RU2436691C1 - System of electric drive for self-sustained object - Google Patents
System of electric drive for self-sustained object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436691C1 RU2436691C1 RU2010126706/11A RU2010126706A RU2436691C1 RU 2436691 C1 RU2436691 C1 RU 2436691C1 RU 2010126706/11 A RU2010126706/11 A RU 2010126706/11A RU 2010126706 A RU2010126706 A RU 2010126706A RU 2436691 C1 RU2436691 C1 RU 2436691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- frequency
- voltage
- frequency converter
- electric motor
- Prior art date
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
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам электродвижения переменного тока автономных объектов на базе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (дизельного, бензинового или газового) и генератора переменного тока (синхронного или асинхронного) и предназначено для питания тягового электродвигателя переменного тока (синхронного или асинхронного), работающего с переменной частотой вращения, а также для обеспечения потребителей бортовой сети автономного объекта электроэнергией со стабилизированными параметрами частоты и амплитуды переменного напряжения, или стабилизированным постоянным напряжением, и может быть использовано в автомобилестроении, локомотивостроении, судостроении.The invention relates to systems for electromotor alternating current of autonomous objects based on an internal combustion engine (ICE) (diesel, gasoline or gas) and an alternating current generator (synchronous or asynchronous) and is intended to power an alternating current traction motor (synchronous or asynchronous) operating with a variable rotation speed, as well as to provide consumers of the autonomous object’s on-board network with electricity with stabilized parameters of frequency and amplitude of alternating voltage voltage, or stabilized constant voltage, and can be used in the automotive industry, locomotive, shipbuilding.
Известна система электродвижения автономного объекта, содержащая синхронный генератор с несколькими m-фазными обмотками статора, приводимый во вращение первичным двигателем (ДВС), и асинхронные двигатели, подключенные к генератору (авторское свидетельство СССР №691320, кл. B60L 11/08, 1976). Недостатком электропередачи является ступенчатое регулирование частоты вращения двигателей и низкий КПД (высокое потребление топлива) вследствие того, что первичный двигатель (ДВС) при разных нагрузках работает с постоянной частотой вращения.A known system of electric motion of an autonomous object containing a synchronous generator with several m-phase stator windings, driven by a prime mover (ICE), and asynchronous motors connected to a generator (USSR author's certificate No. 691320, class B60L 11/08, 1976). The disadvantage of power transmission is the stepwise regulation of engine speed and low efficiency (high fuel consumption) due to the fact that the primary engine (ICE) at different loads operates at a constant speed.
Наиболее близкой по техническому решению является система электродвижения автономного объекта (Патент РФ №2093378. МПК B60L 11/08, 1995), содержащая генератор переменного тока, ротор которого, несущий обмотку возбуждения, кинематически связан с первичным двигателем (ДВС), трехфазный электродвигатель переменного тока, статорные обмотки которого подключены через преобразователь частоты к статорным обмоткам генератора переменного тока. Данное устройство позволяет плавно регулировать частоту вращения электродвигателя. Недостатком устройства является низкий КПД (высокое потребление топлива) вследствие того, что ДВС при разных нагрузках работает с постоянной частотой вращения.The closest to the technical solution is the autonomous object electromotive system (RF Patent No. 2093378. IPC
Решаемая задача - создание системы электродвижения автономного объекта на базе ДВС переменной частоты вращения.The problem to be solved is the creation of an electromotive system of an autonomous object on the basis of an internal combustion engine of variable speed.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение потребления топлива ДВС системы электродвижения автономного объекта путем выбора оптимальной частоты вращения вала ДВС, соответствующей мощности его нагрузки, при условии обеспечения требуемой частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока, а также обеспечение потребителей бортовой сети автономного объекта электроэнергией со стабилизированными параметрами частоты и амплитуды переменного напряжения или стабилизированным постоянным напряжением.The technical result of the invention is to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine of an autonomous object electric propulsion system by selecting the optimal engine speed of the internal combustion engine shaft, corresponding to its load power, provided that the required rotational speed of the AC traction motor is provided, as well as providing the consumers of the on-board network of the autonomous object with electricity with stabilized frequency parameters and amplitudes of alternating voltage or stabilized constant voltage.
