable phase sequence, where a phase-rotor motor is used as an asynchronous electric motor, the stator windings of which are connected to the output of the said converter, windings rotors are connected to a bridge three-phase rectifier, and the output of this rectifier is connected to the aforementioned converter with on the side of the DC voltage circuit through a choke, a pulse chopper and a cut-off diode, characterized in that the input of the DC-DC converter to a three-phase voltage and a cut-off diode are connected to the output of the reversing rectifier, and the input of the reversing rectifier is connected to the terminals of the autotransformer, which is connected to the contact AC network . 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реверсивный выпрямитель выполнен по мостовой схеме, в каждом плече которой включены встречно-параллельно тиристоры, один из которых работает в режиме выпрямления переменного напряжения, поступающего от автотрансформатора, а другой - в режиме ведомого сетью инвертора.2. The device according to claim 1, characterized in that the reversing rectifier is made according to a bridge circuit, in each arm of which thyristors are turned in parallel-parallel, one of which operates in the rectification mode of the AC voltage coming from the autotransformer, and the other in the mode driven by the network inverter. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реверсивный выпрямитель имеет в каждом плече встречно-параллельно включенные диод, который работает в режиме выпрямления переменного напряжения, поступающего от автотрансформатора, и тиристор, работающий в режиме ведомого сетью инвертора.3. The device according to claim 1, characterized in that the reversing rectifier has a counter-parallel diode in each arm, which operates in the rectification mode of the AC voltage coming from the autotransformer, and a thyristor operating in the mode of a network-driven inverter. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реверсивный выпрямитель имеет в каждом плече встречно-параллельно включенные тиристор, работающий в режиме выпрямления переменного напряжения, поступающего от автотрансформатора, и IGBT-транзистор, работающий в режиме ведомого сетью инвертора.4. The device according to claim 1, characterized in that the reversing rectifier has in each arm counter-parallel connected thyristor operating in the rectification mode of the alternating voltage coming from the autotransformer, and an IGBT transistor operating in the mode of a network-driven inverter. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что реверсивный двухполупериодный выпрямитель образован из двух однополупериодных реверсивных выпрямителей с общей точкой на выводе автотрансформатора. 5. The device according to claim 1, characterized in that the reversible half-wave rectifier is formed of two half-wave reverse rectifiers with a common point at the output of the autotransformer.
RU2007130280/09A 2007-08-07 2007-08-07 Device for controlling asynchronous engine in vehicles RU2361357C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130280/09A RU2361357C2 (en) 2007-08-07 2007-08-07 Device for controlling asynchronous engine in vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007130280/09A RU2361357C2 (en) 2007-08-07 2007-08-07 Device for controlling asynchronous engine in vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007130280A RU2007130280A (en) 2009-02-20
RU2361357C2 true RU2361357C2 (en) 2009-07-10

Family

ID=40531248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007130280/09A RU2361357C2 (en) 2007-08-07 2007-08-07 Device for controlling asynchronous engine in vehicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2361357C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526848C2 (en) * 2008-11-14 2014-08-27 Испано Сюиза Electric brake system with magnetic losses
RU2617675C1 (en) * 2015-01-19 2017-04-26 Мицубиси Электрик Корпорейшн Regenerative converter
RU2725649C2 (en) * 2018-07-25 2020-07-03 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" Control method of recuperative braking of railway rolling stock with input single-phase width-pulse voltage converter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526848C2 (en) * 2008-11-14 2014-08-27 Испано Сюиза Electric brake system with magnetic losses
RU2617675C1 (en) * 2015-01-19 2017-04-26 Мицубиси Электрик Корпорейшн Regenerative converter
RU2725649C2 (en) * 2018-07-25 2020-07-03 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" Control method of recuperative braking of railway rolling stock with input single-phase width-pulse voltage converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007130280A (en) 2009-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mahmoud et al. Studying different types of power converters fed switched reluctance motor
US6631080B2 (en) Systems and methods for boosting DC link voltage in turbine generators
KR101457569B1 (en) Rectifier circuit and motor driving device using the same
CN1482734A (en) Air-conditioning apparatus
RU2361357C2 (en) Device for controlling asynchronous engine in vehicles
Tolbert et al. A bi-directional dc-dc converter with minimum energy storage elements
CN106972802A (en) The method and apparatus of controlled motor drive system DC bus-bar voltage
Sivaramkrishnan et al. SEPIC-Converter Based BLDC-Motor-Drive with Power-Factor-Correction and Minimization in Torque Ripple
Ram et al. Performance analysis of slip power recovery scheme employing two inverter topologies
Singh et al. DICM and DCVM of a PFC-based SEPIC-fed PMBLDCM drive
Shahbazi et al. A new converter based On DITC for improving Torque ripple and power factor in SRM drives
Singh et al. A voltage controlled adjustable speed PMBLDCM drive using a single-stage PFC half-bridge converter
RU57990U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR
Messaoud et al. Sensorless control system design of a small size vertical axis wind turbine
Singh et al. Improved power quality IHQRR-BIFRED converter fed BLDC motor drive
Kumar et al. Sensorless BLDC Motor Ceiling Fan with an Isolated S 4 BL PFC Converter
RU2402864C1 (en) Adjustable transistor reducer of three-phase asynchronous motor supplied power to from single-phase mains
US6933705B1 (en) Generator stator voltage control through DC chopper
Singh et al. Half bridge boost converter for power quality improvement in PMBLDCM drive
RU89789U1 (en) A TRANSISTOR REDUCER FOR POWERING A THREE-PHASE SHORT-CIRCUITED MOTOR, STATOR WINDINGS WHICH ARE CONNECTED BY TYPE "STAR", FROM ONE-PHASE NETWORK
Singh et al. An adjustable speed PMBLDCM drive for air conditioner using PFC Zeta converter
US11916497B2 (en) Variable-speed drive for single-phase asynchronous motors
Ram et al. Analysis of Induction motor drive using SPRS based on GTO/IGBT buck-boost chopper topologies
RU2285329C1 (en) Fan speed control governor for alternating-current locomotive
RU174075U1 (en) FREQUENCY CONVERTER

Legal Events

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

Effective date: 20140808