RU2556236C1 - Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries - Google Patents

Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries Download PDF

Info

Publication number
RU2556236C1
RU2556236C1 RU2014106148/07A RU2014106148A RU2556236C1 RU 2556236 C1 RU2556236 C1 RU 2556236C1 RU 2014106148/07 A RU2014106148/07 A RU 2014106148/07A RU 2014106148 A RU2014106148 A RU 2014106148A RU 2556236 C1 RU2556236 C1 RU 2556236C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
auxiliary
output
voltage
locomotive
Prior art date
Application number
RU2014106148/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Валерьевич Бабков
Юрий Иванович Клименко
Константин Степанович Перфильев
Игорь Владимирович Романов
Елена Геннадьевна Суркова
Анатолий Пантелеевич Троицкий
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ")
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 Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") filed Critical Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ")
Priority to RU2014106148/07A priority Critical patent/RU2556236C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2556236C1 publication Critical patent/RU2556236C1/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: electricity.SUBSTANCE: in the power conversion system for the Diesel locomotive auxiliaries comprising an auxiliary three-phase synchronous generator with a rectifier connected to its output and converting three-phase current to direct current, DC consumers are connected to a direct-current-mains, while AC consumers for the Diesel locomotive auxiliaries are connected through semiconductor converters, the three-phase rectifier is made as a four-quadrant semiconductor converter, which power IGBT-transistors in the power circuit are connected directly to the output of the auxiliary three-phase synchronous generator and in a control circuit they are connected to a vector control unit in a coordinate system rotating synchronically with an output voltage vector of the auxiliary three-phase synchronous generator and inputs of the above unit are connected to sensors for input linear voltage, two sensors of input phase current and a sensor for output direct voltage of the four-quadrant semiconductor converter.EFFECT: expanded functionality of the Diesel locomotive notwithstanding positions of the driver's controller, generation of stable direct voltage for auxiliaries and operation in nominal conditions, simplified design of the Diesel locomotive and power supply for the auxiliaries of the second and third sections from the operating section of the Diesel locomotive, increased efficiency factor of the auxiliary three-phase generator and AC-DC rectifier.2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности - к преобразованию переменного тока в стабильный по напряжению постоянный с последующим преобразованием его в регулируемый постоянный и переменный для питания потребителей собственных нужд тепловоза.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to the conversion of alternating current into a constant voltage constant, followed by converting it into an adjustable constant and alternating current for supplying consumers with the locomotive's own needs.

Известен преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза, в частности асинхронных электродвигателей вентиляторов выпрямительной установки, тяговых электродвигателей и вентиляторов холодильной камеры тепловоза переменным напряжением от статорных обмоток тягового синхронного генератора как в режиме холостого хода, так и в режиме тяги. При этом электродвигатели постоянного тока компрессора получают питание от аккумуляторной батареи или стартер-генератора («Тепловоз 2ТЭ116», С.П. Филонов, А.И. Гибалов, Е.А. Никитин и др., 3-е изд., переработанное и дополненное. - М.: Транспорт, 1996, с.288-289).There is a known conversion complex of electric power supply for the auxiliary needs of a diesel locomotive, in particular asynchronous electric motors of rectifier fans, traction electric motors and fans of a refrigerating chamber of an diesel locomotive with alternating voltage from the stator windings of the synchronous traction generator both in idle mode and in traction mode. At the same time, the DC motors of the compressor are powered by a rechargeable battery or a starter-generator (Diesel Locomotive 2TE116, SP Filonov, AI Gibalov, EA Nikitin et al., 3rd ed., Revised and supplemented. - M.: Transport, 1996, p. 288-289).

Недостатком известного комплекса является питание электроприводов вспомогательных нужд тепловоза от источника электропитания (тягового генератора) с изменяющимся в широком диапазоне выходным напряжением, величина которого зависит от частоты вращения коленчатого вала дизеля и возбуждения тягового генератора, что существенно снижает производительность вентиляторов и коэффициент полезного действия (КПД) приводных электродвигателей, особенно в режимах трогания тепловоза с места и разгона.A disadvantage of the known complex is the power supply of auxiliary drives of the diesel locomotive from an electric power source (traction generator) with an output voltage varying over a wide range, the value of which depends on the frequency of rotation of the crankshaft of the diesel engine and the excitation of the traction generator, which significantly reduces the fan performance and efficiency (Efficiency) driving electric motors, especially in the modes of moving the locomotive from its place and acceleration.

