RU2692288C1 - Тяговый электропривод автономного транспортного средства - Google Patents
Тяговый электропривод автономного транспортного средства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2692288C1 RU2692288C1 RU2018133766A RU2018133766A RU2692288C1 RU 2692288 C1 RU2692288 C1 RU 2692288C1 RU 2018133766 A RU2018133766 A RU 2018133766A RU 2018133766 A RU2018133766 A RU 2018133766A RU 2692288 C1 RU2692288 C1 RU 2692288C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- active filter
- electric drive
- autonomous
- capacitor
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 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
- B60L50/13—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 AC motors
-
- 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
- B60L7/02—Dynamic electric resistor braking
- B60L7/06—Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by ac 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
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- 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)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрическим силовым установкам для транспортных средств. Тяговый электропривод автономного транспортного средства содержит синхронный генератор, преобразователь частоты с конденсатором фильтра в звене постоянного тока, автономный инвертор напряжения, асинхронный тяговый электродвигатель, тормозной резистор, измерительные блоки, активный фильтр и систему управления. Активный фильтр подключен через измерительный блок параллельно к входным выводам преобразователя частоты, выходные выводы которого подключены к конденсатору. Коммутатор соединен последовательно с тормозным резистором. Система управления подключена к измерительным блокам, датчику напряжения, активному фильтру и автономному инвертору напряжения. Техническим результатом является повышение энергетических показателей системы электропривода. 3 ил.
Description
Изобретение относится к дизель-электрической системе привода автомобильного и железнодорожного транспорта и может быть использовано на транспортных средствах с автономным источником энергии, в частности карьерных автосамосвалах с тяговым электроприводом.
Известна тяговая электротрансмиссия гусеничной машин (патент РФ №2006388, опубликован 30.01.1994 г.), содержащая тепловой двигатель, два механически связанных с ним генератора тока, подключенные через преобразователи напряжения к тяговым электродвигателям, выходные валы которых через редукторы подсоединены к движителям.
Недостатками указанной трансмиссии являются увеличенные массогабаритные параметры трансмиссии, обусловленный наличием дополнительных механических связей и дополнительного редуктора и электродвигателя.
Известно транспортное средство с комбинированной энергетической установкой расширенных функциональных возможностей (патент РФ №2473432). Система содержит тепловой двигатель, электрические машины, блоки преобразования и накопления энергии, блок управления, исполнительное устройство рекуперации энергии, исполнительное устройство противобуксовочной системы и системы курсовой устойчивости.
Недостатком такого электропривода является наличие редуктора, главной передачи и дифференциала, что приводит к снижению коэффициента полезного действия системы и увеличению массогабаритных параметров.
Известна дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором (патент РФ №2429980, опубликован 27.09.2011 г.). Система содержит дизельный двигатель, возбуждаемый постоянными магнитами, синхронный генератор, двухзвенный вентильный преобразователь напряжения, несколько электрических машин с вращающимся магнитным полем, в частности трехфазные асинхронные двигатели, и тормозной прерыватель.
Недостатком такого электропривода является наличие системы возбуждения генератора от постоянных магнитов, что негативно сказывается на надежности системы электропривода при резкопеременном изменении нагрузки, свойственной для системы электропривода карьерных самосвалов.
Известен тяговый электропривод автономного транспортного средства (патент РФ №2139798, опубликован 20.10.1999 г.), содержащий тяговый генератор переменного тока, управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах, автономный инвертор тока, тяговый двигатель.
Недостатком такого электропривода является использование тиристорных ключей в конструкции управляемого выпрямителя, что приводит к низкой энергетической эффективности, низкому быстродействию системы привода, завышению габаритов тягового генератора.
