RU2721864C1 - Vehicle electromotive installation - Google Patents

Vehicle electromotive installation Download PDF

Info

Publication number
RU2721864C1
RU2721864C1 RU2019100662A RU2019100662A RU2721864C1 RU 2721864 C1 RU2721864 C1 RU 2721864C1 RU 2019100662 A RU2019100662 A RU 2019100662A RU 2019100662 A RU2019100662 A RU 2019100662A RU 2721864 C1 RU2721864 C1 RU 2721864C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage source
output
electric
transistor
matching
Prior art date
Application number
RU2019100662A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Андреевич Гельвер
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority to RU2019100662A priority Critical patent/RU2721864C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2721864C1 publication Critical patent/RU2721864C1/en

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
    • 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
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • 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
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by 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
    • 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
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/521—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.
SUBSTANCE: invention relates to the vehicles electrical traction systems. Electric make-up plant of vehicle comprises control system, constant voltage source, three-phase voltage inverter, assembled on transistor half-bridges and condensers, traction electric motor of alternating current, parallel accumulator of electric energy and matching electric converter. DC voltage source consists of two identical sections connected in series and contains output of middle - zero point. Three-phase voltage inverter capacitors are connected in parallel to each DC voltage source section, wherein common point of connection of capacitors and sections of constant voltage source form first output phase of three-phase voltage inverter, and outputs of two transistor half-bridges form second and third output phases. Matching electric converter of parallel accumulator of electric energy consists of throttle and two additional transistors with antiparallel connected diodes.
EFFECT: technical result consists in improvement of reliability and improvement of power characteristics of electric drive of propulsion complex.
4 cl, 4 dwg

Description

Предложение относится к тяговому электрическому приводу автономного транспортного средства, содержащему источник постоянного напряжения и тяговый электродвигатель, выполненный на переменном токе и может быть использовано в качестве устройства регулирования тяги, упора, мощности и скорости транспортного средства.The proposal relates to a traction electric drive of an autonomous vehicle containing a constant voltage source and a traction motor made with alternating current and can be used as a device for regulating the traction, emphasis, power and speed of the vehicle.

Известно устройство электродвижительной установки транспортного средства [МПК B60L 9/18, RU 2013108861 (А), 21.04.2011, Хатанака Кеита (JP), Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства и система железнодорожного транспортного средства], содержащее тяговый электродвигатель, фильтр электродвигателя, трехфазный инвертор напряжения, выполненный на шести транзисторах, накопительный конденсатор, тормозной транзистор и резистор, устройство накопления мощности и устройство подключения к электрической сети постоянного тока. Недостатком известного устройства является сложная структура тягового электропривода, одновременное наличие и тормозной цепи и накопителя энергии, наличие фильтра электродвигателя. Еще одним недостатком известного устройства является то, что в случае невозможности накопителем электрической энергии поглотить энергию торможения эта энергия будет выделяться в виде тепла на тормозном резисторе.A device for the electromotive installation of a vehicle is known [IPC B60L 9/18, RU 2013108861 (A), 04/21/2011, Hatanaka Keita (JP), Device for controlling a propulsion system of an electric vehicle and a railway vehicle system], comprising a traction motor, an electric motor filter, a three-phase voltage inverter made on six transistors, a storage capacitor, a brake transistor and a resistor, a power storage device and a device for connecting to a direct current electric network. A disadvantage of the known device is the complex structure of the traction electric drive, the simultaneous presence of both the brake circuit and the energy storage, the presence of an electric motor filter. Another disadvantage of the known device is that if it is not possible for the electric energy storage device to absorb braking energy, this energy will be released in the form of heat on the braking resistor.

Известно устройство электродвижительной установки транспортного средства [МПК B60L 11/18, RU 2505428, номер заявки RU 20110107310, дата 10.09.2102, ДЮПЮИ Филипп (FR), Электрическая тяговая цепь для автотранспортного средства, (ELECTRIC PULLING CHAIN FOR MOTOR VEHICLE)] содержащее тяговый электродвигатель, трехфазный инвертор напряжения, выполненный на шести транзисторах, накопительный конденсатор, источник электрической энергии постоянного напряжения и электрический коммутатор способный осуществлять коммутацию выводов переменного тока с обмоток тягового электродвигателя на выводы зарядного устройства. Достоинством предложения является простая структура электродвижительной установки транспортного средства, а также возможность осуществления заряда источника электрической энергии постоянного напряжения со стороны выводов переменного тока инвертора напряжения. К недостаткам электродвижительной установки транспортного средства можно отнести отсутствие накопителя электрической энергии при осуществлении торможения транспортного средства, а так же то, что при заряде сеть должна иметь устройство, которое должно регулировать ток заряда источника электрической энергии постоянного напряжения. Еще одним недостатком известной установки является то, что она содержит коммутатор цепей обмотки статора тягового электродвигателя и зарядной цепи рассчитанный на полный номинальный ток тягового электродвигателя.A device for electromotive installation of a vehicle is known [IPC B60L 11/18, RU 2505428, application number RU 20110107310, date 10.09.2102, DUPUI Philippe (FR), Electric traction chain for a vehicle, (ELECTRIC PULLING CHAIN FOR MOTOR VEHICLE)] containing a traction an electric motor, a three-phase voltage inverter made on six transistors, a storage capacitor, a constant voltage electric power source and an electric switch capable of switching AC leads from the windings of the traction motor to the terminals of the charger. The advantage of the proposal is the simple structure of the electromotive installation of the vehicle, as well as the ability to charge a source of electrical energy of constant voltage from the side of the AC terminals of the voltage inverter. The disadvantages of the electromotive installation of the vehicle include the lack of electrical energy storage during braking of the vehicle, as well as the fact that when charging, the network must have a device that must regulate the charge current of a constant voltage electric power source. Another disadvantage of the known installation is that it contains a switch circuit of the stator winding of the traction electric motor and the charging circuit designed for the full rated current of the traction motor.

