RU2606406C1 - Dc electric traction drive - Google Patents
Dc electric traction drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2606406C1 RU2606406C1 RU2015126494A RU2015126494A RU2606406C1 RU 2606406 C1 RU2606406 C1 RU 2606406C1 RU 2015126494 A RU2015126494 A RU 2015126494A RU 2015126494 A RU2015126494 A RU 2015126494A RU 2606406 C1 RU2606406 C1 RU 2606406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- traction
- switching element
- voltage converter
- winding
- motor
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 28
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
- B60L50/15—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with additional electric power supply
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
- B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/292—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
- H02P7/295—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC of the kind having one thyristor or the like in series with the power supply and the motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- 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
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- 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
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока, в частности на маневровых тепловозах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.The invention relates to the field of railway transport and can be applied on vehicles with traction DC motors, in particular on shunting locomotives with traction DC motors.
Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, регуляторы токов возбуждения, диодные мосты, в диагонали постоянного тока которых включены обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, причем параллельно обмоткам возбуждения включены регуляторы токов возбуждения, при этом каждый преобразователь постоянного напряжения состоит из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, соединенных между собой в виде моста, диагональ постоянного тока которого с включенным в нее тормозным резистором и силовым полупроводниковым ключом подключена к входному LC-фильтру, в диагональ переменного тока преобразователя включены соединенные последовательно якорные обмотки тяговых электродвигателей, сглаживающий реактор, балластный резистор с контактором шунтирования и диагональ переменного тока диодного моста (патент на изобретение RU №2215660 С1, МПК B60L 7/12, опубл. в 2003 г.).A traction electric drive of a vehicle is known, comprising sequential excitation DC traction motors, which are connected to a power source through DC input filters, smoothing reactors connected in series with the armature windings of traction motors, shunt resistors connected in parallel to the excitation windings of traction motors, ballast resistors with bypass contactors, braking resistors connected consequently with power semiconductor switches, excitation current regulators, diode bridges, the excitation current windings of traction electric motors are included in the diagonal of direct current, and excitation current controllers are connected in parallel with the excitation windings, and each DC-DC converter consists of four reverse-conductivity power semiconductor switches connected with each other in the form of a bridge, the DC diagonal of which with a braking resistor included in it and a power half with an ovodnik key connected to the input LC filter, the diagonal of the alternating current of the converter includes series-connected anchor windings of traction electric motors, a smoothing reactor, a ballast resistor with a bypass contactor and an diagonal of the alternating current of the diode bridge (patent for invention RU No. 2215660 C1, IPC
Известный тяговый электропривод транспортного средства обладает широкими функциональными возможностями. Недостатками известного тягового электропривода являются недостаточная надежность, связанная со сложностью средств регулирования скоростью электродвигателей и потерей энергии при ее передаче от электродвигателя.The well-known traction electric drive of the vehicle has wide functionality. The disadvantages of the known traction electric drive are the lack of reliability associated with the complexity of the means of controlling the speed of the electric motors and the loss of energy during its transmission from the electric motor.
Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу преобразователя напряжения, параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включены регуляторы токов возбуждения, преобразователь напряжения состоит из двух регулируемых тиристорных выпрямителей, входы которых подключены к источнику трехфазного переменного напряжения, а их выходы соединены последовательно и являются выходом преобразователя напряжения, регулятор токов возбуждения выполнен в виде блока резисторов, каждый из которых подключен к обмотке возбуждения соответствующего тягового электродвигателя через контактор, а через второй контактор параллельно блоку резисторов включен шунтирующий элемент, при этом цепи управления контакторов и входы управления тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера (патент на изобретение RU №2309057 С2, МПК B60L 9/08, опубл. в 2007 г.).Known traction electric drive of a vehicle containing a series of direct current traction DC motors connected to the output of the voltage converter, parallel to the excitation windings of the traction electric motors are included excitation current regulators, the voltage converter consists of two adjustable thyristor rectifiers, the inputs of which are connected to a three-phase AC voltage source, and the outputs are connected in series and are the output of the voltage converter, re the exciter current exciter is made in the form of a resistor block, each of which is connected to the field winding of the corresponding traction electric motor through a contactor, and a shunt element is connected in parallel with the resistor block through a second contactor, while the control circuit of the contactors and the control inputs of the thyristor rectifiers are connected to the corresponding outputs of the controller (patent for the invention RU No. 2309057 C2, IPC
Недостатками тягового электропривода являются недостаточная надежность работы тягового электропривода при обеспечении работы его в расширенном диапазоне скоростей, в том числе в режиме плавного регулирования скорости при глубоком регулировании тиристорных выпрямителей и потере энергии из-за возможной потери синхронизации.The drawbacks of the traction electric drive are the insufficient reliability of the traction electric drive when it operates in an extended speed range, including in the mode of smooth speed control with deep regulation of thyristor rectifiers and energy loss due to a possible loss of synchronization.
Известен тяговый электропривод постоянного тока, принятый за прототип, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу преобразователя напряжения, вход которого предназначен для подключения источника трехфазного напряжения, причем к якорной обмотке первого тягового электродвигателя постоянного тока подключены последовательно соединенные обмотка возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока, первый датчик тока, к якорной обмотке второго тягового электродвигателя постоянного тока подключены последовательно соединенные обмотка возбуждения второго тягового электродвигателя постоянного тока, второй датчик тока, свободные выходы якорных обмоток первого и второго тяговых двигателей постоянного тока подключены к плюсовой клемме преобразователя напряжения, свободные выходы первого и второго датчиков тока соединены с коллекторами соответственно первого и второго биполярных транзисторов с изолированными затворами, эмиттеры биполярных транзисторов с изолированным затвором соединены между собой и подключены к минусовому выводу преобразователя напряжения, к плюсовому выводу источника питания и к коллекторам каждого биполярного транзистора с изолированным затвором подключены два датчика напряжения, выходы которых соединены, соответственно, с третьим и четвертым входами блока управления, параллельно-последовательно соединенным якорным обмоткам и обмоткам возбуждения каждого тягового электродвигателя постоянного тока подключены диоды, причем катоды диодов подключены к плюсовой клемме источника питания, а аноды подключены к коллекторам первого и второго биполярного транзистора с изолированным затвором (патент на изобретение RU №2440900 С1, МПК B60L 9/00, опубл. в 2012 г.).Known traction DC electric drive, adopted for the prototype, containing traction DC electric motors of sequential excitation connected to the output of the voltage Converter, the input of which is designed to connect a three-phase voltage source, and to the anchor winding of the first traction DC motor connected in series to the excitation winding of the first traction motor DC, first current sensor, to the armature winding of the second traction electric a DC motor connected in series to the excitation winding of the second DC traction motor, a second current sensor, the free outputs of the anchor windings of the first and second DC traction motors are connected to the positive terminal of the voltage converter, the free outputs of the first and second current sensors are connected to the collectors of the first and second insulated gate bipolar transistors, insulated gate bipolar transistors are connected to They are connected to the negative terminal of the voltage converter, to the positive terminal of the power supply and to the collectors of each bipolar transistor with an insulated gate, two voltage sensors are connected, the outputs of which are connected, respectively, to the third and fourth inputs of the control unit, connected in parallel to the armature windings and the excitation windings of each traction DC motor are connected with diodes, and the cathodes of the diodes are connected to the positive terminal of the power source, and the anodes are connected accessed to the collectors of the first and second bipolar transistor with insulated gate (patent for invention RU No. 2440900 C1, IPC
Недостатком тягового электропривода является отсутствие возможности использования электрического торможения, в том числе использования рекуперации энергии торможения в источник питания, а также отсутствие возможности использования альтернативных источников питания.The drawback of the traction electric drive is the inability to use electric braking, including the use of recovery of braking energy in the power source, as well as the inability to use alternative power sources.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности, расширение функциональных возможностей тягового электропривода постоянного тока путем обеспечения его работы в режиме электрического торможения, а также обеспечение возможности использования тягового электропривода постоянного тока в гибридном и другом автономном транспорте.The technical result of the invention is to increase reliability, expand the functionality of a traction electric drive of direct current by ensuring its operation in electric braking mode, as well as providing the possibility of using a traction electric drive of direct current in hybrid and other autonomous vehicles.