Этот технический результат достигается тем, что в системе электродвижения автономного объекта, содержащей последовательно соединенные ДВС, генератор переменного тока, преобразователь частоты, питающий тяговый электродвигатель переменного тока, применяется ДВС с переменной частотой вращения; к выходу генератора переменного тока подключен преобразователь частоты для питания потребителей бортовой сети автономного объекта, поддерживающий на выходных выводах на заданном уровне частоту и амплитуду переменного напряжения, либо значение постоянного напряжения; к ДВС подключен блок формирования оптимальной частоты вращения вала ДВС, к входу которого подключен блок вычисления мощности нагрузки, соединенный с выходами датчиков тока и напряжения на выходе преобразователей частоты; к преобразователям частоты подключены блоки стабилизации амплитуды напряжения, соединенные с выходами датчиков напряжения на выходе преобразователей частоты; блок стабилизации амплитуды напряжения преобразователя частоты, питающего тяговый электродвигатель переменного тока, соединен с выходом задатчика частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока, входящего в состав блока стабилизации частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока, в состав которого также входят регулятор частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока и сумматор сигналов, на вход которого поступает сигнал с датчика частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока; выход блока стабилизации частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока подключен к преобразователю частоты, питающему тяговый электродвигатель переменного тока; к входу преобразователя частоты, питающему потребители бортовой сети автономного объекта, подключен задатчик частоты выходного напряжения.This technical result is achieved by the fact that in an electric system of an autonomous object containing ICE in series, an alternating current generator, a frequency converter supplying an alternating current traction electric motor, an internal combustion engine with a variable speed is used; a frequency converter is connected to the output of the alternating current generator to power consumers of the on-board network of an autonomous object, supporting the frequency and amplitude of the alternating voltage or constant voltage value at the output terminals at a given level; an internal combustion engine is connected to the internal combustion engine; it is connected to the outputs of the current and voltage sensors at the output of the frequency converters; frequency amplitude stabilization units connected to the outputs of the voltage sensors at the output of the frequency converters are connected to frequency converters; the voltage amplitude amplitude stabilization unit of the frequency converter supplying the traction AC electric motor is connected to the output of the rotational speed adjuster of the AC traction electric motor, which is part of the rotational speed control unit of the AC traction electric motor, which also includes the speed control of the AC traction electric motor and the adder signals, the input of which receives a signal from the speed sensor of the traction electric motor of alternating current; the output of the stabilization unit of the rotational speed of the AC traction motor is connected to a frequency converter supplying the AC traction motor; an output voltage frequency adjuster is connected to the input of the frequency converter supplying the consumers of the on-board network of the autonomous object.
Преобразователь частоты, питающий тяговый электродвигатель переменного тока, и преобразователь частоты, питающий потребители бортовой сети автономного объекта, могут содержать трансформаторы.A frequency converter supplying an AC traction motor and a frequency converter feeding consumers of an autonomous object's on-board network may include transformers.
