RU2612066C1 - Преобразователь тяговый тепловоза - Google Patents
Преобразователь тяговый тепловоза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612066C1 RU2612066C1 RU2015152608A RU2015152608A RU2612066C1 RU 2612066 C1 RU2612066 C1 RU 2612066C1 RU 2015152608 A RU2015152608 A RU 2015152608A RU 2015152608 A RU2015152608 A RU 2015152608A RU 2612066 C1 RU2612066 C1 RU 2612066C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- traction
- locomotive
- excitation current
- current control
- Prior art date
Links
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
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
- B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
-
- 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
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
- B60L1/006—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to power outlets
-
- 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
- B60L50/12—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using AC generators and DC motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M11/00—Power conversion systems not covered by the preceding groups
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Преобразователь тяговый тепловоза содержит n-число каналов преобразования электрической энергии. Каналы преобразования формируются преобразователем частоты дизель-генератора, n-числом конверторов, устройством управления током возбуждения, соединенных внутренними токопроводящими шинами. При этом преобразователь частоты дизель-генератора соединен с n-числом конверторов и устройством управления током возбуждения. При этом преобразователь частоты дизель-генератора, n-число конверторов, устройство управления током возбуждения содержат программное обеспечение, позволяющее осуществлять управление, защиту и диагностику собственного канала. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей тягового преобразователя тепловоза. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к областям электротехники и железнодорожного транспорта, в частности к преобразованию переменного тока в стабильный по напряжению постоянный с последующим преобразованием его в регулируемый постоянный и переменный для питания тяговых двигателей, собственных нужд тепловоза и внешних потребителей транспортных средств, в частности маневровых тепловозов ТЭМ31М с коллекторными тяговыми двигателями.
Известно изобретение «Тяговый электропривод постоянного тока» по патенту РФ №2440900 с датой приоритета от 25.08.2010 г., в тяговом приводе которого электродвигатели постоянного тока подключены к выходу преобразователя напряжения, вход которого предназначен для подключения источника трехфазного напряжения.
Известен тяговый электропривод транспортного средства из патента РФ №2309057 с датой приоритета от 23.12.2005 г., содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу преобразователя напряжения, параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включены регуляторы токов возбуждения.
Недостатком данных технических решений являются отсутствие возможности задания тока возбуждения больше тока якоря и обеспечения рекуперативного торможения.
Из уровня техники известен силовой полупроводниковый преобразователь для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения по патенту РФ №73566 на полезную модель с датой приоритета от 29.01.2008 г., содержащий систему контроля и управления каналами преобразования электрической энергии в режиме электрического торможения.
Недостатком силового полупроводникового преобразователя является отсутствие возможности рекуперативного торможения.
Известна электрическая передача тепловоза из патента РФ №150714 на полезную модель с датой приоритета от 18.07.2014 г., содержащая дизель с регулятором для стабилизации частоты вращения и синхронный генератор, к статорным обмоткам которого посредством преобразователя электроэнергии подключены тяговые электродвигатели. Электрическая передача дополнительно содержит источник переменного трехфазного напряжения нормальной частоты для электропитания стационарных потребителей, выполненный как непосредственный преобразователь частоты.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности обеспечения работы тяговых двигателей в режиме электрического рекуперативного торможения.
Наиболее близким техническим решением является изобретение «Силовой полупроводниковый преобразователь для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения» по патенту РФ №2342260 с датой приоритета от 29.11.2007 г., содержащее группы силовых полупроводниковых тиристорных модульных блоков, собранных в шесть трехфазных электрических тиристорных мостов с образованием первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого каналов преобразования электрической энергии, соединенных с внутренними фазными токопроводящими шинами трехфазного переменного тока и шинами выпрямленного тока каждого канала преобразования. При этом содержит блок управления каналами преобразования с элементами защиты каждого канала.
Недостатком прототипа является отсутствие возможности регулирования тока возбуждения и работы в режиме рекуперативного торможения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей преобразователя тягового, а именно расширение диапазона регулирования возбуждения тяговых двигателей тепловоза и формирование стабильного постоянного напряжения электроснабжения вспомогательных машин, собственных нужд тепловоза и дополнительных нагрузок, устанавливаемых на тепловоз или подключаемых к нему.
Техническими результатами изобретения являются обеспечение постоянства электропитания тепловоза в широком диапазоне скоростей вращения тягового генератора, расширение диапазона регулирования силы тяги за счет регулирования возбуждения тяговых двигателей посредством управления токами возбуждения тяговых двигателей и возможность обеспечения работы тяговых двигателей в режиме электрического рекуперативного торможения. Заявляемое изобретение обеспечивает величину выходного напряжения, требуемую и необходимую для питания частотных преобразователей для общепромышленных асинхронных двигателей.