Известно устройство электродвижительной установки транспортного средства [МПК B60L 11/00; B60L 11/18; В61С 3/00, CN 107804326 (А), дата 16.03.2018, МАО YEJUN; LONG YUAN; LI YUMEI; ZHANG WEIXIAN; ZHANG TINGTING; CHEN SHENGCAI; FU PENG; KE JIANMING, номер заявки CN 201711085512, 2017.11.07, Traction motor power supply system and electric locomotive power supply device] содержащее тяговый электродвигатель, четыре автоматических выключателя, трехфазный инвертор напряжения, выполненный на шести транзисторах, накопитель электрической энергии в виде конденсатора, источник электрической энергии постоянного напряжения и зарядную цепь. Достоинством предложения является наличие накопителя электрической энергии и отдельной зарядной электрической цепи рассчитанной только на ток заряда. Недостатком электродвижительной установки транспортного средства является то, что накопитель выполнен параллельно источнику электрической энергии постоянного напряжения и без электрического коммутатора способного регулировать поток энергии и разряжать накопитель энергии до нуля, что не позволяет полезно использовать емкость накопителя в полном объеме. Еще одним недостатком известного устройства является наличие четырех автоматических выключателей, которые организуют различные режимы работы электродвижительной установки, причем три из четырех автоматических выключателя установлены в силовом канале электрического преобразователя и должны быть рассчитаны на коммутацию силового тока электродвижительной установки.A device is known for the electromotive installation of a vehicle [IPC B60L 11/00; B60L 11/18; B61C 3/00, CN 107804326 (A), date 16.03.2018, MAO YEJUN; LONG YUAN; LI YUMEI; ZHANG WEIXIAN; ZHANG TINGTING; CHEN SHENGCAI; FU PENG; KE JIANMING, application number CN 201711085512, 2017.11.07, Traction motor power supply system and electric locomotive power supply device] containing a traction motor, four circuit breakers, a three-phase voltage inverter made on six transistors, an electric energy storage device in the form of a capacitor, an electric source DC voltage and charging circuit. The advantage of the proposal is the presence of an electric energy storage device and a separate charging electric circuit designed only for the charge current. The disadvantage of the electromotive installation of the vehicle is that the drive is made parallel to the source of electric energy of constant voltage and without an electric switch capable of regulating the energy flow and discharging the energy store to zero, which does not allow the full use of the capacity of the drive. Another disadvantage of the known device is the presence of four circuit breakers that organize various modes of operation of the electromotive plant, moreover, three of the four circuit breakers are installed in the power channel of the electric converter and must be designed for switching the power current of the electromotive plant.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа электродвижительная установка транспортного средства [МПК B60L 11/12; B60L15/20; B60L 3/00, CN 108340784 (А), 31.07.2018, номер заявки CN 2018127046 20180111, 16.01.2017, HIRASAWA TAKAHIKO (JP); CAO JUNMIN (JP), MOTOR VEHICLE] содержащая источник постоянного напряжения, повышающий обратимый электрический преобразователь постоянного напряжения, инверторы напряжения собранные на шести транзисторах, и тяговые электродвигатели. Достоинством известной электродвижительной установки является наличие повышающего обратимого электрического преобразователя постоянного напряжения согласующего напряжение источника постоянного напряжения и тягового электродвигателя, а так же возможность управляемой рекуперации энергии от тягового электродвигателя на заряд источника постоянного напряжения. Наличие повышающего обратимого электрического преобразователя постоянного напряжения позволяет использовать всю емкость источника постоянного напряжения. Недостатком электродвижительной установки транспортного средства является то, что повышающий обратимый электрический преобразователь постоянного напряжения работает во всех режимах работы электродвижительной установки и установлен последовательно между источником постоянного напряжения и тяговым электродвигателем. Следовательно, повышающий обратимый электрический преобразователь постоянного напряжения должен быть рассчитан на полный номинальный ток электродвижительной установки и будет ухудшать ее энергетические характеристики, так как между источником электрической энергии и потребителем будут работать два электрических преобразователя: повышающий обратимый электрический преобразователь постоянного напряжения и трехфазный инвертор напряжения собранный на шести транзисторах.The closest in technical essence to the claimed device is selected as a prototype electromotive installation of the vehicle [IPC B60L 11/12; B60L15 / 20; B60L 3/00, CN 108340784 (A), 07/31/2018, application number CN 2018127046 20180111, 01/16/2017, HIRASAWA TAKAHIKO (JP); CAO JUNMIN (JP), MOTOR VEHICLE] containing a DC voltage source that boosts a reversible electric DC voltage converter, voltage inverters assembled on six transistors, and traction motors. The advantage of the known electromotive installation is the presence of a step-up reversible electric DC-voltage converter matching the voltage of the DC voltage source and the traction motor, as well as the possibility of controlled energy recovery from the traction motor to the charge of the DC voltage source. The presence of a step-up reversible electric DC-DC converter allows you to use the entire capacity of the DC voltage source. The disadvantage of the vehicle’s electromotive installation is that the step-up reversible electric DC-DC converter operates in all operating modes of the electromotive installation and is installed in series between the DC voltage source and the traction motor. Consequently, a step-up reversible electric DC-DC converter must be designed for the full rated current of an electromotive installation and will worsen its energy characteristics, as two electric converters will work between an electric energy source and a consumer: a step-up reversible electric DC-voltage converter and a three-phase voltage inverter assembled on six transistors.

Основными требованиями предъявляемыми к электродвижительной установке автономного транспортного средства должны являться: высокий показатель энергетической эффективности который тесно связан с автономностью движения транспортного средства; и высокий показатель надежности который характеризует безотказную эксплуатацию в течении продолжительного срока эксплуатации. Надежность электродвижительной установки автономного транспортного определяется качеством и количеством компонентов силовой структуры и системы управления, а также схемотехникой построения самой структуры.The main requirements for an electromotive installation of an autonomous vehicle should be: a high energy efficiency indicator that is closely related to the autonomy of the vehicle; and a high reliability indicator that characterizes trouble-free operation over a long service life. The reliability of the electromotive installation of an autonomous transport is determined by the quality and number of components of the power structure and control system, as well as the circuitry of constructing the structure itself.