Известен тяговый теплоэлектрический привод переменного тока (авторское свидетельство СССР №527313, опубликован 05.09.1976 г.), принятый за прототип, содержащий синхронный генератор, преобразователь частоты с конденсатором фильтра в звене постоянного тока, асинхронный тяговый электродвигатель, тормозные резисторы и регулятор напряжения синхронного генератора, подключенный к датчику напряжения генератора, отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивого торможения при всех скоростях движения, он снабжен датчиком тока, включенным последовательно с конденсатором фильтра, логическим элементом сравнения с заданным сигналом, включенным между этим датчиком тока и регулятором напряжения синхронного генератора, и дополнительным датчиком напряжения в звене постоянного тока, выход которого также подключен ко входу регулятора напряжения.
К недостаткам данной трансмиссии можно отнести использование диодных ключей в конструкции выпрямителя, что приводит к снижению показателей энергетической эффективности системы электропривода, а также низкой надежности тягового генератора, обусловленной высокими значениями коэффициентов нелинейных искажений тока и напряжения в части системы синхронный генератор - преобразователь частоты, сложной конструкцией системы возбуждения.
Техническим результатом являются повышение энергетических показателей системы электропривода и повышение надежности синхронного генератора, снижение массогабаритных параметров трансмиссии.
Технический результат достигается тем, что электропривод дополнительно содержит активный фильтр, подключенный через измерительный блок параллельно к входным выводам преобразователя частоты, выходные выводы которого, подключенные к конденсатору, коммутатор соединенный последовательно с тормозным резистором, систему управления, подключенную к измерительным блокам, датчику напряжения, активному фильтру и автономному инвертору напряжения
Тяговый электропривод автономного транспортного средства поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - общая схема устройства;
фиг. 2 - поясняющая схема полностью управляемого полупроводникового ключа;
фиг. 3 - поясняющая схема измерительного блока, где:
1 - первичный дизельный двигатель;
2 - трехфазный синхронный генератор переменного тока;
3 - измерительный блок;
4 - неуправляемый диодный выпрямитель;
5 - активный фильтр;
6 - автономный инвертор напряжения;
7 - асинхронный тяговый двигатель;
8 - выходные выводы трехфазного синхронного генератора переменного тока;
9 - входные выводы неуправляемого выпрямителя;
10 - неуправляемый диодный ключ;
11 - выходные выводы неуправляемого диодного выпрямителя;
12 - датчик напряжения;
13 - конденсатор;
14 - коммутатор;
15 - тормозной резистор;
16 - входные выводы автономного инвертора напряжения;
17 - полностью управляемый полупроводниковый ключ;
18 - выходные выводы автономного инвертора напряжения;
19 - входные выводы асинхронного тягового двигателя;
20 - выходные выводы активного фильтра;
21 - система управления;
22 - транзистор;
23 - датчик тока.
Тяговый электропривод автономного транспортного средства содержит (Фиг. 1) первичный дизельный двигатель 1, соединенный с трехфазным синхронным генератором переменного тока 2, выходные выводы трехфазного синхронного генератора переменного тока 8 соединенные с входными выводами неуправляемого выпрямителя 9 на основе неуправляемых диодных ключей 10, имеющий первый и второй выходные выводы неуправляемого диодного выпрямителя 11, активный фильтр 5 на основе полностью управляемых полупроводниковых ключей 17, каждый из которых содержит (Фиг. 2) параллельно включенные транзистор 22 и неуправляемый диодный ключ 10, подключенный параллельно к входными выводам неуправляемого выпрямителя 9 через измерительный блок 3, содержащий (Фиг. 3) датчики тока 23 и датчики напряжения 12, имеющий выходные выводы активного фильтра 20 подключенные к конденсатору 13, автономный инвертор напряжения 6 на основе полностью управляемых полупроводниковых ключей 17, имеющий выходные выводы автономного инвертора напряжения 18, к которым через измерительный блок 3 подключены входные выводы асинхронного тягового двигателя 19 и асинхронный тяговый двигатель 7, и два входных вывода автономного инвертора напряжения 16, к которым параллельно подключены датчик напряжения 12, конденсатор 13, тормозной резистор 15, включенный последовательно с коммутатором 14 и выходные выводы неуправляемого диодного выпрямителя 11, систему управления 21, подключенную к измерительным блокам 3 и датчику напряжения 12, выводам управления полностью управляемых полупроводниковых ключей 17 и коммутатора 14.