Указанный технический результат достигается тем, что тяговый электропривод постоянного тока, содержащий тяговый электродвигатель постоянного тока, преобразователь напряжения, биполярный транзистор с изолированным затвором, соединенные последовательно якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, параллельно которым в непроводящем направлении подключен диод, анод которого подключен к коллектору биполярного транзистора с изолированным затвором, дополнительно снабжен накопителем энергии, двумя дополнительными диодами, тормозным резистором и восемью коммутационными элементами, причем плюсовой вывод накопителя энергии подключен непосредственно к плюсовой клемме преобразователя напряжения и катоду первого дополнительного диода и соединен через первый коммутационный элемент с катодом второго дополнительного диода и одним из выводов обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, второй вывод обмотки возбуждения которого соединен с коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, минусовый вывод накопителя энергии через второй коммутационный элемент соединен с общей точкой соединения третьего, четвертого и пятого коммутационных элементов, шестой коммутационный элемент подключен между соответствующими точками соединения обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока и катодом второго дополнительного диода и свободным выводом якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока, который через седьмой коммутационный элемент соединен с одним из выводов тормозного резистора, другой вывод которого соединен с общей точкой подключения анода первого дополнительного диода, катода диода и якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока, которая соединена через восьмой коммутационный элемент с плюсовой клеммой преобразователя напряжения, свободный вывод четвертого коммутационного элемента соединен с коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, эмиттер которого соединен с минусовой клеммой преобразователя напряжения и свободным выводом пятого коммутационнного элемента, а второй дополнительный диод включен в непроводящем направлении параллельно обмотке возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, причем преобразователь напряжения может быть выполнен в виде дизель-генераторной установки постоянного тока или в виде неуправляемого выпрямителя, а накопитель энергии может быть выполнен в виде аккумуляторной батареи или в виде конденсатора большой емкости.The specified technical result is achieved in that the DC traction electric drive comprising a DC traction motor, a voltage converter, an insulated gate bipolar transistor, an armature winding and a field winding of a DC traction motor, connected in series with a diode in parallel with which an anode is connected to the collector of an insulated gate bipolar transistor, is additionally equipped with an energy storage device, two additional diodes, a braking resistor and eight switching elements, wherein the positive terminal of the energy storage device is connected directly to the positive terminal of the voltage converter and the cathode of the first additional diode and connected through the first switching element to the cathode of the second additional diode and one of the terminals of the excitation winding of the DC traction motor, the second the output of the field winding of which is connected to the collector of an insulated gate bipolar transistor, minus you water of the energy storage device through the second switching element is connected to a common connection point of the third, fourth and fifth switching elements, the sixth switching element is connected between the corresponding connection points of the field winding of the traction DC motor and the cathode of the second additional diode and the free output of the armature winding of the DC traction motor, which through the seventh switching element is connected to one of the terminals of the braking resistor, the other terminal of which It is connected to a common connection point of the anode of the first additional diode, the cathode of the diode and the armature winding of the DC traction motor, which is connected through the eighth switching element to the plus terminal of the voltage converter, the free terminal of the fourth switching element is connected to the collector of an insulated gate bipolar transistor, the emitter of which is connected to negative terminal of the voltage converter and the free output of the fifth switching element, and the second additional diode VK it is connected in a non-conductive direction parallel to the excitation winding of a DC traction electric motor, the voltage converter can be made in the form of a DC generator or in the form of an uncontrolled rectifier, and the energy storage device can be made in the form of a storage battery or in the form of a large capacitor.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого тягового электропривода постоянного тока.The drawing shows a circuit diagram of the proposed traction electric drive DC.