Задачей предлагаемого технического решения является получение простой, но функциональной структуры тягового электропривода транспортного средства.The objective of the proposed technical solution is to obtain a simple but functional structure of the traction electric drive of the vehicle.

Предлагаемая электродвижительная установка транспортного средства позволяет упростить структуру силовой части и систему управления трехфазного инвертора напряжения. Инвертор напряжения предложенной электродвижительной установки реализован с использованием всего четырех полностью управляемых ключей. К достоинствам предложенной структуры также следует отнести высокую надежность, высокую энергетическую эффективность, возможность автоматизированного подзаряда источника постоянного напряжения, а так же наличие дополнительного параллельного накопителя электрической энергии с согласующим обратимым преобразователем постоянного напряжения в постоянное. При этом емкость накопителя электрической энергии используется во всем диапазоне напряжении и может быть разряжена в рабочем режиме практически до нуля. Еще одним достоинством предложения является и то, что согласующий обратимый преобразователь постоянного напряжения в постоянное, может быть рассчитан только на то количество электрической энергии (значение тока) которое будет проходить через него в рабочем режиме.The proposed electromotive installation of the vehicle allows to simplify the structure of the power unit and the control system of the three-phase voltage inverter. The voltage inverter of the proposed electromotive installation is implemented using only four fully controllable keys. The advantages of the proposed structure should also include high reliability, high energy efficiency, the ability to automatically charge a constant voltage source, as well as the presence of an additional parallel storage of electrical energy with matching reversible DC to DC converter. In this case, the capacity of the electric energy storage device is used in the entire voltage range and can be discharged to almost zero in the operating mode. Another advantage of the proposal is that the matching reversible DC-DC converter can be calculated only on the amount of electric energy (current value) that will pass through it in the operating mode.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в схеме электродвижительной установки транспортного средства, содержащей систему управления, источник постоянного напряжения, трехфазный инвертор напряжения, собранный на транзисторных полумостах и конденсаторах, и тяговый электродвигатель переменного тока, причем источник постоянного напряжения своим плюсовым и минусовым выводами подключен к одноименным выводам трехфазного инвертора напряжения, на выход которого подключен тяговый электродвигатель, каждый из транзисторных полумостов содержит два транзистора с антипараллельно подключенными диодами, первый транзистор каждого из полумостов инвертора напряжения своим эмиттером соединен с коллектором второго транзистора и образует выход полумоста и организует выходную фазу инвертора напряжения при этом коллектор первого транзистора соединен с плюсовым выводом трехфазного инвертора напряжения и плюсовым выводом источника постоянного напряжения, эмиттер второго транзистора соединен с минусовым выводом трехфазного инвертора напряжения и минусовым выводом источника постоянного напряжения предусмотрены следующие отличия: она дополнительно содержит параллельный накопитель электрической энергии и согласующий электрический преобразователь, а источник постоянного напряжения состоит из двух одинаковых секций соединенных последовательно и содержит вывод средней - нулевой точки, конденсаторы трехфазного инвертора напряжения подключены параллельно каждой секции источника постоянного напряжения, причем общая точка соединения конденсаторов трехфазного инвертора напряжения и секции источника постоянного напряжения образуют первую выходную фазу трехфазного инвертора напряжения, а сам трехфазный инвертор напряжения состоит из двух транзисторных полумостов выходы, которых образуют вторую и третью выходные фазы инвертора напряжения, согласующий электрический преобразователь параллельного накопителя электрической энергии состоит из дросселя и двух дополнительных транзисторов с антипараллельно подключенными диодами, причем коллектор первого дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя подключен к плюсовому выводу источника постоянного напряжения, а эмиттер первого дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя подключен к коллектору второго дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя и к первому выводу дросселя, второй вывод которого подключен к плюсовому выводу параллельного накопителя электрической энергии, минусовой вывод которого подключен к минусовому выводу источника постоянного напряжения и эмиттеру второго дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя, при этом выводы секции источника постоянного напряжения и выводы параллельного накопителя электрической энергии заведены в систему управления.The problem is solved due to the fact that in the circuit of the electromotive installation of the vehicle containing the control system, a constant voltage source, a three-phase voltage inverter assembled on transistor half-bridges and capacitors, and an alternating current traction motor, the DC source being connected to its positive and negative terminals by the outputs of the three-phase voltage inverter with the same output connected to the traction motor, each of the transistor half-bridges contains two transistors with antiparallel connected diodes, the first transistor of each of the half-bridges of the voltage inverter is connected by its emitter to the collector of the second transistor and forms the output of the half-bridge and organizes the output phase of the voltage inverter at the collector of the first transistor is connected to the positive terminal of the three-phase voltage inverter and the positive terminal of the DC voltage source, the emitter of the second transistor is connected to the negative The following differences are provided by the output of the three-phase voltage inverter and the negative output of the DC voltage source: it additionally contains a parallel electric energy storage device and a matching electric converter, and the DC voltage source consists of two identical sections connected in series and contains the mid-zero point output, the three-phase voltage inverter capacitors are connected parallel to each section of the DC voltage source, and the common connection point of the capacitors of the three-phase voltage inverter and the sections of the DC voltage source form the first output phase of the three-phase voltage inverter, and the three-phase voltage inverter consists of two transistor half-bridge outputs, which form the second and third output phases of the voltage inverter, matching electric converter of a parallel electric energy storage device consists of a choke and two additional transistors with antiparallel connected diodes, and the collector of the first additional transistor of the matching electrical converter is connected to the positive terminal of the DC voltage source, and the emitter of the first additional transistor of the matching electrical converter is connected to the collector of the second additional transistor of the matching electrical converter and to the first terminal of the inductor, the second terminal of which is connected to the positive terminal of the parallel an electric energy storage device, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the DC voltage source and the emitter of the second additional transistor of the matching electrical converter, while the conclusions of the DC voltage section and the conclusions of the parallel electric energy storage device are connected to the control system.