Известен преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза от вспомогательного генератора, к выходу которого через статические преобразователи частоты и напряжения подключены трехфазные асинхронные электродвигатели вентиляторов тяговых преобразователей, тяговых электродвигателей и вентиляторов холодильной камеры тепловоза. Возбуждение тягового и вспомогательного генераторов выполнено от управляемых выпрямителей, которые питаются от обмотки вспомогательного генератора. При этом электродвигатели постоянного тока компрессора получают питание от аккумуляторной батареи или стартер-генератора («Магистральный тепловоз 2ТЭ25А: Структура системы управления и электрооборудования», журн. «Локомотив» №7., 2012, с.29-31).There is a known conversion complex for electric power supply of the locomotive’s own needs from an auxiliary generator, to the output of which three-phase asynchronous electric motors of fans of traction converters, traction motors and fans of the refrigeration chamber of the diesel locomotive are connected through static frequency and voltage converters. The excitation of the traction and auxiliary generators is made from controlled rectifiers, which are powered by the winding of the auxiliary generator. At the same time, the DC motors of the compressor are powered by a rechargeable battery or a starter-generator (“Main diesel locomotive 2TE25A: Structure of a control system and electrical equipment”, journal “Locomotive” No. 7., 2012, p.29-31).

Недостатками известного комплекса являются невозможность использования более надежного и дешевого, по сравнению с двигателем постоянного тока, асинхронного двигателя для привода компрессора тепловоза из-за нестабильного, зависящего от частоты вращения коленчатого вала дизеля напряжения на выходе вспомогательного генератора, а также невозможность параллельной работы двух вспомогательных генераторов из разных секций на общую трехфазную сеть с целью обеспечения режима «старт/стоп» (когда одна из секций заглушена), а также снижение производительности вентиляторов на низких позициях контроллера машиниста.The disadvantages of the known complex are the impossibility of using a more reliable and cheaper, as compared to a direct current, asynchronous motor to drive a diesel locomotive compressor due to the unstable voltage dependent on the speed of the diesel engine crankshaft at the output of the auxiliary generator, as well as the impossibility of parallel operation of two auxiliary generators from different sections to a common three-phase network in order to provide a “start / stop” mode (when one of the sections is muted), as well as reducing productivity fans at lower positions driver controller.

Известен преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза от тягового выпрямителя, к выходу которого через статический преобразователь напряжения (СПН) подключен трехфазный силовой согласующий трансформатор, выполняющий также функции гальванической развязки силовых цепей от вспомогательных, к которому подключены асинхронные электродвигатели вентиляторов тяговых преобразователей, тяговых электродвигателей, вентиляторов холодильной камеры тепловоза, преобразователь питания ботовой сети. При этом в случае выхода из строя СПН вход трансформатора переключается к выходу одного из шести тяговых преобразователей с соответствующим отключением тягового электродвигателя (FR, Заявка МХ 2011008603 20110815 МП/Х B60L 11/08, В61С 9/24, B60L 1/00, B60L 1/06 (А), 2012 г.).A known converting power supply complex of the locomotive’s own needs from a traction rectifier, to the output of which a three-phase power matching transformer is connected via a static voltage converter (SPN), which also performs the functions of galvanic isolation of power circuits from auxiliary, to which asynchronous motors of fans of traction converters, traction electric motors, fans are connected refrigeration chamber of a locomotive, power supply converter of a bot network. In this case, in case of failure of the SPN, the transformer input switches to the output of one of the six traction converters with the corresponding shutdown of the traction motor (FR, Application МX 2011008603 20110815 MP / X B60L 11/08, B61C 9/24, B60L 1/00, B60L 1 / 06 (A), 2012).