Тяговый электропривод постоянного тока содержит тяговый электродвигатель Э1 постоянного тока, преобразователь 1 напряжения, биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, соединенные последовательно якорную обмотку 3 и обмотку 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, параллельно которым в непроводящем направлении подключен диод 5, анод которого подключен к коллектору биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, накопитель 6 энергии, два дополнительных диода 7 и 8, тормозной резистор 9 и восемь коммутационных элементов 10-17, причем плюсовой вывод накопителя энергии 6 подключен непосредственно к плюсовой клемме преобразователя 1 напряжения и катоду первого дополнительного диода 7, через первый коммутационный элемент 10 с катодом второго дополнительного диода 8 и одним из выводов обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, второй вывод обмотки возбуждения 4 которого соединен с коллектором биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, минусовый вывод накопителя 6 энергии через второй коммутационный элемент 11 соединен с общей точкой соединения третьего 12, четвертого 13 и пятого 14 коммутационных элементов, шестой коммутационный элемент 15 подключен между соответствующими точками соединения обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока и катодом второго дополнительного диода 8 и свободным выводом якорной обмотки 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, которая через седьмой коммутационный элемент 16 соединена с одним из выводов тормозного резистора 9, другой вывод которого соединен с общей точкой подключения анода первого дополнительного диода 7, катода диода 5 и якорной обмотки 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, которая соединена через восьмой коммутационный элемент 17 с плюсовой клеммой преобразователя 1 напряжения, свободный вывод четвертого коммутационного элемента 13 соединен с коллектором биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, эмиттер которого соединен с минусовой клеммой преобразователя 1 напряжения и свободным выводом пятого коммутационного элемента 14, а второй дополнительный диод 8 включен в непроводящем направлении параллельно обмотке 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока.The DC traction electric drive comprises a direct current traction motor E1, a
Тяговый электропривод постоянного тока работает следующим образом.Traction DC drive operates as follows.
В режиме тяги с питанием от накопителя 6 энергии с выходов блока управления (на чертеже не показан) подаются импульсы управления на затвор биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, коэффициент заполнения которых соответствует заданному значению напряжения на тяговом электродвигателе постоянного тока. С помощью блока управления включают второй 11, пятый 14, шестой 15 и восьмой 17 коммутационные элементы, во время импульса обеспечивающие протекание тягового тока по контуру: плюсовой зажим накопителя 6 энергии, замкнутый восьмой коммутационный элемент 17, якорная обмотка 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, замкнутый шестой коммутационный элемент 15, обмотка 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, включенный биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, замкнутый пятый коммутационный элемент 14, замкнутый второй коммутационный элемент 11, минусовый зажим накопителя 6 энергии. В режиме паузы (когда биполярный транзистор 2 с изолированным затвором выключен) энергия от накопителя 6 энергии не потребляется, электромагнитная энергия, запасенная в индуктивности якорной обмотки 3 и обмотки 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока циркулирует по контуру: якорная обмотка 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, замкнутый шестой коммутационный элемент 15, обмотка 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, открытый диод 5. Напряжение, приложенное к якорной обмотке 3 и обмотке возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, определяется выражением:In traction mode, powered by an
, ,
где: Uдв - напряжение на тяговом электродвигателе Э1 постоянного тока;where: U dv - voltage on the traction electric motor E1 DC;
U6 - напряжение накопителя 6 энергии;U 6 is the voltage of the
λ1 - коэффициент заполнения управляющих импульсов биполярного транзистора 2 с изолированным затвором.λ 1 - duty cycle of the control pulses of a
Путем изменения коэффициента заполнения λ1 от 0 до 1 напряжение на тяговом электродвигателе Э1 постоянного тока изменяется от 0 до U1, что обеспечивает плавное регулирование тягового электропривода постоянного тока во всем диапазоне скоростей.By changing the duty cycle λ 1 from 0 to 1, the voltage on the DC traction motor E1 changes from 0 to U 1 , which provides smooth control of the DC traction electric drive in the entire speed range.