Кроме того, электродвижительная установка транспортного средства может быть выполнен, так что дополнительно содержит потребители собственных нужд, дополнительный согласующий электрический преобразователь потребителей собственных нужд, аккумулятор, зарядный резистор и дополнительный диод, причем дополнительный согласующий электрический преобразователь потребителей собственных нужд своим входом подключен к секциям источника постоянного напряжения, а своими выходными плюсовым и минусовым контактами подключен к одноименным выводам потребителей собственных нужд, первый вывод зарядного резистора подключен к катоду дополнительного диода и к плюсовому выводу выхода дополнительного согласующего электрического преобразователя потребителей собственных нужд, второй вывод зарядного резистора соединен с анодом дополнительного диода и подключен к плюсовому выводу аккумулятора, минусовой вывод которого подключен к минусовому выводу выхода дополнительного согласующего электрического преобразователя потребителей собственных нужд.In addition, the vehicle’s electromotive installation can be performed so that it additionally contains auxiliary consumers, an additional matching auxiliary electric consumers converter, a battery, a charging resistor and an additional diode, and the additional auxiliary consumers matching electric converter connected to sections of a constant source by its input voltage, and with its output plus and minus contacts connected to the terminals of the same name as consumers of auxiliary needs, the first output of the charging resistor is connected to the cathode of the additional diode and to the plus terminal of the output of the additional matching electrical converter of consumers of own needs, the second terminal of the charging resistor is connected to the anode of the additional diode and connected to the positive terminal of the battery, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the output of the additional matching electric sweat converter own carers.

Кроме того, электродвижительная установка транспортного средства может быть выполнен, так что она дополнительно содержит зарядное устройство с возможностью подзарядки источника постоянного напряжения от розетки промышленной сети при этом источник постоянного напряжения выполнен перезаряжаемым, а секции источника постоянного напряжения подключены к выходу зарядного устройства.In addition, the vehicle’s electromotive installation can be made so that it further comprises a charger with the possibility of recharging the constant voltage source from the outlet of the industrial network, while the constant voltage source is made rechargeable, and the sections of the constant voltage source are connected to the output of the charger.

Кроме того, электродвижительная установка транспортного средства может быть выполнен, так что источник постоянного напряжения выполнен с использованием топливных элементов.In addition, the electromotive installation of the vehicle can be performed, so that the DC voltage source is made using fuel cells.

Сущность изобретения поясняется чертежами - на Фиг. 1 представлена схема электродвижительная установка транспортного средства с параллельным накопителем энергии и согласующим электрическим преобразователем, на Фиг. 2 - представлена электродвижительная установка транспортного средства с возможностью питания потребителей собственных нужд от того же источника постоянного напряжения от которого получает питание тяговый электродвигатель, на Фиг. 3 - представлена электродвижительная установка транспортного средства источник постоянного напряжения которой выполнен перезаряжаемым а сама электродвижительная установка дополнительно содержит зарядное устройство с возможностью подзарядки источника постоянного напряжения от розетки промышленной сети, на Фиг. 4 - представлена энергетическая диаграмма электродвижительной установки транспортного средства с возможными потоками энергии между элементами электродвижительной установки.The invention is illustrated by drawings - in Fig. 1 is a diagram of an electromotive installation of a vehicle with a parallel energy storage device and a matching electrical converter, FIG. 2 - an electric propulsion system of a vehicle with the possibility of supplying consumers with their own needs from the same constant voltage source from which the traction motor receives power is presented; FIG. 3 shows an electromotive installation of a vehicle, the constant voltage source of which is made rechargeable and the electromotive installation itself further comprises a charger with the possibility of recharging the constant voltage source from an industrial outlet, FIG. 4 - presents the energy diagram of the electromotive installation of the vehicle with possible energy flows between the elements of the electromotive installation.

