RU2653923C1 - Преобразователь тяговый электровоза - Google Patents
Преобразователь тяговый электровоза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653923C1 RU2653923C1 RU2017122419A RU2017122419A RU2653923C1 RU 2653923 C1 RU2653923 C1 RU 2653923C1 RU 2017122419 A RU2017122419 A RU 2017122419A RU 2017122419 A RU2017122419 A RU 2017122419A RU 2653923 C1 RU2653923 C1 RU 2653923C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- traction
- electric
- regulator
- electric locomotive
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 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
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
- B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
-
- 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
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
-
- 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
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Преобразователь тяговый электровоза содержит блок электродвигателя, средства фильтрации, преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации. Преобразователь тяговый электровоза содержит n число каналов тяговых преобразователей, в каждом из которых имеются контакторы подключения электропитания и цепи первоначального запуска, состоящие из контакторов и резистора, тормозной регулятор тока с тормозным резистором. При этом преобразователь переменного тока в постоянный содержит систему управления. Система управления включает в себя последовательно соединенные устройство сравнения напряжения, регулятор напряжения, модуль фазовой автоподстройки частоты, перемножитель, устройство сравнения тока, резонансный регулятор, блок ШИМ. Технический результат изобретения заключается в обеспечении надежности и помехозащищенности. 5 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 переменный для питания тяговых двигателей.
Известна полезная модель «Устройство для управления асинхронным двигателем транспортного средства» по патенту РФ №105095 с датой публикации 27.05.2011, содержащая преобразователи постоянного напряжения в трехфазные напряжения с регулируемыми раздельно для каждого из преобразователей амплитудой и частотой. Входы преобразователей постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение подключены к выходу реверсивного выпрямителя. Вход реверсивного выпрямителя подключен к выводам обмотки собственных нужд тягового трансформатора, трансформатор соединен с контактной сетью однофазного переменного тока. Реверсивный выпрямитель образован по мостовой схеме, в каждом плече которой включен IGBT-транзистор и встречно-параллельно ему включен диод.
Недостатками полезной модели являются: низкая надежность из-за влияния отказа реверсивного выпрямителя на все каналы преобразователя и отсутствие защиты от перенапряжений.
Из уровня техники известен тяговый преобразователь для электровоза по патенту РФ №89036 на полезную модель с датой публикации 27.11.2009 г., состоящий из отсека охлаждения, раздающего и собирающего жидкостные коллекторы, а также силового отсека, содержащего соединенные патрубками с раздающим и собирающим коллекторами жидкостные охладители с переключающими IGBT модулями, образующими фазы двух трехфазных автономных инверторов, входами «плюс» и «минус» подключенных к соответствующим выводам батареи конденсаторов, а выходами подключенных к фазным выводам двух трехфазных электродвигателей, и два тормозных регулятора.
Недостатком тягового преобразователя является усложненная кабельная система из-за большого количества электрических и оптических связей, свойственных централизованной системе управления.
Наиболее близким техническим решением является «Модуль электропитания блока электродвигателя» по заявке №201401024 на выдачу евразийского патента с датой публикации 29.02.2016 г. Модуль электропитания блока электродвигателя, предназначенный для подключения между контактной линией, через которую проходит первый сигнал электропитания заданной частоты, и блоком электродвигателя, содержит:
- средства фильтрации, выполненные с возможностью приема второго электрического сигнала, и фильтрации паразитной составляющей для получения третьего сигнала электропитания, подаваемого в блок электродвигателя. При этом второй сигнал получен из первого сигнала электропитания и содержит паразитную составляющую, частота которой равна двойной указанной заданной частоте.
- преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации.
Модуль электропитания может содержать электрический трансформатор, содержащий первичную электрическую цепь, подключаемую к контактной линии, и вторичную электрическую цепь, соединенную с указанным преобразователем переменного тока в постоянный.
Недостатком данного технического решения является низкая надежность всего электровоза из-за влияния отказа одного из каналов на работу других каналов секции, связанных через общий тяговый трансформатор, а также отсутствие функции ограничения перенапряжения контактной сети.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей преобразователя тягового, а именно повышение надежности и помехозащищенности, быстродействия и коэффициента мощности.
Техническими результатами изобретения являются обеспечение надежности и помехозащищенности, быстродействия и повышение коэффициента мощности.
Технические результаты обеспечиваются за счет того, что преобразователь тяговый электровоза содержит блок электродвигателя, средства фильтрации, преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации. Кроме того, преобразователь тяговый электровоза содержит n число каналов тяговых преобразователей, в каждом из которых имеются контакторы подключения электропитания и цепи первоначального запуска, состоящие из контакторов и резистора, тормозной регулятор тока с тормозным резистором. При этом преобразователь переменного тока в постоянный содержит систему управления, включающую последовательно соединенные устройство сравнения напряжения, регулятор напряжения, модуль фазовой автоподстройки частоты, перемножитель, устройство сравнения тока, резонансный регулятор, блок ШИМ.