В режиме тяги с питанием от преобразователя 1 напряжения аналогично предыдущему режиму с выходов блока управления (на чертеже не показан) подаются импульсы управления на затвор биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, коэффициент заполнения которых соответствует заданному значению напряжения на тяговом электродвигателе Э1 постоянного тока. С помощью блока управления включают шестой 15 и восьмой 17 коммутационные элементы, во время импульса обеспечивающие протекание тягового тока по контуру: плюсовая клемма преобразователя 1 напряжения, замкнутый восьмой коммутационный элемент 17, якорная обмотка 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, замкнутый шестой коммутационный элемент 15, обмотка 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, включенный биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, минусовая клемма преобразователя 1 напряжения.In the traction mode powered by the
Напряжение, приложенное к якорной обмотке 3 и обмотке возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока в этом режиме, определяется выражением:The voltage applied to the anchor winding 3 and the excitation winding 4 of the DC traction motor E1 in this mode is determined by the expression:
, ,
где: Uдв - напряжение на тяговом электродвигателе Э1 постоянного тока;where: U dv - voltage on the traction electric motor E1 DC;
U1 - напряжение преобразователя 1 напряжения;U 1 -
λ1 - коэффициент заполнения управляющих импульсов биполярного транзистора 2 с изолированным затвором.λ 1 - duty cycle of the control pulses of a
При электрическом торможении тягового электропривода постоянного тока ток возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока регулируется путем изменения коэффициента заполнения импульсов управления на затворе биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, при этом ток возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока определяется при питании от преобразователя 1 напряжения следующим выражением:During electrical braking of the DC traction electric drive, the excitation current of the DC traction electric motor E1 is regulated by changing the fill factor of the control pulses on the gate of the
, ,
где Jвдв - ток возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока;where J vdv is the excitation current of the DC traction motor E1;
U1 - напряжение преобразователя 1 напряжения;U 1 -
Rов - сопротивление обмотки 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного токаR s - the resistance of the winding 4 of the excitation of the traction motor E1 DC
λ1 - коэффициент заполнения управляющих импульсов биполярного транзистора 2 с изолированным затвором.λ 1 - duty cycle of the control pulses of a
В случае питания от накопителя 6 энергии ток возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока определяется следующим выражением:In the case of power from the
5 5
где Uвдв - напряжение на тяговом электродвигателе Э1 постоянного тока;where U vdv - voltage on the traction electric motor E1 direct current;
U6 - напряжение накопителя 6 энергии;U 6 is the voltage of the
Rов - сопротивление обмотки 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного токаR s - the resistance of the winding 4 of the excitation of the traction motor E1 DC
λ1 - коэффициент заполнения управляющих импульсов биполярного транзистора 2 с изолированным затвором.λ 1 - duty cycle of the control pulses of a
При работе тягового электропривода постоянного тока в режиме электрического тормоза возможны три случая:When the DC traction electric drive operates in the electric brake mode, three cases are possible:
1. Электрическое реостатное торможение, при котором энергия торможения, вырабатываемая в якорной обмотке 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, преобразуется в тепловую энергию, рассеиваемую в тормозном резисторе 9. Цепь протекания тормозного тока образуется включением блоком управления (на чертеже не показан) седьмого коммутационного элемента 16, а цепь питания обмотки 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока образуется включением блоком управления (на чертеже не показан) первого коммутационного элемента 10, при этом образуется следующий контур для протекания тока возбуждения: плюсовые клеммы преобразователя 1 напряжения и накопителя 6 энергии, замкнутый первый коммутационный элемент 10, обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, минусовая клемма преобразователя 1 напряжения для случая питания от преобразователя 1 напряжения или замкнутые пятый 14 и второй 11 коммутационные элементы, и минусовая клемма накопителя 6 энергии для случая питания от накопителя 6 энергии.1. Electric rheostatic braking, in which the braking energy generated in the armature winding 3 of the DC traction motor E1 is converted into thermal energy dissipated in the