Электродвижительная установка транспортного средства схема которой представлена на Фиг. 1 содержит систему управления 1, источник постоянного напряжения 2, трехфазный инвертор напряжения 3, собранный на транзисторных полумостах 4-1, 4-2 и конденсаторах 5, 6, и тяговый электродвигатель 7 переменного тока. Источник постоянного напряжения 2 своим плюсовым и минусовым выводами подключен к одноименным выводам трехфазного инвертора напряжения 3, на выход которого подключен тяговый электродвигатель 7. Каждый из транзисторных полумостов 4-1, 4-2 содержит два транзистора 8, 9 с антипараллельно подключенными диодами 10, 11, первый транзистор 8 каждого из полумостов 4-1, 4-2 инвертора напряжения 3 своим эмиттером соединен с коллектором второго транзистора 9 и образует выход полумоста 4-1 (4-2) и организует выходную фазу инвертора напряжения 3. Коллектор первого транзистора 8 соединен с плюсовым выводом трехфазного инвертора напряжения 3 и плюсовым выводом источника постоянного напряжения 2, эмиттер второго транзистора 9 соединен с минусовым выводом трехфазного инвертора напряжения 3 и минусовым выводом источника постоянного напряжения 2. Электродвижительная установка транспортного средства дополнительно содержит параллельный накопитель электрической энергии 12 и согласующий электрический преобразователь 13. Источник постоянного напряжения 2 состоит из двух одинаковых секции 14, 15 соединенных последовательно и содержит вывод средней - нулевой точки. Конденсаторы 5, 6 трехфазного инвертора напряжения 3 подключены параллельно каждой секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2, причем общая точка соединения конденсаторов 5, 6 трехфазного инвертора напряжения 3 и секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2 образуют первую выходную фазу трехфазного инвертора напряжения 3. Трехфазный инвертор напряжения 3 состоит из двух транзисторных полумостов 4-1, 4-2 выходы, которых образуют вторую и третью выходные фазы инвертора напряжения 3. Согласующий электрический преобразователь 13 параллельного накопителя электрической энергии 12 состоит из дросселя 16 и двух дополнительных транзисторов 17, 18 с антипараллельно подключенными диодами 19, 20. Коллектор первого дополнительного транзистора 17 согласующего электрического преобразователя 13 подключен к плюсовому выводу источника постоянного напряжения 2. Эмиттер первого дополнительного транзистора 17 согласующего электрического преобразователя 13 подключен к коллектору второго дополнительного транзистора 18 согласующего электрического преобразователя 13 и к первому выводу дросселя 16, второй вывод которого подключен к плюсовому выводу параллельного накопителя электрической энергии 12, минусовой вывод которого подключен к минусовому выводу источника постоянного напряжения 2 и эмиттеру второго дополнительного транзистора 18 согласующего электрического преобразователя 13.The vehicle’s electric propulsion system, the circuit of which is shown in FIG. 1 contains a control system 1, a constant voltage source 2, a three-phase voltage inverter 3, assembled on transistor half-bridges 4-1, 4-2 and capacitors 5, 6, and an AC traction motor 7. The DC voltage source 2, with its plus and minus terminals, is connected to the same terminals of the three-phase voltage inverter 3, the output of which is connected to the traction motor 7. Each of the transistor half-bridges 4-1, 4-2 contains two transistors 8, 9 with antiparallel connected diodes 10, 11 , the first transistor 8 of each of the half-bridges 4-1, 4-2 of the voltage inverter 3 is connected by its emitter to the collector of the second transistor 9 and forms the output of the half-bridge 4-1 (4-2) and organizes the output phase of the voltage inverter 3. The collector of the first transistor 8 is connected with a positive terminal of a three-phase voltage inverter 3 and a positive terminal of a constant voltage source 2, the emitter of the second transistor 9 is connected to a negative terminal of a three-phase voltage inverter 3 and a negative terminal of a constant voltage source 2. The vehicle’s electromotive installation further comprises a parallel electric energy storage device 12 and a matching electrical converter Scope 13. The constant voltage source 2 consists of two identical sections 14, 15 connected in series and contains the output of the middle - zero point. The capacitors 5, 6 of the three-phase voltage inverter 3 are connected in parallel to each section 14, 15 of the constant voltage source 2, and the common point of connection of the capacitors 5, 6 of the three-phase voltage inverter 3 and sections 14, 15 of the constant voltage source 2 form the first output phase of the three-phase voltage inverter 3. The three-phase voltage inverter 3 consists of two transistor half-bridges 4-1, 4-2 outputs, which form the second and third output phases of the voltage inverter 3. The matching electric converter 13 of the parallel electric energy storage device 12 consists of a choke 16 and two additional transistors 17, 18 s antiparallel connected diodes 19, 20. The collector of the first additional transistor 17 of the matching electrical converter 13 is connected to the positive terminal of the DC voltage 2. The emitter of the first additional transistor 17 of the matching electrical converter 13 is connected to the collector of the second additional transistor 18 of the matching electric converter 13 and to the first terminal of the inductor 16, the second terminal of which is connected to the positive terminal of the parallel electric energy storage device 12, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the DC voltage source 2 and the emitter of the second additional transistor 18 of the matching electric converter 13.

Электродвижительная установка транспортного средства схема, которой представлена на Фиг. 2 может дополнительно содержать потребители собственных нужд 21, дополнительный согласующий электрический преобразователь 22 потребителей собственных нужд 21, аккумулятор 23, зарядный резистор 24 и дополнительный диод 25. Дополнительный согласующий электрический преобразователь 22 потребителей собственных нужд 21 своим входом подключен к секциям 14, 15 источника постоянного напряжения 2, а своими выходными плюсовым и минусовым контактами подключен к одноименным выводам потребителей собственных нужд 21. Первый вывод зарядного резистора 24 подключен к катоду дополнительного диода 25 и к плюсовому выводу выхода дополнительного согласующего электрического преобразователя 22 потребителей собственных нужд 21. Второй вывод зарядного резистора 24 соединен с анодом дополнительного диода 25 и подключен к плюсовому выводу аккумулятора 23. Минусовой вывод аккумулятора 23 подключен к минусовому выводу выхода дополнительного согласующего электрического преобразователя 22 потребителей собственных нужд 21.The vehicle’s electric propulsion system, the circuit of which is shown in FIG. 2 may additionally contain auxiliary consumers 21, an additional matching electric converter 22 of auxiliary consumers 21, a battery 23, a charging resistor 24 and an additional diode 25. An additional matching electric converter 22 of auxiliary consumers 21 is connected to sections 14, 15 of a constant voltage source by its input 2, and with its output plus and minus contacts it is connected to the auxiliary leads of the same name 21. The first output of the charging resistor 24 is connected to the cathode of the additional diode 25 and to the positive output terminal of the additional matching electric converter 22 of the auxiliary consumers 21. The second output of the charging resistor 24 is connected with the anode of an additional diode 25 and connected to the positive terminal of the battery 23. The negative terminal of the battery 23 is connected to the negative terminal of the output of the additional matching electrical converter 22 of the auxiliary consumers d 21.

Электродвижительная установка транспортного средства схема, которой представлена на Фиг. 3 может дополнительно содержать зарядное устройство 26 с возможностью подзарядки источника постоянного напряжения 2 от розетки промышленной сети 27. Источник постоянного напряжения 2 выполнен перезаряжаемым, а секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2 подключены к выходу зарядного устройства 26.The vehicle’s electric propulsion system, the circuit of which is shown in FIG. 3 may further comprise a charger 26 with the possibility of recharging the constant voltage source 2 from the outlet of the industrial network 27. The constant voltage source 2 is made rechargeable, and sections 14, 15 of the constant voltage source 2 are connected to the output of the charger 26.

Электродвижительная установка транспортного средства может быть реализована так что источник постоянного напряжения 2 выполнен с использованием топливных элементов.The vehicle’s electromotive installation can be implemented so that the constant voltage source 2 is made using fuel cells.