Недостатками известного комплекса являются сложность выполнения СПН, работающего в широком диапазоне питающего высоковольтного напряжения, невозможность параллельной работы двух вспомогательных трехфазных сетей из разных секций на общую трехфазную сеть с целью обеспечения режима «старт/стоп» (когда одна из секций заглушена), использование высоковольтных переключателей для резервирования, снижающих надежность системы питания, использование громоздкого согласующего трансформатора для гальванической развязки силовых цепей от цепей вспомогательных нужд.The disadvantages of the known complex are the difficulty of performing an SPN operating in a wide range of high-voltage supply voltage, the impossibility of parallel operation of two auxiliary three-phase networks from different sections to a common three-phase network in order to ensure start / stop mode (when one of the sections is muted), the use of high-voltage switches for redundancy, reducing the reliability of the power system, the use of a bulky matching transformer for galvanic isolation of power circuits from a circuit support needs.

Известен преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза от вспомогательного синхронного генератора специальной конструкции, обмотка возбуждения которого является трехфазной, питается не постоянным, а трехфазным напряжением с выхода преобразователя частоты и напряжения с целью поддержания выходной частоты вспомогательного генератора на заданном уровне. При этом питание электроприводов вспомогательных нужд обеспечивается стабильным по частоте напряжением независимо от позиции контроллера машиниста (WO, Заявка 2008127782 А1, МПК B60L 11/06, Н02Р 9/42, 2008 г.).There is a known conversion complex of electric power supply of the locomotive’s own needs from an auxiliary synchronous generator of a special design, the excitation winding of which is three-phase, is fed not by a constant, but by a three-phase voltage from the output of the frequency and voltage converter in order to maintain the output frequency of the auxiliary generator at a given level. At the same time, the power supply for auxiliary drives is provided with a frequency-stable voltage regardless of the position of the driver’s controller (WO, Application 2008127782 A1, IPC B60L 11/06, Н02Р 9/42, 2008).

Недостатками известного комплекса являются сложность конструкции указанного генератора специальной конструкции, наличие трехфазного ненадежного щеточного аппарата для подвода трехфазного напряжения к вращающемуся ротору, отсутствие стабилизации напряжения на выходе генератора по его величине в зависимости от позиции контроллера машиниста, что приводит к необходимости использования двигателей вентиляторов с повышенным скольжением и соответственно с низким КПД.The disadvantages of the known complex are the design complexity of the specified generator of a special design, the presence of a three-phase unreliable brush apparatus for supplying a three-phase voltage to a rotating rotor, the lack of voltage stabilization at the generator output according to its value depending on the position of the driver's controller, which leads to the need for fan motors with increased slip and accordingly with low efficiency.

Известен преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза, принятый за прототип, при котором к выходу вспомогательного трехфазного синхронного генератора подключен неуправляемый выпрямитель, выполненный по трехфазной мостовой схеме Ларионова, выходом которого является сеть постоянного тока, к которой подключают блоки питания бортовой сети, импульсные регуляторы возбуждения тягового и вспомогательного генератора, инверторы электроприводов трехфазного тока вентиляторов и компрессоров, или вместо вспомогательного генератора и выпрямителя сеть постоянного тока организуется с помощью бортового аккумулятора (US, Патент №6486568 В1, МПК H02J 5/00, 2002 г.).A known converting power supply complex for the locomotive’s own needs, adopted as a prototype, in which an uncontrolled rectifier connected to the Larionov three-phase bridge circuit is connected to the output of the auxiliary three-phase synchronous generator, the output of which is a direct current network to which power supply units of the onboard network, pulse excitation controllers of the traction are connected and auxiliary generator, inverters of electric drives of three-phase current of fans and compressors, or instead of auxiliary For a generator and a rectifier, the DC network is organized using an on-board battery (US Patent No. 6486568 B1, IPC H02J 5/00, 2002).