2. Электрическое рекуперативное торможение, при котором энергия торможения, вырабатываемая в якорной обмотке 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, преобразуется в энергию заряда накопителя 6 энергии. Цепь протекания тормозного тока образуется включением блоком управления (на чертеже не показан) второго 11 и третьего 12 коммутационных элементов, а цепь питания обмотки 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока образуется включением блоком управления (на чертеже не показан) первого коммутационного элемента 10, при этом образуется следующий контур для протекания тока возбуждения: плюсовая клемма накопителя 6 энергии, замкнутый первый коммутационный элемент 10, обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, замкнутые пятый 14 и второй 11 коммутационные элементы, минусовая клемма накопителя 6 энергии.2. Electric regenerative braking, in which the braking energy generated in the anchor winding 3 of the DC traction motor E1 is converted into the charge energy of the
3. Электрическое рекуперативное торможение, при котором энергия торможения, вырабатываемая в якорной обмотке 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, преобразуется в механическую энергию вращения выполненного в виде дизель-генераторной установки постоянного тока преобразователя 1 напряжения. Цепь протекания тормозного тока образуется первым дополнительным диодом 7 в цепи плюсового зажима преобразователя 1 напряжения, а также включением блоком управления (на чертеже не показан) третьего 12 и пятого 14 коммутационных элементов в цепи минусового зажима преобразователя 1 напряжения, а цепь питания обмотки 4 возбуждения тягового электродвигателя Э1 постоянного тока образуется включением блоком управления (на чертеже не показан) первого коммутационного элемента 10, при этом образуется следующий контур для протекания тока возбуждения: плюсовая клемма накопителя 6 энергии, замкнутый первый коммутационный элемент 10, обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, минусовая клемма преобразователя 1 напряжения. Дизель-генераторная установка постоянного тока в этом режиме принимает энергию торможения от якорной обмотки 3 тягового электродвигателя Э1 постоянного тока, работающего в режиме генератора постоянного тока независимого возбуждения, и преобразует ее в механическую энергию вращения вала дизель-генераторной установки постоянного тока, при этом уменьшается потребление дизельного топлива.3. Electrical regenerative braking, in which the braking energy generated in the anchor winding 3 of the DC traction motor E1 is converted into mechanical rotation energy made in the form of a DC generator of a
При работе тягового электропривода постоянного тока в режиме заряда накопителя 6 энергии от преобразователя 1 напряжения цепь заряда накопителя 6 энергии образуется следующим образом: с выходов блока управления (на чертеже не показан) подаются импульсы управления на затвор биполярного транзистора 2 с изолированным затвором, коэффициент заполнения которых соответствует заданному значению зарядного тока. С помощью блока управления (на чертеже не показан) включают второй 11 и четвертый 13 коммутационные элементы, во время импульса обеспечивающие протекание тягового тока по контуру: плюсовая клемма преобразователя 1 напряжения, накопитель 6 энергии, замкнутый второй коммутационный элемент 11, замкнутый четвертый коммутационный элемент 13, включенный биполярный транзистор 2 с изолированным затвором, минусовая клемма преобразователя 1 напряжения. Преобразователь 1 напряжения в этом случае выполняется в виде неуправляемого выпрямителя, питающегося от внешнего источника переменного напряжения, например от промышленной сети 380 В, 50 Гц (на чертеже не показано).When the traction DC electric drive is operating in the charge mode of the
Предлагаемое изобретение реализует поставленную задачу - повышает надежность тягового электропривода постоянного тока, расширяет функциональные возможности за счет использования электрического торможения, в том числе использования рекуперации энергии торможения в источник питания, а также обеспечивает возможность использования альтернативных источников питания.The present invention realizes the task - increases the reliability of the traction DC electric drive, expands the functionality through the use of electric braking, including the use of braking energy recovery in the power source, and also provides the possibility of using alternative power sources.