Работа электродвижительной установки транспортного средства (Фиг. 1) происходит следующим образом. Тяговый электродвигатель 7 переменного тока в режиме равномерного движения электродвижительной установки транспортного средства получает питание от источника постоянного напряжения 2 через инвертор напряжения 3. В динамических режимах (режимах разгона и торможения) электродвижительной установки транспортного средства при необходимости может быть использован параллельный накопитель электрической энергии 12. Параллельный накопитель электрической энергии 12 способен поглощать при торможении транспортного средства энергию рекуперации тягового электродвигателя 7. Параллельный накопитель электрической энергии 12 так же способен отдавать ранее накопленную энергию тяговому электродвигателю 7 при пуске и разгоне электродвижительной установки транспортного средства. Таким образом, основным назначением параллельного накопителя электрической энергии 12 является обеспечение требуемых динамических свойств электродвижительной установки транспортного средства, а так же повышение энергетической эффективности, запаса хода и автономности транспортного средства. Следует отметить еще одну особенность предложенной схемы включения параллельного накопителя электрической энергии 12 через согласующий электрический преобразователь 13. Согласующий электрический преобразователь 13 выполняет роль понижающего электрического преобразователя, когда необходимо отдать энергию в параллельный накопитель электрической энергии 12. Согласующий электрический преобразователь 13 выполняет роль повышающего электрического преобразователя, когда необходимо забрать энергию от параллельного накопителя электрической энергии 12. При этом параллельный накопитель электрической энергии 12 может быть разряжен практически до нуля и заряжен до напряжения источника постоянного напряжения 2. Таким образом, используется емкость накопителя электрической энергии во всем диапазоне напряжении. Еще одной немаловажной особенностью предложенной электродвижительной установки транспортного средства является то что трехфазный инвертор напряжения 3 выполнен с использованием всего лишь четырех транзисторов 8, 9 каждого из двух транзисторных полумостов 4-1, 4-2. Работа такой несимметричной схемы инвертора напряжения 3 стала возможной благодаря организации двухполярного источника постоянного напряжения 2 собранного с использованием двух секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2. Такой делитель напряжения источника постоянного напряжения 2 позволяет реализовать первую выходную фазу инвертора напряжения 3 на общей точке соединения конденсаторов 5, 6 и секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2. Две остальные выходные фазы инвертора напряжения 3 реализуются на транзисторных полумостах 4-1, 4-2. Управляя транзисторами 8, 9 транзисторных полумостов 4-1, 4-2 можно получать напряжения на второй и третьей фазе инвертора напряжения 3 относительно первой фазы инвертора напряжения 3 как положительные (включенное состояние транзистора 8) так и отрицательные (включенное состояние транзистора 9) уровень которых равен уровню напряжения на секции 14 (15) источника постоянного напряжения 2. Используя несложный алгоритм управления транзисторами 8, 9 транзисторных полумостов 4-1, 4-2 можно синтезировать переменное трехфазное выходное напряжение на выходе инвертора напряжения 3 для питания и управления тяговым электродвигателем 7 переменного тока. При этом в силовом канале электродвижительной установки транспортного средства от источника постоянного напряжения 2 до тягового электродвигателя 7 переменного тока используется минимум силовых транзисторов 8, 9 транзисторных полумостов 4-1, 4-2. Параллельный накопитель электрической энергии 12 способен поглощать энергию, рекуперируемую тяговым электродвигателем 7 при его торможении, а также отдавать запасенную энергию при пуске в ход тягового электродвигателя 7. Для управления потоками энергии при торможении и разгоне электродвижительная установка транспортного средства содержит согласующий электрический преобразователь 13.The operation of the electromotive installation of the vehicle (Fig. 1) is as follows. The traction electric motor 7 of the alternating current in the uniform motion mode of the vehicle’s electromotive installation receives power from a constant voltage source 2 through a voltage inverter 3. In dynamic modes (acceleration and braking modes) of the vehicle’s electromotive installation, if necessary, a parallel electric energy storage device 12. Parallel can be used. the electric energy storage device 12 is capable of absorbing the energy of recovery of the traction motor 7 when braking the vehicle. The parallel electric energy storage device 12 is also able to transfer the previously accumulated energy to the traction motor 7 when starting and accelerating the vehicle electromotive installation. Thus, the main purpose of the parallel electric energy storage device 12 is to provide the required dynamic properties of the vehicle electromotive installation, as well as to increase the energy efficiency, range and autonomy of the vehicle. It should be noted yet another feature of the proposed circuit for connecting a parallel electric energy storage device 12 through a matching electrical converter 13. The matching electrical converter 13 acts as a step-down electrical converter when it is necessary to transfer energy to a parallel electrical energy storage 12. The matching electrical converter 13 plays the role of a step-up electrical converter, when it is necessary to take energy from the parallel electric energy storage device 12. In this case, the parallel electric energy storage device 12 can be discharged to almost zero and charged to the voltage of the constant voltage source 2. Thus, the capacity of the electric energy storage device in the entire voltage range is used. Another important feature of the proposed electromotive installation of the vehicle is that the three-phase voltage inverter 3 is made using only four transistors 8, 9 of each of the two transistor half-bridges 4-1, 4-2. The work of such an asymmetric circuit of the voltage inverter 3 became possible due to the organization of a bipolar constant voltage source 2 assembled using two sections 14, 15 of the constant voltage source 2. Such a voltage divider of the constant voltage source 2 allows you to implement the first output phase of the voltage inverter 3 at a common connection point of the capacitors 5 6 and sections 14, 15 of the constant voltage source 2. The other two output phases of the voltage inverter 3 are realized on transistor half-bridges 4-1, 4-2. By controlling transistors 8, 9 of transistor half-bridges 4-1, 4-2, it is possible to obtain voltages in the second and third phases of voltage inverter 3 relative to the first phase of voltage inverter 3, both positive (on state of transistor 8) and negative (on state of transistor 9) whose level equal to the voltage level at section 14 (15) of the DC voltage source 2. Using a simple algorithm for controlling transistors 8, 9 of transistor half-bridges 4-1, 4-2, it is possible to synthesize an alternating three-phase output voltage at the output of a voltage inverter 3 to power and control an alternating traction motor 7 current. At the same time, in the power channel of the vehicle’s electromotive installation from a constant voltage source 2 to the alternating current traction motor 7, a minimum of power transistors 8, 9 of transistor half-bridges 4-1, 4-2 is used. A parallel electric energy storage device 12 is capable of absorbing energy recovered by the traction electric motor 7 when it is braking, and also to deliver the stored energy when starting the traction electric motor 7. To control the energy flows during braking and acceleration, the vehicle electromotive installation contains a matching electric converter 13.