Недостатком известного комплекса является отсутствие стабилизации напряжения после выпрямителя на разных позициях контроллера машиниста при питании его от вспомогательного генератора или наличие дорогостоящей, тяжелой, требующей периодического обслуживания в эксплуатации и недолговечной аккумуляторной батареи.A disadvantage of the known complex is the lack of voltage stabilization after the rectifier at different positions of the driver’s controller when it is powered by an auxiliary generator or the presence of an expensive, heavy, requiring periodic maintenance in operation and short-lived battery.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей тепловоза независимо от позиций контроллера машиниста, формирование стабильного постоянного напряжения электроснабжения собственных нужд и их работа в номинальном режиме, упрощение конструкции тепловоза и электроснабжения собственных нужд второй и/или третьей секций от работающей секции тепловоза, повышение КПД вспомогательного трехфазного генератора и выпрямителя (преобразователя) переменного тока в постоянный.The technical result of the invention is the expansion of the functionality of the locomotive regardless of the position of the driver’s controller, the formation of a stable constant voltage of auxiliary power supply and their operation in nominal mode, simplification of the design of the diesel locomotive and auxiliary power supply of the second and / or third sections from the working section of the locomotive, increasing the efficiency of the auxiliary three-phase generator and rectifier (converter) AC to DC.

Указанный технический результат достигается тем, что в преобразовательном комплексе электроснабжения собственных нужд тепловоза, содержащем вспомогательный трехфазный синхронный генератор, к выходу которого подсоединен выпрямитель трехфазного тока в постоянный ток, к сети которого подключены потребители постоянного и через полупроводниковые преобразователи потребители переменного тока собственных нужд тепловоза, выпрямитель трехфазного тока выполнен в виде четырехквадрантного полупроводникового преобразователя, силовые IGBT-транзисторы которого по силовой части соединены непосредственно с выходом вспомогательного трехфазного синхронного генератора, а по управлению соединены с блоком векторного управления, выполненного во вращающейся синхронно с вектором входного напряжения вспомогательного трехфазного синхронного генератора системе координат, и входы которого соединены с датчиками входного линейного напряжения, двумя датчиками фазного входного тока и датчиком выходного постоянного напряжения черырехквадрантного полупроводникового преобразователя.The indicated technical result is achieved by the fact that in the conversion complex of electric power supply of the locomotive’s own needs, containing an auxiliary three-phase synchronous generator, the output of which is connected to a rectifier of three-phase current into direct current, the network of which is connected to direct current consumers and, through semiconductor converters, AC consumers of the locomotive’s own needs, a rectifier three-phase current is made in the form of a four-quadrant semiconductor converter, power IGBT-tr the resistors of which are connected directly to the output of the auxiliary three-phase synchronous generator in the power part, and for control, they are connected to a vector control unit configured in a coordinate system rotating synchronously with the input voltage vector of the auxiliary three-phase synchronous generator, and whose inputs are connected to the input line voltage sensors, two sensors phase input current and an output DC voltage sensor of a four-quadrant semiconductor converter.

На Фиг.1 изображена структурная схема преобразовательного комплекса электроснабжения собственных нужд тепловоза с потребителями постоянного и переменного тока.Figure 1 shows a structural diagram of a conversion complex of power supply for the auxiliary needs of a locomotive with consumers of direct and alternating current.

На Фиг.2 изображена схема четырехквадрантного полупроводникового преобразователя преобразовательного комплекса электроснабжения собственных нужд тепловоза.Figure 2 shows a diagram of a four-quadrant semiconductor converter of the converter complex of electric power supply of the locomotive's own needs.

Преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза (Фиг.1) содержит вспомогательный трехфазный синхронный генератор 1, приводимый во вращение дизелем 2. К вспомогательному трехфазному синхронному генератору подсоединен четырехквадрантный полупроводниковый преобразователь 3, выполняющий роль управляемого выпрямителя трехфазного тока от вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1 в постоянный ток, к сети которого подключают потребители постоянного тока собственных нужд тепловоза: преобразователь 4 бортовой сети тепловоза, регулятор 5 возбуждения тягового (на Фиг. не показан) и вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1, и потребители переменного тока собственных нужд через полупроводниковый преобразователь 6 постоянного тока в переменный для питания асинхронных электродвигателей 7 вентиляторов тепловоза и через полупроводниковый преобразователь 8 постоянного тока в переменный для питания асинхронного электродвигателя 9 компрессорной установки. Кроме того, постоянное стабильное напряжение Udc′ с четырехквадрантного полупроводникового преобразователя подключено к внешней головной 10 и задней 11 розеткам тепловоза для передачи тока на соседнюю секцию двух- или многосекционного тепловоза для обеспечения питания асинхронного электродвигателя 9 его компрессорной установки бортовой сети тепловоза и асинхронного электродвигателя 7 вентиляторов при заглушенном дизеле.The conversion complex of electric power supply for the auxiliary needs of the locomotive (Fig. 1) contains an auxiliary three-phase synchronous generator 1, driven by a diesel engine 2. A four-quadrant semiconductor converter 3 is connected to the auxiliary three-phase synchronous generator, which acts as a controlled three-phase rectifier from the auxiliary three-phase synchronous generator 1 to DC , to the network of which DC consumers of the locomotive’s own needs are connected: converter 4 bo commercial network of a diesel locomotive, a traction excitation regulator 5 (not shown in FIG.) and an auxiliary three-phase synchronous generator 1, and auxiliary AC consumers through a semiconductor DC / AC converter 6 for supplying asynchronous electric motors 7 of the diesel locomotive fans and through a semiconductor DC converter 8 in AC to power the induction motor 9 of the compressor unit. In addition, the constant stable voltage Udc ′ from the four-quadrant semiconductor converter is connected to the external head 10 and rear 11 sockets of the diesel locomotive to transmit current to the neighboring section of the two- or multi-section diesel locomotive to provide power to the asynchronous electric motor 9 of its compressor unit of the on-board network of the diesel locomotive and the asynchronous electric motor of 7 fans with the engine turned off.

Четырехквадрантный полупроводниковый преобразователь 3 (Фиг.2) содержит шесть силовых IGBT-транзисторов 12, включенные по мостовой схеме, соединенные непосредственно с выходом вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1 без включения силовых индуктивных элементов на входе каждой фазы А, B и С, роль которых выполняют обмотки этого генератора, и шунтированные обратными диодами 13, два датчика 14 и 15 входного линейного напряжения фаз А, В и С - UAB и UBC, два датчика 16 и 17 фазного тока любых фаз А, В и С, например фаз А и В токов 1д и 1в, датчик 18 выходного постоянного напряжения и емкость 19, подключенные параллельно выходному напряжению Udc′ постоянного тока четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3, а также содержит блок 20 векторного управления, выполненный во вращающейся синхронно с вектором входного напряжения Ur вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1 в системе координат.Four-quadrant semiconductor converter 3 (Figure 2) contains six power IGBT transistors 12 connected in a bridge circuit connected directly to the output of the auxiliary three-phase synchronous generator 1 without turning on the power inductors at the input of each phase A, B and C, the role of which is performed by windings of this generator, and shunted by reverse diodes 13, two sensors 14 and 15 of the input line voltage of phases A, B and C - U AB and U BC , two sensors 16 and 17 of the phase current of any phases A, B and C, for example phases A and B currents 1d and 1v, sensor 18 yhodnogo DC voltage and capacitance 19 are connected in parallel to the output voltage Udc 'four-quadrant semiconductor DC converter 3, and also comprises a vector control unit 20 configured in the rotating synchronously with vector input voltage Ur auxiliary three-phase synchronous generator 1 in the coordinate system.

Блок 20 векторного управления своими входами соединен с датчиками 14 и 15 входного линейного напряжения UAB и VBC, датчиком 18 выходного постоянного напряжения Udc′ и двумя датчиками 16 и 17 фазного входного тока 1д и 1в четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3. Выход блока 20 векторного управления соединен с силовыми IGBT-транзисторами 12 четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3 для управления ими.The vector control unit 20 for its inputs is connected to the sensors 14 and 15 of the input line voltage U AB and V BC , the sensor 18 of the output DC voltage Udc ′ and two sensors 16 and 17 of the phase input current 1d and 1v of the quadrant quadrant converter 3. The output of the vector control unit 20 connected to power IGBT transistors 12 of a four-quadrant semiconductor converter 3 for controlling them.

Преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза работает следующим образом.The conversion complex of power supply of the locomotive’s own needs works as follows.

К вспомогательному синхронному трехфазному генератору 1 тепловоза, приводимому во вращение дизелем 2, подсоединяют четырехквадрантный полупроводниковый преобразователь 3, выполненный по трехфазной мостовой схеме, выходом которого является сеть постоянного тока, к которой подключают потребители тепловоза собственных нужд постоянного тока и напряжения сети Udc′: преобразователь 4 бортовой сети тепловоза, регулятор 5 возбуждения тягового и вспомогательного синхронного генератора, головную 10 и заднюю 11 розетки тепловоза, и потребители собственных нужд переменного тока: асинхронные электродвигатели 7 вентиляторов тепловоза и асинхронный электродвигатель 9 компрессорной установки, соответственно, через полупроводниковые преобразователи 6 и 8 постоянного тока в переменный трехфазный ток, при этом постоянное напряжение сети Udc′ от головной 10 и задней 11 розеток передается на соседнюю секцию двух или многосекционного тепловоза для обеспечения питания его асинхронного электродвигателя 9 компрессорной установки, асинхронных электродвигателей 7 вентиляторов тепловозов и всей бортовой сети тепловоза при заглушенном дизеле 2.To the auxiliary synchronous three-phase generator 1 of the locomotive, driven by a diesel engine 2, a four-quadrant semiconductor converter 3 is connected, made according to a three-phase bridge circuit, the output of which is a direct current network, to which consumers of an auxiliary locomotive of direct current and voltage Udc ′ are connected: converter 4 the on-board network of the diesel locomotive, the excitation regulator 5 of the traction and auxiliary synchronous generator, the head 10 and rear 11 of the locomotive’s outlet, and consumers with The main needs of alternating current: asynchronous electric motors 7 of the diesel locomotive fans and asynchronous electric motor 9 of the compressor unit, respectively, through semiconductor converters 6 and 8 of direct current to alternating three-phase current, while the DC voltage Udc ′ from the head 10 and rear 11 outlets is transferred to the neighboring section two or multi-section locomotive to provide power to its asynchronous electric motor 9 of the compressor unit, asynchronous electric motors 7 fans of diesel locomotives and all th on-board diesel locomotive network with muffled diesel 2.

С датчиков 14 и 15 входного линейного напряжения, датчиков 16 и 17 фазного входного тока и датчика 18 выходного напряжения постоянного тока сигналы мгновенных значений двух линейных напряжений UAB и UBC, двух фазных токов, например IA и IB, постоянного напряжения Udc′ четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3 направляют на входы блока 20 векторного управления.From the sensors 14 and 15 of the input line voltage, the sensors 16 and 17 of the phase input current and the sensor 18 of the output DC voltage, the instantaneous values of two linear voltages U AB and U BC , two phase currents, for example I A and I B , DC voltage Udc ′ four-quadrant semiconductor converter 3 is sent to the inputs of block 20 vector control.