Применение ДВС переменной частоты вращения, подключение к выходу генератора переменного тока преобразователя частоты, поддерживающего на выходных выводах на заданном уровне частоту и амплитуду переменного напряжения либо значение постоянного напряжения; подключение к ДВС блока формирования оптимальной частоты вращения вала ДВС, к входу которого подключен блок вычисления мощности нагрузки, соединенный с выходами датчиков тока и напряжения на выходе преобразователей частоты; подключение к преобразователям частоты блоков стабилизации амплитуды напряжения, соединенных с выходами датчиков напряжения на выходе преобразователей частоты; соединение блока стабилизации амплитуды напряжения преобразователя частоты, питающего тяговый электродвигатель переменного тока, с выходом задатчика частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока, входящего в состав блока стабилизации частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока, выход которого подключен к преобразователю частоты, питающему тяговый электродвигатель переменного тока, а вход подключен к датчику частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока; подключение блока задатчика частоты напряжения к входу преобразователя частоты, питающему потребители бортовой сети автономного объекта, выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как обеспечивает экономию топлива при условии обеспечения требуемой частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока и обеспечения потребителей бортовой сети автономного объекта электроэнергией со стабилизированными параметрами частоты и амплитуды переменного напряжения, или стабилизированным постоянным напряжением.The use of ICE of variable speed, connecting a frequency converter to the output of the alternator, supporting the frequency and amplitude of the alternating voltage or constant voltage value at the output terminals at a given level; connection to the internal combustion engine of the unit for generating the optimal frequency of rotation of the internal combustion engine shaft, to the input of which the load power calculation unit is connected, connected to the outputs of the current and voltage sensors at the output of the frequency converters; connection to frequency converters of voltage amplitude stabilization units connected to the outputs of voltage sensors at the output of frequency converters; the connection of the stabilization unit of the amplitude of the voltage of the frequency converter supplying the traction electric motor of alternating current with the output of the speed controller of the traction electric motor of alternating current, which is part of the stabilization unit of the frequency of rotation of the traction electric motor of alternating current, the output of which is connected to the frequency converter supplying the traction electric motor of alternating current, the input is connected to a speed sensor of the traction AC motor; the connection of the voltage frequency adjuster unit to the input of the frequency converter supplying consumers of the on-board network of an autonomous object favorably distinguishes the proposed device from the known one, as it provides fuel saving provided that the required frequency of rotation of the traction electric motor of alternating current and the consumers of the on-board network of the autonomous object with electricity with stabilized parameters frequency and amplitude of alternating voltage, or stabilized constant voltage.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана функциональная схема устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the device.
Система электродвижения автономного объекта содержит последовательно соединенные ДВС 1 переменной частоты вращения, генератор 2 переменного тока, преобразователь частоты 3, датчик тока 4, тяговый электродвигатель 5 переменного тока, гребной винт (колесо или колесную пару) 6; к выходу генератора 2 переменного тока также последовательно подключены преобразователь частоты 7, датчик тока 8, выходные выводы 9. К входу ДВС 1 подключен блок 10 формирования оптимальной частоты вращения вала ДВС 1, содержащий датчик 11 частоты вращения вала ДВС 1, сумматор сигналов 12, регулятор 13 частоты вращения вала ДВС 1, блок 14 задания экономичной частоты вращения вала ДВС 1, к входу которого подключен блок 15 вычисления мощности нагрузки, соединенный с выходами датчиков тока 4, 8 и датчиков напряжения 16, 17 на выходе преобразователей частоты 3, 7. К входам преобразователей частоты 3, 7 подключены блоки 18, 19 стабилизации амплитуды напряжения. Блок 18 стабилизации амплитуды напряжения, состоящий из регулятора напряжения 20, сумматора сигналов 21 и задатчика 22 амплитуды напряжения, соединен с выходом датчика напряжения 16 и выходом задатчика 23 частоты вращения