Более подробно рассмотрим работу элементов электродвижительной установки транспортного средства при пуске, разгоне, равномерном движении и торможении транспортного средства.Let us consider in more detail the operation of the elements of the electromotive installation of the vehicle during start-up, acceleration, uniform movement and braking of the vehicle.

При разгоне транспортного средства и тягового электродвигателя 7 энергия на его разгон будет потребляться от источника постоянного напряжения 2 и параллельного накопителя электрической энергии 12 через инвертор напряжения 3 и согласующий электрический преобразователь 13 соответственно. При этом параллельный накопитель электрической энергии 12 будет отдавать свою энергию тяговому двигателю 7 через согласующий электрический преобразователь 13 и инвертор напряжения 3, а также источнику постоянного напряжения 2 через согласующий электрический преобразователь 13. При этом согласующий электрический преобразователь 13 работает в режиме повышающего преобразователя постоянного напряжения. Согласующий электрический преобразователь 13 способен регулировать поток энергии от параллельного накопителя электрической энергии 12 по средствам регулирования скважности работы транзистора 18. При включении транзистора 18 идет накопление энергии в дросселе 16. После выключения транзистора 18 напряжение на дросселе будет складываться с напряжением параллельного накопителя электрической энергии 12 после чего будет открываться диод 19. При этом энергия от параллельного накопителя электрической энергии 12 и от дросселя 16 будет идти для подзаряда источника постоянного напряжения 2 (в случае если это возможно) и для питания тягового электродвигателя 7 через инвертор напряжения 3.When the vehicle and the traction motor 7 are accelerated, energy for its acceleration will be consumed from a constant voltage source 2 and a parallel electric energy storage device 12 through a voltage inverter 3 and a matching electrical converter 13, respectively. In this case, the parallel electric energy storage device 12 will give its energy to the traction motor 7 through the matching electrical converter 13 and the voltage inverter 3, as well as to the constant voltage source 2 through the matching electrical converter 13. In this case, the matching electrical converter 13 operates in a boost DC-converter mode. Matching electrical converter 13 is able to regulate the energy flow from the parallel electric energy storage device 12 by means of regulating the duty cycle of the transistor 18. When the transistor 18 is turned on, energy is accumulated in the inductor 16. After the transistor 18 is turned off, the voltage across the inductor will add up to the voltage of the parallel electric energy storage 12 after which will open the diode 19. In this case, the energy from the parallel electric energy storage device 12 and from the inductor 16 will go to recharge the constant voltage source 2 (if possible) and to power the traction motor 7 through the voltage inverter 3.

При равномерном движении транспортного средства происходит потребление электрической энергии от источника постоянного напряжения 2 тяговым электродвигателем 7 через инвертор напряжения 3.When the vehicle is moving uniformly, electric energy is consumed from a constant voltage source 2 by a traction motor 7 through a voltage inverter 3.

При торможении транспортного средства и тягового электродвигателя 7 энергия, рекуперируемая от последнего через антипараллельно подключенные диоды 10, 11 транзисторных полумостов 4-1, 4-2 идет на заряд конденсаторов 5 и 6 а также на заряд двух секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2 (если он способен принять эту энергию). В случае невозможности конденсаторами 5 и 6, а также источником постоянного напряжения 2 принять энергию, рекуперируемую от тягового электродвигателя 7 эта энергия пойдет на подзаряд параллельного накопителя электрической энергии 12 через согласующий электрический преобразователь 13. Согласующий электрический преобразователь 13 способен регулировать поток энергии либо ток заряда параллельного накопителя электрической энергии 12 по средствам регулирования скважности работы транзистора 17. Диод 20 образует цепь для замыкания тока заряда параллельного накопителя электрической энергии 12 и защищает его от возможных коммутационных перенапряжении вызванных работой транзистора 17 и установленным в цепь заряда дросселем 16. Согласующий электрический преобразователь 13 работает в режиме понижающего преобразователя постоянного напряжения.When braking the vehicle and the traction motor 7, the energy recovered from the latter through antiparallel diodes 10, 11 of the transistor half-bridges 4-1, 4-2 goes to the charge of the capacitors 5 and 6 and also to the charge of two sections 14, 15 of the constant voltage source 2 ( if he is able to accept this energy). If it is impossible for capacitors 5 and 6, as well as a constant voltage source 2 to receive energy recovered from the traction motor 7, this energy will be used to recharge the parallel energy storage 12 through the matching electrical converter 13. The matching electrical converter 13 is able to regulate the energy flow or the charge current parallel electric energy storage 12 by means of regulating the duty cycle of the transistor 17. The diode 20 forms a circuit for closing the charge current of the parallel electric energy storage 12 and protects it from possible switching overvoltages caused by the operation of the transistor 17 and the inductor installed in the charge circuit 16. The matching electrical converter 13 operates in DC buck converter mode.