С выхода блока 20 векторного управления направляют сигналы управления, сформированные в соответствии с алгоритмом управления и выбранным способом широтно-импульсной модуляции (ШИМ), на входы управления силовых IGBT-транзисторов 12 четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3, изменяют амплитуду входного тока в четырехквадрантном полупроводниковом преобразователе 3 путем задания реактивной составляющей тока, достигают наименьшего значения входного тока при условии совпадения фазы потребляемого тока с фазой внутренней ЭДС вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1 путем изменения задания на реактивную составляющую тока при минимуме потребляемого тока потребителями собственных нужд, что соответствует потреблению тока от вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1 только активной мощности и стабилизируют выходное напряжение постоянного тока четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3 на номинальном уровне независимо от выбранной позиции контроллера машиниста (на Фиг. не показано). Для своей работы четырехквадрантный полупроводниковый преобразователь 3 использует индуктивности фазных обмоток вспомогательного трехфазного генератора 1, при этом форма потребляемого фазного тока от него близка к синусоидальной, благодаря чему преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза имеет коэффициент мощности, близкий к единице, за счет сведения к нулю реактивной составляющей тока, потребляемого от вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1, при этом повышается КПД вспомогательного трехфазного синхронного генератора 1 и четырехквадрантного полупроводникового преобразователя 3.From the output of the vector control unit 20, control signals generated in accordance with the control algorithm and the selected pulse width modulation (PWM) method are sent to the control inputs of the power IGBT transistors 12 of the four-quadrant semiconductor converter 3, the amplitude of the input current in the four-quadrant semiconductor converter 3 is changed by the task of the reactive component of the current reaches the lowest value of the input current, provided that the phase of the consumed current coincides with the phase of the internal EMF in auxiliary three-phase synchronous generator 1 by changing the task to the reactive component of the current with a minimum of current consumption by consumers of their own needs, which corresponds to the current consumption from the auxiliary three-phase synchronous generator 1 of only active power and stabilize the DC voltage of the four-quadrant semiconductor converter 3 at a nominal level regardless of the selected position controller of the driver (in FIG. not shown). For its operation, the four-quadrant semiconductor converter 3 uses the phase inductance of the auxiliary three-phase generator 1, while the shape of the consumed phase current from it is close to sinusoidal, due to which the converter complex of electric power supply of the locomotive’s own needs has a power factor close to unity, due to the reduction of the reactive component of the current consumed from the auxiliary three-phase synchronous generator 1, while the efficiency of the auxiliary phase synchronous generator 1 and the four-quadrant semiconductor converter 3.

Использование преобразовательного комплекса электроснабжения собственных нужд тепловоза позволяет стабилизировать его выходное постоянное напряжение на номинальном уровне независимо от выбранной позиции контроллера машиниста, что позволяет всем потребителям собственных нужд, подключенным к данной сети, также работать в номинальном режиме, обеспечить работу потребителей вспомогательных нужд на секции тепловоза с заглушенным дизелем 2, при этом упрощается сам преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза, электроснабжения второй и/или третьей секции за счет использования двух проводов и одного двухконтактного разъема для передачи электроэнергии.The use of the converter complex for power supply of the locomotive’s own needs allows it to stabilize its output DC voltage at a nominal level regardless of the selected position of the driver’s controller, which allows all auxiliary consumers connected to this network to also operate in nominal mode, to ensure the work of auxiliary needs consumers on the diesel locomotive section a muffled diesel 2, while this simplifies the conversion complex of power supply of own needs of a diesel locomotive a, power supply of the second and / or third section through the use of two wires and one two-pin connector for electric power transmission.

Предлагаемый преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза будет использоваться на тепловозах 2ТЭ25А, 2ТЭ25К, 2ТЭ116У, ТЭП70БС.The proposed conversion complex for electric supply of the locomotive’s own needs will be used on diesel locomotives 2TE25A, 2TE25K, 2TE116U, TEP70BS.

Claims (1)

Преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза, содержащий вспомогательный трехфазный синхронный генератор, к выходу которого подсоединен выпрямитель трехфазного тока в постоянный ток, к сети которого подключены потребители постоянного и через полупроводниковые преобразователи потребители переменного тока собственных нужд тепловоза, отличающийся тем, что выпрямитель трехфазного тока выполнен в виде четырехквадрантного полупроводникового преобразователя, силовые IGBT-транзисторы которого по силовой части соединены непосредственно с выходом вспомогательного трехфазного синхронного генератора, а по управлению соединены с блоком векторного управления, выполненного во вращающейся синхронно с вектором входного напряжения вспомогательного трехфазного синхронного генератора системе координат, и входы которого соединены с датчиками входного линейного напряжения, двумя датчиками фазного входного тока и датчиком выходного постоянного напряжения четырехквадрантного полупроводникового преобразователя. A conversion locomotive power supply complex comprising an auxiliary three-phase synchronous generator, the output of which is connected to a three-phase direct current rectifier into direct current, to the network of which are connected direct current consumers and, through semiconductor converters, alternating current consumers of the local needs of the locomotive, characterized in that the three-phase current rectifier is made in in the form of a four-quadrant semiconductor converter, the power IGBT transistors of which in the power part connected directly to the output of the auxiliary three-phase synchronous generator, and for control connected to the vector control unit, executed in a coordinate system rotating synchronously with the input voltage vector of the auxiliary three-phase synchronous generator, and whose inputs are connected to the input line voltage sensors, two phase input current sensors and a sensor output DC voltage of a quadrant semiconductor converter.
RU2014106148/07A 2014-02-20 2014-02-20 Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries RU2556236C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106148/07A RU2556236C1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106148/07A RU2556236C1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2556236C1 true RU2556236C1 (en) 2015-07-10