Блок электродвигателя может состоять из преобразователя постоянного напряжения в переменное и электродвигателя. Резонансный регулятор может быть выполнен в виде пропорционально-резонансного и может иметь связь со значением частоты сети, используемой в передаточной функции. Преобразователь тяговый электровоза может содержать распределенную систему управления, ключ, состоящий из контактора предварительного заряда, общего выключателя и зарядного резистора.
На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя тягового тепловоза.
На фиг. 2 представлена структурная схема системы управления преобразователем переменного тока в постоянный.
Преобразователь тяговый 1 электровоза содержит преобразователь переменного тока в постоянный 2, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации 3 (могут быть с нулевой индуктивностью), тормозной регулятор тока 4, блок электродвигателя 5. При этом преобразователь тяговый 1 содержит n число каналов тяговых преобразователей, в каждом из которых имеются контакторы 6 подключения электропитания и цепи первоначального запуска, состоящие из контакторов К1, К2 и резистора R1. Кроме того, тормозной регулятор тока 4 содержит тормозной резистор 7. К выходу преобразователя 2 переменного тока в постоянный подключен преобразователь постоянного напряжения в переменное 8, обеспечивающий питание тягового электродвигателя.
Преобразователь переменного тока в постоянный 2 содержит систему управления 9, включающую последовательно соединенные устройство сравнения напряжения 10, регулятор напряжения 11, модуль фазовой автоподстройки частоты 12, устройство сравнения тока 13, перемножитель 14, резонансный регулятор 15, блок ШИМ 16.
Блок электродвигателя 5 может состоять из преобразователя 8 постоянного напряжения в переменное и электродвигателя. Резонансный регулятор 15 может иметь связь со значением частоты сети, используемой в передаточной функции.
Преобразователь тяговый электровоза 1 может содержать распределенную систему управления. В распределенной системе управления каждый функциональный модуль (поз. 2, 4, 8) имеет свое микропроцессорное устройство (вычислитель) (поз. 9, 18, 19) и общий управляющий орган 20, обеспечивающий управление собственными нуждами преобразователя 1, сбор диагностической информации и выдачу заданий функциональным модулям (поз. 2, 4, 8), а также обеспечивающий взаимодействие системы управления электровоза.
Преобразователь тяговый работает следующим образом.
Переменное напряжение с обмотки тягового трансформатора поступает на контакторы 6 (К1 и К2). Первоначальный запуск производится подключением контактора (К1), с выхода которого напряжение поступает на преобразователь переменного тока в постоянный 2 через зарядный резистор (R1), ограничивающий величину пускового тока. После запуска цепь пуска шунтируется включением контактора (К2). При отказе имеется возможность отключения канала преобразователя тягового 1 от тягового трансформатора отключением контакторов (К1 и К2).
Преобразователь переменного тока в постоянный 2 производит выпрямление и стабилизацию напряжения постоянного тока на выходе, к которому подключен конденсатор фильтра 3 (С1). Преобразователь 2 обеспечивает передачу электрической энергии в обоих направлениях: от контактной сети к электродвигателю и обратно. К выходу подключен тормозной регулятор тока 4, который в случае перенапряжений направляет избыточную энергию на тормозной резистор 7 (R2). К выходу преобразователя переменного тока в постоянный 2 подключен преобразователь постоянного напряжения в переменное 8, обеспечивающий питание тягового электродвигателя.
Для стабилизации постоянного напряжения на выходе преобразователя переменного тока в постоянный 2 используется устройство сравнения 10 и регулятор напряжения 11. Для формирования сигнала задания тока используется перемножитель 14, с выхода которого сигнал идет на устройство сравнения тока 13, к выходу которого подключается резонансный регулятор 15, обеспечивающий требуемые параметры регулирования тока и коэффициента мощности. С резонансного регулятора 15 сигнал поступает на блок ШИМ 16 для управления силовой частью преобразователя переменного тока в постоянный 2. Резонансный регулятор 15 может быть выполнен в виде пропорционально-резонансного. Модуль 16 обеспечивает синхронизацию с сетью и служит для повышения помехозащищенности и обеспечения работы в переходных режимах, например при проезде нейтральной вставки или отрыве токоприемника.
Преобразователь тягового электровоза содержит блок электродвигателя, средства фильтрации, преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации, а также содержит n число каналов тяговых преобразователей, в каждом из которых имеются контакторы подключения электропитания и цепи первоначального запуска, состоящие из контакторов и резистора, тормозной регулятор тока с тормозным резистором, при этом преобразователь переменного тока в постоянный содержит систему управления, включающую последовательно соединенные устройство сравнения напряжения, регулятор напряжения, модуль фазовой автоподстройки частоты, перемножитель, устройство сравнения тока, резонансный регулятор, блок ШИМ, что обеспечивает помехозащищенность, быстродействие и повышение коэффициента мощности.
Кроме того, признаки зависимых пунктов формулы также влияют на достижение заявленных технических результатов.
Claims (6)
1. Преобразователь тяговый электровоза, содержащий блок электродвигателя, средства фильтрации, преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации, отличающийся тем, что содержит n число каналов тяговых преобразователей, в каждом из которых имеются контакторы подключения электропитания и цепи первоначального запуска, состоящие из контакторов и резистора, тормозной регулятор тока с тормозным резистором, при этом преобразователь переменного тока в постоянный содержит систему управления, включающую последовательно соединенные устройство сравнения напряжения, регулятор напряжения, модуль фазовой автоподстройки частоты, перемножитель, устройство сравнения тока, резонансный регулятор, блок ШИМ.