Тяговый электропривод автономного транспортного средства фильтра работает следующим образом. В режиме тяги. Первичный дизельный двигатель 1 приводит во вращение вал трехфазного синхронного генератора переменного тока 2, переменное напряжение поступает на выходные выводы трехфазного синхронного генератора переменного тока 8, откуда через входные выводы неуправляемого выпрямителя 9, поступает на неуправляемый диодный выпрямитель 4 и активный фильтр 5. Неуправляемый диодный выпрямитель 4 за счет коммутации неуправляемых диодных ключей 10 преобразует переменное значение напряжения в постоянное, поступающее на конденсатор 13 и измеряемое датчиком напряжения 12, которое подается через входные выводы автономного инвертора напряжения 16 на автономный инвертор напряжения 6 и преобразуется в переменное напряжение, частота которого регулируется переключением полностью управляемых полупроводниковых ключей 17, измеряется измерительным блоком 3, и подевается на входные выводы асинхронного тягового двигателя 19 и далее на асинхронный тяговый двигатель 7, создающий крутящий момент. Работа неуправляемых диодных ключей 10 неуправляемого диодного выпрямителя 4 снижает коэффициент мощности и повышает коэффициент нелинейных искажений тока и напряжения системы трехфазный синхронный генератор переменного тока 2 - неуправляемый диодный выпрямитель 4, измерительный блок 3 измеряет значения тока и напряжения, поступающих на активный фильтр 5, активный фильтр 5 по средствам коммутации полностью управляемых полупроводниковых ключей 17 формирует требуемый ток коррекции, необходимый для поддержания максимального коэффициента мощности и минимального коэффициента нелинейных искажений тока и напряжения системы трехфазный синхронный генератор переменного тока 2 - неуправляемый диодный выпрямитель 4, поступающий от заряженного конденсатора 13. Система управления 21, получающая информацию от датчика напряжения 12 и измерительных блоков 3, содержащих датчики тока 23 и напряжения 12, формирует управляющие воздействия, подаваемые на выводы управления полностью управляемых полупроводниковых ключей 17 активного фильтра 5 и автономного инвертора напряжения 6, таким образом, чтобы активный фильтр 5 и автономный инвертор напряжения 6 обеспечивали максимальный коэффициент мощности сети и минимальный коэффициент нелинейных искажений тока и напряжения.
В режиме торможения. Ротор асинхронного тягового двигатели 7 вращается с частотой большей, чем частота переключения полностью управляемых полупроводниковых ключей 17 автономного инвертора напряжения 6, переводя асинхронный тяговый двигатель 7 в режим генератора. На входных выводах асинхронного тягового двигателя 19 формируется переменное напряжение, поступающее через автономный инвертор напряжения 6 на входные выводы автономного инвертора напряжения 16 и далее заряжающее конденсатор 13. При полном заряде конденсатора 13 от датчика напряжения 12 поступает сигнал на систему управления 21, системой управления 21 формируется управляющее воздействие, подаваемое на вывод управления коммутатора 14, включающим в цепь тормозной резистор 15.
Технико-экономическая эффективность предложения определяется тем, что повышается срок службы синхронного генератора за счет снижения влияния коэффициента нелинейных искажений тока и напряжения на изоляцию обмоток статора и ротора, снижается потребление топлива первичным двигателем за счет уменьшения массогабаритных параметров трансмиссии.