Family

ID=53538729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106148/07A RU2556236C1 (en) 2014-02-20 2014-02-20 Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2556236C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622889C1 (en) * 2015-12-18 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Four-quadrant transformer
RU187219U1 (en) * 2018-06-05 2019-02-25 Акционерное общество "Электромаш" VOLTAGE STABILIZER WITH INVERTER FOR MOBILE COMPOSITION

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6486568B1 (en) * 1999-12-21 2002-11-26 General Electric Company Power system using a multi-functional power interface unit
RU2326774C1 (en) * 2006-11-03 2008-06-20 Владимир Григорьевич Яцук Converting device of the passangers car power supply system
RU2392144C1 (en) * 2008-12-31 2010-06-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") Air conditioning system for locomotive operator cab

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6486568B1 (en) * 1999-12-21 2002-11-26 General Electric Company Power system using a multi-functional power interface unit
RU2326774C1 (en) * 2006-11-03 2008-06-20 Владимир Григорьевич Яцук Converting device of the passangers car power supply system
RU2392144C1 (en) * 2008-12-31 2010-06-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") Air conditioning system for locomotive operator cab

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622889C1 (en) * 2015-12-18 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) Four-quadrant transformer
RU187219U1 (en) * 2018-06-05 2019-02-25 Акционерное общество "Электромаш" VOLTAGE STABILIZER WITH INVERTER FOR MOBILE COMPOSITION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10525833B2 (en) Tactical vehicle to grid electric power architecture
US6631080B2 (en) Systems and methods for boosting DC link voltage in turbine generators
CN102195411B (en) Electrical machines with integrated power and control and including a current source inverter
JP4221207B2 (en) Circuit equipment
DK1610456T3 (en) Rectifier with two operating modes, system and method
CN106208071B (en) Hybrid AC and DC distribution system and method of use
EP2719888A1 (en) Dual-DC bus starter/generator
CN110086390B (en) Power generation equipment for providing double-level voltage and movable generator set
EP3441255B1 (en) Electrical power system for hybrid or electric vehicle
CN104467589A (en) Diesel locomotive alternating current-direct current transmission system and excitation control method of diesel locomotive alternating current-direct current transmission system
WO2018030143A1 (en) Drive device and electric motor drive device
RU2556236C1 (en) Power conversion system for diesel locomotive auxiliaries
RU2361356C1 (en) Method and device for control of asynchronous motor
RU2612075C1 (en) Locomotive traction converter
RU2623643C1 (en) Method of regulating the voltage in gas turbine - generator system for power supply of electrical drives of a vehicle
RU2475374C2 (en) Method of increasing power factor in regenerative braking of ac electric locomotive and device to this end
RU2612066C1 (en) Locomotive traction converter
CN109412469B (en) Traction converter system main circuit, control method and system
Cai et al. An integrated multi-port power converter with small capacitance requirement for switched reluctance machine
RU2308138C2 (en) Device for powering asynchronous electric motor
RU2622320C1 (en) Electric traction drive of vehicles
RU2285329C1 (en) Fan speed control governor for alternating-current locomotive
RU2285328C1 (en) Fan capacity regulator for alternating-current locomotive
EP3622610A1 (en) Power supply system for ventilation fan
CN106697247A (en) Multifunctional ship direct current networking power propulsion system