Технические результаты обеспечиваются за счет того, что преобразователь тяговый тепловоза содержит n-число каналов преобразования электрической энергии, которые представлены преобразователем частоты дизель-генератора, n-числом конверторов, устройством управления током возбуждения, соединенных внутренними токопроводящими шинами. При этом преобразователь частоты дизель-генератора соединен с n-числом конверторов и устройством управления током возбуждения. Преобразователь частоты дизель-генератора, n-число конверторов, устройство управления током возбуждения содержат программное обеспечение, позволяющее осуществлять управление и защиту собственного канала питания. Устройство управления током возбуждения включает в себя блок гальванической развязки и блок управления током возбуждения. Преобразователь тяговый тепловоза может содержать инвертор для питания собственных нужд тепловоза и внешних потребителей, устройство электродинамического торможения, модуль охлаждения.
К каналам преобразования электрической энергии, соединенным внутренними токопроводящими шинами, относятся:
- каналы обеспечения электропитанием промежуточной шины фиксированным напряжением (преобразователь частоты дизель-генератора);
- каналы управления током якоря (конверторы);
- каналы управления током возбуждения (устройство управления током возбуждения);
- каналы питания собственных нужд тепловоза и внешних потребителей (инвертор);
- канал электродинамического торможения (устройство электродинамического торможения).
На фигуре 1 представлен габаритный чертеж преобразователя тягового тепловоза.
На фигуре 2 представлена структурная схема преобразователя тягового тепловоза.
Преобразователь тяговый 1 тепловоза содержит n-число каналов преобразования электрической энергии, соединенных внутренними токопроводящими шинами. Каналы преобразования электрической энергии, обеспечивающие электропитание промежуточной шины фиксированным напряжением, формируются преобразователем частоты дизель-генератора 2. Каналы управления током якоря формируются n-числом конверторов 3. Каналы управления током возбуждения формируются устройством управления током возбуждения 4, который включает в себя блок гальванической развязки 5 и блок управления током возбуждения 6. Каналы питания собственных нужд тепловоза и внешних потребителей формируются инвертором 7. Канал электродинамического торможения формируется устройством электродинамического торможения 8. Преобразователь частоты дизель-генератора 2 соединен токопроводящими шинами с n-числом конверторов 3 и устройством управления током возбуждения 4. Элементы 2, 3, 5, 6, 7, 8 содержат систему диагностики и систему автоматического регулирования выходных параметров для осуществления внутренней диагностики и передачи результатов диагностирования в систему управления тепловоза за счет программного обеспечения, выполняющего программный контроль. Преобразователь тяговый 1 может содержать модуль охлаждения 9, который может быть выполнен с принудительным воздушным охлаждением с замкнутыми жидкостными контурами.
Преобразователь тяговый работает следующим образом.
Входное трехфазное напряжение 400 В с дизель-генератора тепловоза поступает на вход блока преобразователя частоты дизель-генератора 2, который преобразует его в напряжение 560 В постоянного тока и выдает на n-число конверторов 3 и устройство управления током возбуждения 4, соединенных параллельно с помощью токопроводящих шин. В режиме рекуперативного торможения дизель-генератор может использоваться как потребитель рекуперативной энергии.
Преобразователь частоты дизель-генератора 2 обеспечивает преобразование входного переменного трехфазного напряжения 400 В частотой 27-60 Гц с выхода дизель-генератора тепловоза в постоянное напряжение (530-570 В) для питания составных частей преобразователя тягового 1.
Конверторы 3 управляют токами якорей тяговых двигателей и обеспечивают плавное регулирование напряжения либо тока якорей тяговых двигателей.
Устройство управления током возбуждения 4 обеспечивает регулирование тока в обмотках возбуждения тяговых двигателей, обеспечивая гальваническую развязку от якорных цепей, и возможность реверсирования тока в обмотках возбуждения.
Устройство управления током возбуждения работает следующим образом: блок гальванической развязки 5 формирует гальванически развязанное постоянное напряжение 100 В, которое подается на вход блока управления током возбуждения 6. Блок 5 формирует и выдает требуемое значение тока в обмотки возбуждения тяговых двигателей. Задавая с помощью конверторов 3 требуемое значение тока якоря по уставкам в якорную цепь, а с помощью устройства управления током возбуждения 4 требуемое значение тока возбуждения, формируется необходимый момент на валу тяговых двигателей.
Инвертор 7 и устройство электродинамического торможения 8 могут быть подключены к шинам постоянного тока преобразователя тягового 1. Инвертор 7 обеспечивает преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное для питания компрессора и защиту подключенного компрессора в процессе его работы. Устройство электродинамического торможения 8 обеспечивает передачу энергии, получаемой при рекуперативном торможении на внешний тормозной резистор.
Заявляемое изобретение за счет управления токами возбуждения обеспечивает возможность создания большой силы тяги меньшим током якоря при работе на малых скоростях, а также возможность рекуперативного торможения. Обеспечение постоянства стабильного напряжения шины постоянного тока позволяет производить питание внешних потребителей без дополнительного повышения напряжения, а также обеспечивает возможность питания частотных преобразователей для общепромышленных асинхронных электродвигателей вспомогательных машин.
Выполнение преобразователя тягового тепловоза, который содержит n-число каналов преобразования электрической энергии, соединенных внутренними токопроводящими шинами и сформированных преобразователем частоты дизель-генератора, n-числом конверторов, устройством управления током возбуждения, при этом преобразователь частоты дизель-генератора соединен с n-числом конверторов и устройством управления током возбуждения, которые содержат программное обеспечение, позволяющее осуществлять управление и защиту собственного канала питания, обеспечивает работу тепловоза в широком диапазоне скоростей вращения тягового генератора, расширение диапазона регулирования силы тяги.