электродвигателя 5, входящего в состав блока 24 стабилизации частоты вращения электродвигателя 5, в состав которого также входят регулятор частоты вращения 25 электродвигателя 5 и сумматор сигналов 26. На вход блока 24 стабилизации частоты вращения поступает сигнал с датчика частоты вращения 27 гребного (тягового) электродвигателя переменного тока 5. Выход регулятора частоты вращения 25 подключен к входу преобразователя частоты 3. Блок 19 стабилизации амплитуды напряжения состоит из задатчика 28 амплитуды напряжения, сумматора сигналов 29 и регулятора напряжения 30. Вход блока 19 стабилизации напряжения подключен к выходу датчика напряжения 17. Выход задатчика 31 частоты выходного напряжения соединен с преобразователем частоты 7.The electric motor system of an autonomous object contains a series-connected ICE 1 of variable speed, an
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Блок 10 формирования оптимальной частоты вращения вала ДВС 1 получает сигнал с блока вычисления мощности нагрузки 15, который соединен с выходами датчиков тока 4, 8 и датчиков напряжения 16, 17 на выходе преобразователей частоты 3, 7. В зависимости от значения мощности нагрузки блок 14 задания экономичной частоты вращения вала ДВС 1, в программу работы которого заложены оптимальные зависимости частоты вращения вала ДВС 1 от мощности нагрузки, соответствующие минимальному расходу топлива, задает оптимальную частоту вращения вала ДВС 1. С помощью сумматора сигналов 12 вычисляется разность сигнала задания оптимальной частоты вращения вала ДВС 1 от блока 14 и сигнала датчика 11 частоты вращения вала ДВС 1. Сигнал от сумматора 12 поступает на вход регулятора 13 частоты вращения вала ДВС 1, который поддерживает частоту вращения вала ДВС 1 на уровне, заданном блоком 14. Таким образом, при изменении мощности нагрузки на выходных выводах 9 и при изменении частоты вращения гребного винта, колеса или колесной пары 6, а следовательно, и мощности, потребляемой электродвигателем 5, частота вращения вала ДВС 1 будет поддерживаться оптимальной с точки зрения минимального потребления топлива.The
Поскольку частота вращения вала ДВС 1 будет изменяться в зависимости от частоты вращения гребного винта, колеса или колесной пары 6 и мощности нагрузки на выходных выводах 9, то амплитуда и частота напряжения генератора переменного тока 2 будут также изменяться.Since the rotational speed of the
Для вращения гребного винта, колеса или колесной пары 6 с требуемой частотой вращения необходимо поддерживать на определенном уровне частоту и амплитуду выходного синусоидального напряжения преобразователя частоты 3, питающего электродвигатель 5.To rotate the propeller, wheel or
Стабилизация амплитуды и частоты переменного напряжения на входе электродвигателя 5 в зависимости от заданной частоты его вращения осуществляется следующим образом.The stabilization of the amplitude and frequency of the alternating voltage at the input of the
Преобразователь частоты 3, питающий электродвигатель 5, преобразует выходное напряжение генератора 2 переменной амплитуды и частоты в переменное напряжение заданной амплитуды и частоты. На вход преобразователя частоты 3, питающего электродвигатель 5, поступает сигнал от блока 18 стабилизации напряжения, в состав которого входит сумматор сигналов 21, с помощью которого вычисляется разность сигналов от задатчика 22 амплитуды напряжения и датчика напряжения 16, установленного на выходе преобразователя частоты 3. Сигнал от сумматора 21 поступает на вход регулятора напряжения 20, который поддерживает на выходе преобразователя частоты 3 амплитуду переменного напряжения на уровне, задаваемом задатчиком 22 амплитуды напряжения, который вычисляет задание на амплитуду выходного напряжения преобразователя частоты 3 в зависимости от сигнала, поступающего на его вход с задатчика 23 частоты вращения электродвигателя 5.A
На вход преобразователя частоты 3 поступает сигнал от блока 24 стабилизации частоты вращения электродвигателя 5, в состав которого входит сумматор сигналов 26, вычисляющий разность сигналов от задатчика 23 частоты вращения электродвигателя 5 и датчика частоты вращения 27 электродвигателя 5. Сигнал от сумматора 26 поступает на вход регулятора 25 частоты вращения, который поддерживает на выходе преобразователя частоты 3 частоту переменного напряжения на уровне, задаваемом задатчиком 23 частоты вращения электродвигателя 5.The input of the
Стабилизация амплитуды и частоты напряжения на выходных выводах 9, к которым подключаются потребители бортовой сети автономного объекта, на заданном уровне осуществляется следующим образом.Stabilization of the amplitude and frequency of the voltage at the output terminals 9, to which consumers of the on-board network of an autonomous object are connected, at a given level is carried out as follows.