Claims (1)
- Тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий синхронный генератор, преобразователь частоты с конденсатором фильтра в звене постоянного тока, асинхронный тяговый электродвигатель, тормозной резистор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит активный фильтр, подключенный через измерительный блок параллельно к входным выводам преобразователя частоты, выходные выводы которого подключены к конденсатору, коммутатор, соединенный последовательно с тормозным резистором, систему управления, подключенную к измерительным блокам, датчику напряжения, активному фильтру и автономному инвертору напряжения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133766A RU2692288C1 (ru) | 2018-09-24 | 2018-09-24 | Тяговый электропривод автономного транспортного средства |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018133766A RU2692288C1 (ru) | 2018-09-24 | 2018-09-24 | Тяговый электропривод автономного транспортного средства |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2692288C1 true RU2692288C1 (ru) | 2019-06-24 |
Family
ID=67038254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018133766A RU2692288C1 (ru) | 2018-09-24 | 2018-09-24 | Тяговый электропривод автономного транспортного средства |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2692288C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573599C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Устройство компенсации высших гармоник и коррекции несимметрии сети |
| US20170267108A1 (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Power system for a locomotive |
| RU2653945C1 (ru) * | 2017-06-19 | 2018-05-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Энергоэффективный тяговый электропривод автономного транспортного средства |
| RU2657007C1 (ru) * | 2017-08-03 | 2018-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Устройство компенсации высших гармоник и рекуперации энергии в сеть, адаптированное к электроприводу переменного тока |
-
2018
- 2018-09-24 RU RU2018133766A patent/RU2692288C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573599C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" | Устройство компенсации высших гармоник и коррекции несимметрии сети |
| US20170267108A1 (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Power system for a locomotive |
| RU2653945C1 (ru) * | 2017-06-19 | 2018-05-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Энергоэффективный тяговый электропривод автономного транспортного средства |
| RU2657007C1 (ru) * | 2017-08-03 | 2018-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Устройство компенсации высших гармоник и рекуперации энергии в сеть, адаптированное к электроприводу переменного тока |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20200070643A1 (en) | Integrated charger for vehicles and method of making same | |
| Chen et al. | Implementation of the three-phase switched reluctance machine system for motors and generators | |
| CN103780042B (zh) | 一种无刷直流磁阻式起动发电机 | |
| RU2498492C2 (ru) | Дизель-электрическая система привода | |
| CN104242580B (zh) | 一种汽车用可变绕组起动发电机 | |
| CN110383639B (zh) | 旋转电机系统 | |
| CN104158371A (zh) | 同步电机和具有其的电机控制系统及控制方法 | |
| RU2509002C2 (ru) | Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе | |
| RU2529306C1 (ru) | Электромеханическая трансмиссия | |
| CN107031666A (zh) | 用于机车的自激牵引交流发电机 | |
| US20080023966A1 (en) | System and method for propelling a large land-based vehicle using a dual function brushless dynamoelectric machine | |
| RU2692288C1 (ru) | Тяговый электропривод автономного транспортного средства | |
| US20160194009A1 (en) | Integrated traction system for locomotives | |
| CN103475112A (zh) | 开关磁阻发电机 | |
| RU2653945C1 (ru) | Энергоэффективный тяговый электропривод автономного транспортного средства | |
| CN207559825U (zh) | 基于异步电机自励磁的船舶直流组网电力推进系统 | |
| Nayanatara et al. | Design & development of series hybrid electric vehicle | |
| de Santiago Ochoa et al. | Design parameters calculation of a novel driveline for electric vehicles | |
| RU2573576C2 (ru) | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна | |
| RU150254U1 (ru) | Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна | |
| Amler et al. | Diesel electric propulsion system with PM generator and new combined rectifier and braking chopper topology | |
| RU2475378C1 (ru) | Устройство для регулирования скорости движения, использования энергии рекуперации и устранения боксования колес электроподвижного состава | |
| RU2373077C1 (ru) | Электропривод колес автомобиля | |
| RU2612066C1 (ru) | Преобразователь тяговый тепловоза | |
| RU2225301C2 (ru) | Электрическая передача мощности переменного тока тягового транспортного средства |