Тяговый электропривод постоянного тока опробован на стенде и показал положительные результаты.The DC traction electric drive was tested at the stand and showed positive results.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126494A RU2606406C1 (en) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | Dc electric traction drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015126494A RU2606406C1 (en) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | Dc electric traction drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2606406C1 true RU2606406C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015126494A RU2606406C1 (en) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | Dc electric traction drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2606406C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733007C1 (en) * | 2019-11-14 | 2020-09-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Device for control of traction motor speed |
RU2761160C1 (en) * | 2021-01-25 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Method for controlling traction electric motors of shunting locomotive operating with pneumatic blowing machine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0767387A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-10 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Method and device for detecting abnormality of motor control circuit |
RU94195U1 (en) * | 2010-01-13 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | HYBRID BATTERY VEHICLE ELECTRIC DRIVE |
RU2440900C1 (en) * | 2010-08-25 | 2012-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Dc traction motor |
RU149078U1 (en) * | 2014-05-08 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) | TRACTION ELECTRIC DRIVE |
-
2015
- 2015-07-03 RU RU2015126494A patent/RU2606406C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0767387A (en) * | 1993-08-20 | 1995-03-10 | Toyota Autom Loom Works Ltd | Method and device for detecting abnormality of motor control circuit |
RU94195U1 (en) * | 2010-01-13 | 2010-05-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | HYBRID BATTERY VEHICLE ELECTRIC DRIVE |
RU2440900C1 (en) * | 2010-08-25 | 2012-01-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Dc traction motor |
RU149078U1 (en) * | 2014-05-08 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) | TRACTION ELECTRIC DRIVE |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733007C1 (en) * | 2019-11-14 | 2020-09-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Device for control of traction motor speed |
RU2761160C1 (en) * | 2021-01-25 | 2021-12-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Method for controlling traction electric motors of shunting locomotive operating with pneumatic blowing machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5710699A (en) | Power electronic interface circuits for batteries and ultracapacitors in electric vehicles and battery storage systems | |
RU2491702C2 (en) | Frequency converter | |
CN101682278A (en) | Motor drive | |
RU84313U1 (en) | VEHICLE POWER ELECTRIC DRIVE | |
CN104993580B (en) | Oil electricity mixed DC electric supply installation | |
CN102931901A (en) | Switched reluctance motor generator control system and control method thereof | |
AU2010269743A1 (en) | Electric vehicle control device | |
RU2606406C1 (en) | Dc electric traction drive | |
RU94195U1 (en) | HYBRID BATTERY VEHICLE ELECTRIC DRIVE | |
RU2440900C1 (en) | Dc traction motor | |
RU175680U1 (en) | VOLTAGE VOLTAGE CONVERTER WITH INTEGRATED CHARGER | |
RU2501674C1 (en) | Traction motor for transport facility | |
CN101662253B (en) | Controller of double-voltage output alternating-current generator for motorcar | |
RU161344U1 (en) | DEVICE FOR REGULATING SPEED OF TRACTION ELECTRIC MOTORS | |
US9621098B2 (en) | Voltage control device and voltage control method | |
JP2015046992A (en) | Vehicle power supply device | |
US11794592B2 (en) | Drive control device and drive device for railroad cars | |
KR102063921B1 (en) | Vehicle power control device | |
RU180868U1 (en) | DEVICE FOR REGULATING SPEED OF TRACTION ELECTRIC MOTORS | |
CA2894726A1 (en) | System for supplying electrical power to a load and corresponding power supply method | |
RU2450941C1 (en) | Traction dc drive | |
RU2550395C1 (en) | Traction motor for transport facility | |
KR102008750B1 (en) | Vehicle power control device | |
RU2626779C1 (en) | Speed regulation device for electric rolling stock | |
RU2475378C1 (en) | Device for adjusting electric train speed, using regenerative power and eliminating train wheels slippage |