Claims (5)
1. Преобразователь тяговый тепловоза, содержащий n-число каналов преобразования электрической энергии, соединенных внутренними токопроводящими шинами, отличающийся тем, что каналы преобразования формируются преобразователем частоты дизель-генератора, n-числом конверторов, устройством управления током возбуждения, при этом преобразователь частоты дизель-генератора соединен с n-числом конверторов и устройством управления током возбуждения, кроме того преобразователь частоты дизель-генератора, n-число конверторов, устройство управления током возбуждения содержат программное обеспечение, позволяющее осуществлять управление, защиту и диагностику собственного канала.
2. Преобразователь тяговый тепловоза по п. 1, отличающийся тем, что устройство управления током возбуждения включает в себя блок гальванической развязки и блок управления током возбуждения.
3. Преобразователь тяговый тепловоза по п. 1, отличающийся тем, что содержит инвертор для питания собственных нужд тепловоза и внешних потребителей.
4. Преобразователь тяговый тепловоза по п. 1, отличающийся тем, что содержит устройство электродинамического торможения.
5. Преобразователь тяговый тепловоза по п. 1, отличающийся тем, что содержит модуль охлаждения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015152608A RU2612066C1 (ru) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Преобразователь тяговый тепловоза |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015152608A RU2612066C1 (ru) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Преобразователь тяговый тепловоза |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2612066C1 true RU2612066C1 (ru) | 2017-03-02 |
Family
ID=58459206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015152608A RU2612066C1 (ru) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | Преобразователь тяговый тепловоза |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2612066C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744068C1 (ru) * | 2020-07-20 | 2021-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | Система электропитания тепловоза |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050057226A1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-03-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Hybrid type working machine |
| RU2342260C1 (ru) * | 2007-10-29 | 2008-12-27 | Открытое акционерное общество "РИФ" | Силовой полупроводниковый преобразователь для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения |
| RU91696U1 (ru) * | 2009-09-10 | 2010-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Трехфазный преобразователь частоты и напряжения для тепловоза |
| RU2385237C1 (ru) * | 2008-12-04 | 2010-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Преобразовательная система |
-
2015
- 2015-12-08 RU RU2015152608A patent/RU2612066C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050057226A1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-03-17 | Honda Motor Co., Ltd. | Hybrid type working machine |
| RU2342260C1 (ru) * | 2007-10-29 | 2008-12-27 | Открытое акционерное общество "РИФ" | Силовой полупроводниковый преобразователь для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения |
| RU2385237C1 (ru) * | 2008-12-04 | 2010-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Преобразовательная система |
| RU91696U1 (ru) * | 2009-09-10 | 2010-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Трехфазный преобразователь частоты и напряжения для тепловоза |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744068C1 (ru) * | 2020-07-20 | 2021-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | Система электропитания тепловоза |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6631080B2 (en) | Systems and methods for boosting DC link voltage in turbine generators | |
| US20190031125A1 (en) | Electric system architecture for range extended electric vehicles | |
| RU2498492C2 (ru) | Дизель-электрическая система привода | |
| CN110834550B (zh) | 车辆交流电传动系统 | |
| RU2011126167A (ru) | Система и способ распределения мощности | |
| US9413256B2 (en) | Control device of DC-DC converter | |
| EP2367280A2 (en) | Electrical machine with integrated current source inverter | |
| EP2719888A1 (en) | Dual-DC bus starter/generator | |
| US11050373B2 (en) | Rotary electric system | |
| US10903772B2 (en) | Multigroup-multiphase rotating-electric-machine driving apparatus | |
| CN104467589A (zh) | 内燃机车交直电传动系统及其励磁控制方法 | |
| RU2612075C1 (ru) | Преобразователь тяговый локомотива | |
| RU2623643C1 (ru) | Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства | |
| RU2612066C1 (ru) | Преобразователь тяговый тепловоза | |
| RU2361356C1 (ru) | Способ и устройство управления асинхронным двигателем | |
| Shchur et al. | Open-end winding dual three-phase BLDC motor drive system with integrated hybrid battery-supercapacitor energy storage for electric vehicle | |
| RU2556236C1 (ru) | Преобразовательный комплекс электроснабжения собственных нужд тепловоза | |
| AU2015348188A1 (en) | Method for recharging energy accumulation means fitted to an electric or hybrid vehicle | |
| CA2894726A1 (en) | System for supplying electrical power to a load and corresponding power supply method | |
| CN106936281B (zh) | 交流励磁机的励磁装置 | |
| RU150254U1 (ru) | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна | |
| RU2573576C2 (ru) | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна | |
| RU2743391C1 (ru) | Система генерации электроэнергии и способ работы системы генерации электроэнергии | |
| RU2653945C1 (ru) | Энергоэффективный тяговый электропривод автономного транспортного средства | |
| Bodo et al. | Single-phase on-board integrated battery charger based on a nine-phase machine |