Преобразователь частоты 7 преобразует выходное напряжение генератора 2 переменного тока в переменное напряжение с заданными параметрами амплитуды и частоты либо в постоянное напряжение заданного уровня. На вход преобразователя частоты 7 поступает сигнал от блока 19 стабилизации амплитуды напряжения, в состав которого входит сумматор сигналов 29, с помощью которого вычисляется разность сигналов от задатчика 28 амплитуды напряжения и датчика напряжения 17 на выходе преобразователя частоты 7. Сигнал от сумматора 29 поступает на вход регулятора напряжения 30, который поддерживает на выходных выводах 9 амплитуду переменного напряжения или значение постоянного напряжения на уровне, задаваемом задатчиком 28 амплитуды напряжения.The
Частота выходного напряжения на выходных выводах 9 при изменении частоты вращения вала ДВС 1 поддерживается неизменной с помощью преобразователя частоты 7 на уровне, задаваемом блоком 31 задатчика частоты выходного напряжения. В частном случае частота напряжения на выходных выводах 9 может быть равна нулю. При этом на выходных выводах 9 формируется постоянное напряжение, значение которого стабилизируется на уровне, определяемом задатчиком 28 амплитуды напряжения.The frequency of the output voltage at the output terminals 9 when changing the rotational speed of the
С точки зрения топливной экономичности при изменении мощности нагрузки частоту вращения вала ДВС 1 следует менять в широких пределах, при этом минимальная частота вращения вала может в несколько раз отличаться от номинальной частоты [Алешков О.А. Повышение топливной экономичности первичного дизеля в составе многофункционального энерготехнологического комплекса оптимизацией скоростного режима: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Барнаул, 2009]. Следовательно, и амплитуда выходного синусоидального напряжения генератора 2 переменного тока будет меняться в широком диапазоне, и ее минимальное значение будет в несколько раз меньше номинального значения.From the point of view of fuel efficiency, when changing the load power, the engine speed of the
Поэтому для стабилизации амплитуды выходного синусоидального напряжения преобразователей частоты 3, 7 на уровне номинального значения напряжения статора генератора 2 переменного тока в состав преобразователей частоты 3, 7 могут быть включены трансформаторы.Therefore, to stabilize the amplitude of the output sinusoidal voltage of the
По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.According to the scientific, technical and patent literature, the authors are not aware of the claimed combination of features aimed at achieving the task, and this solution does not follow clearly from the prior art, which allows us to conclude that the solution corresponds to the level of the invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126706/11A RU2436691C1 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | System of electric drive for self-sustained object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126706/11A RU2436691C1 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | System of electric drive for self-sustained object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2436691C1 true RU2436691C1 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=45404295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010126706/11A RU2436691C1 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | System of electric drive for self-sustained object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2436691C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543434C2 (en) * | 2013-05-08 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" | Method for coordinated control of vehicle electromechanical driveline |
RU2666074C1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-09-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Autonomous object electromotive system |
-
2010
- 2010-06-29 RU RU2010126706/11A patent/RU2436691C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543434C2 (en) * | 2013-05-08 | 2015-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром-Электропривод" | Method for coordinated control of vehicle electromechanical driveline |
RU2666074C1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-09-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Autonomous object electromotive system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20100094490A1 (en) | Power generation system for marine vessel | |
US9762160B2 (en) | Method of controlling multiple parallel-connected generators | |
EP2112761A2 (en) | Power generation system | |
RU2412513C1 (en) | Isolated alternating current electric power station | |
RU2666903C1 (en) | Autonomous ac power plant | |
CN107005060B (en) | Power generation system | |
CN110086390B (en) | Power generation equipment for providing double-level voltage and movable generator set | |
RU2012100634A (en) | METHOD FOR CONTROL THE GENERATOR OF CONSTANT FREQUENCY WITH VARIABLE NUMBER OF ENGINE SPEEDS | |
RU2564401C2 (en) | Power supply for airborne vehicle | |
RU2509002C2 (en) | Electric transmission of ac traction vehicle power | |
RU2436691C1 (en) | System of electric drive for self-sustained object | |
RU168615U1 (en) | Autonomous AC Power Station | |
RU2597248C1 (en) | Diesel generator plant | |
RU178096U1 (en) | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION | |
RU2402865C1 (en) | Method for optimal frequency control of asynchronous motor | |
RU2008131357A (en) | AC ELECTRIC DRIVE | |
RU172810U1 (en) | OFFLINE GENERATOR INSTALLATION | |
CN110086388B (en) | Power generation equipment running off grid and voltage frequency control method thereof | |
RU2666074C1 (en) | Autonomous object electromotive system | |
RU2451389C1 (en) | Method to control induction propulsion engine | |
RU75793U1 (en) | ENERGY COMPLEX | |
RU194333U1 (en) | AUTONOMOUS GENERATOR POWER PLANT | |
RU113085U1 (en) | ENERGY COMPLEX | |
RU2556236C1 (en) | Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries | |
RU2773744C1 (en) | Autonomous ac power plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130630 |