2. Преобразователь тяговый электровоза по п. 1, отличающийся тем, что резонансный регулятор может иметь связь со значением частоты сети, используемой в передаточной функции.
3. Преобразователь тяговый электровоза по п. 1, отличающийся тем, что резонансный регулятор может быть выполнен в виде пропорционально-резонансного.
4. Преобразователь тяговый электровоза по п. 1, отличающийся тем, что блок электродвигателя состоит из преобразователя постоянного напряжения в переменное и электродвигателя.
5. Преобразователь тяговый электровоза по п. 1, отличающийся тем, что содержит распределенную систему управления.
6. Преобразователь тяговый электровоза по п. 1, отличающийся тем, что содержит ключ, состоящий из контактора предварительного заряда, общего выключателя и зарядного резистора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122419A RU2653923C1 (ru) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Преобразователь тяговый электровоза |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017122419A RU2653923C1 (ru) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Преобразователь тяговый электровоза |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653923C1 true RU2653923C1 (ru) | 2018-05-15 |
Family
ID=62152995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017122419A RU2653923C1 (ru) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Преобразователь тяговый электровоза |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653923C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755566C1 (ru) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | Сименс Мобилити Гмбх | Транспортное средство, в частности рельсовое транспортное средство |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4978894A (en) * | 1988-09-08 | 1990-12-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single phase to three phase rectifier/inverter with DC ripple compensation |
| RU2183570C1 (ru) * | 1999-07-07 | 2002-06-20 | ДаймлерКрайслер Рэйл Сюстемс Гмбх | Способ управления приводной системой большой мощности |
| RU39306U1 (ru) * | 2004-03-18 | 2004-07-27 | Брянский государственный технический университет | Устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение боксования и юза |
| RU2464621C1 (ru) * | 2011-08-30 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Способ управления четырехквадрантным преобразователем электровоза |
-
2017
- 2017-06-27 RU RU2017122419A patent/RU2653923C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4978894A (en) * | 1988-09-08 | 1990-12-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Single phase to three phase rectifier/inverter with DC ripple compensation |
| RU2183570C1 (ru) * | 1999-07-07 | 2002-06-20 | ДаймлерКрайслер Рэйл Сюстемс Гмбх | Способ управления приводной системой большой мощности |
| RU39306U1 (ru) * | 2004-03-18 | 2004-07-27 | Брянский государственный технический университет | Устройство управления подвижным составом с асинхронными тяговыми двигателями, обеспечивающее предупреждение боксования и юза |
| RU2464621C1 (ru) * | 2011-08-30 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Способ управления четырехквадрантным преобразователем электровоза |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755566C1 (ru) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | Сименс Мобилити Гмбх | Транспортное средство, в частности рельсовое транспортное средство |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10994623B2 (en) | Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same | |
| Nguyen et al. | Onboard battery chargers for plug-in electric vehicles with dual functional circuit for low-voltage battery charging and active power decoupling | |
| US10283990B2 (en) | Universal current charger | |
| EP2391521B1 (en) | Converter for single-phase and three-phase operation, d.c. voltage supply and battery charger | |
| CN101959711B (zh) | 用于电气车辆的快速充电设备 | |
| JP5738759B2 (ja) | 電気自動車のパワートレインの可逆充電装置および方法 | |
| US10434882B2 (en) | Track-bound vehicle converter | |
| DK2020726T3 (en) | A method for supplying beredskabshjælpeladninger, hjælpeomformere rail vessel for this method | |
| RU2525836C2 (ru) | Электрическая система запуска двигателей летательного аппарата | |
| US11290007B2 (en) | Device for coupling electrical grids | |
| Nguyen et al. | Single-phase multifunctional onboard battery chargers with active power decoupling capability | |
| WO2013186996A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| US20180212471A1 (en) | An integrated multi-source ipt system | |
| US20070183176A1 (en) | Power supply apparatus | |
| EP4282064A1 (en) | Bi-directional power converter | |
| US8264100B2 (en) | Electric power generating system for multiple sources and interface to an AC grid | |
| CN109641527A (zh) | 双向车载网络转换器和其运行方法 | |
| RU2653923C1 (ru) | Преобразователь тяговый электровоза | |
| RU2612075C1 (ru) | Преобразователь тяговый локомотива | |
| CN105680709A (zh) | 前级并联后级并联型模块化ac-dc-dc变换器 | |
| RU2612066C1 (ru) | Преобразователь тяговый тепловоза | |
| Shi et al. | Modified dual inverter drive enabling on-board fast charging of electric vehicles | |
| Hammoud et al. | Optimized capacitive active ripple compensation topology for a 3.7 kW single-phase high power density on-board charger of electric vehicles | |
| US10547259B1 (en) | Electric generating system with an interleaved DC-DC converter | |
| Neuburger et al. | A new topology for an unidirectional galvanic isolated combined converter |