Модификация предложенной на Фиг. 1 схемы электродвижительной установки транспортного средства изображенной на Фиг. 2 способна осуществлять питание потребителей собственных нужд 21 через дополнительный согласующий электрический преобразователь 22. Следует отметить, что уровень напряжения потребителей собственных нужд 21 может быть любым и никак не привязанным к уровню напряжения источника постоянного напряжения 2. Для обеспечения аварийного питания потребителей собственных нужд 21 в случае отказа дополнительного согласующего электрического преобразователя 22 или неисправности источника постоянного напряжения 2 в схеме электродвижительной установки транспортного средства предусмотрена установка аккумулятора 23. Аккумулятор 23 может обеспечить питание потребителей собственных нужд 21, при выключении дополнительного согласующего электрического преобразователя 22, по цепи плюсовой зажим аккумулятора 23, дополнительный диод 25, потребители собственных нужд 21 и на отрицательный зажим аккумулятора 23. При исправной работе дополнительного согласующего электрического преобразователя 22 аккумулятор 23 заряжается через зарядный резистор 24 по цепи положительный вывод согласующего электрического преобразователя 22, зарядный резистор 24, аккумулятор 23 и отрицательный вывод согласующего электрического преобразователя 22. При работе дополнительного согласующего электрического преобразователя 22 аккумулятор только заряжается и не отдает энергию для питания потребителей собственных нужд 21 так как напряжение на выходе дополнительного согласующего электрического преобразователя 22 выше напряжения аккумулятора 23 и дополнительный диод 25 находится в запертом состоянии.A modification of the embodiment of FIG. 1 of the electric propulsion system of the vehicle shown in FIG. 2 is capable of supplying power to consumers of their own needs 21 through an additional matching electric converter 22. It should be noted that the voltage level of consumers of their own needs 21 can be any and not tied to the voltage level of a constant voltage source 2. To provide emergency power to consumers of their own needs 21 in case of The failure of the additional matching electric converter 22 or the malfunction of the DC voltage source 2 in the vehicle’s electromotive installation provides for the installation of a battery 23. The battery 23 can provide power to consumers of their own needs 21, when the additional matching electric converter 22 is turned off, a positive battery clamp 23 is connected through the circuit, an additional diode 25, consumers of their own needs 21 and to the negative terminal of the battery 23. When the supplementary matching electric converter 22 operates properly, the battery 23 is charged through the charging resistor 24 through the circuit, the positive terminal of the matching electrical converter 22, the charging resistor 24, the battery 23 and the negative terminal of the matching electrical converter 22. When the additional matching electrical converter 22 is operating, the battery only charges and does not give off energy to power consumers of their own needs 21 since the voltage at the output of the additional matching electric converter 22 is higher than the voltage of the battery 23 and the additional diode 25 is in the locked state.

При использовании перезаряжаемых секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2 электродвижительная установка транспортного средства схема которой изображена на Фиг. З может дополнительно содержать зарядное устройство 26 с возможностью подзарядки источника постоянного напряжения 2 от розетки промышленной сети 27. При этом для обеспечения большего запаса хода и автономности транспортного средства должны быть заряжены не только секции 14, 15 источника постоянного напряжения 2, но и параллельный накопитель электрической энергии 12.When using the rechargeable sections 14, 15 of the constant voltage source 2, the electromotive installation of the vehicle, the circuit of which is shown in FIG. З may additionally contain a charger 26 with the possibility of recharging the constant voltage source 2 from the outlet of the industrial network 27. In this case, not only sections 14, 15 of the constant voltage source 2, but also a parallel electrical storage device must be charged to ensure a greater power reserve and autonomy of the vehicle energy 12.

Электродвижительная установка транспортного средства, изображенная на Фиг. 1, Фиг. 2 может быть выполнена, так что в качестве источника постоянного напряжения 2 могут быть использованы топливные элементы.The vehicle electric propulsion system shown in FIG. 1, FIG. 2 can be implemented, so that fuel cells can be used as a constant voltage source 2.

Система управления 1 контролирует напряжения на секциях 14, 15 источника постоянного напряжения, параллельного накопителя электрической энергии 12 и регулирует потоки энергии между источником постоянного напряжения 2, параллельным накопителем электрической энергии 12 и тяговым электродвигателем 7 посредствам управления транзисторами 8 и 9 транзисторных полумостов 4-1, 4-2 и транзисторов 17, 18. Система управления 1 способна устранять разбаланс напряжений на секциях 14, 15 источника постоянного напряжения 2 по средствам управления транзисторами 8, 9 транзисторных полумостов 4-1, 4-2.The control system 1 controls the voltage in sections 14, 15 of a constant voltage source parallel to the electric energy storage device 12 and regulates the energy flows between the constant voltage source 2, parallel electric energy storage device 12 and the traction motor 7 by controlling transistors 8 and 9 of transistor half-bridges 4-1, 4-2 and transistors 17, 18. The control system 1 is capable of eliminating the voltage imbalance in sections 14, 15 of the constant voltage source 2 by means of controlling transistors 8, 9 of transistor half-bridges 4-1, 4-2.

Таким образом, в электроэнергетической системе появляется возможность осуществлять обмен энергиями между источником постоянного напряжения 2, параллельным накопителем электрической энергии 12 и тяговым электродвигателем 7 в различных режимах работы электродвижительной установки транспортного средства. Потоки энергии в электродвижительной установке транспортного средства представлены на Фиг. 4 для схемы с перезаряжаемым источником постоянного напряжения 2 и зарядным устройством 26.Thus, in the electric power system, it becomes possible to exchange energies between the constant voltage source 2, the parallel electric energy storage device 12 and the traction motor 7 in various operating modes of the vehicle electromotive installation. The energy flows in the vehicle electromotive installation are shown in FIG. 4 for a circuit with a rechargeable DC voltage source 2 and a charger 26.

Таким образом, предложенная схема электродвижительной установки транспортного средства позволяет сократить число полностью управляемых силовых ключей. Такое схемное решение позволит сократить число драйверов а так же защитных цепей силовых транзисторов и значительно упростить систему управления. Предложенный инвертор напряжения и паралельный накопитель электрической энергии позволяют повысить надежность, энергетическую эффективность, КПД, улучшить габаритные и эксплуатационные характеристики электродвижительной установки транспортного средства. Так же следует отметить, что предложенная схема электродвижительной установки транспортного средства универсальна и может быть использована при построении электропривода любого автономного объекта с любым из источников постоянного напряжения.Thus, the proposed scheme of the electromotive installation of the vehicle allows to reduce the number of fully controllable power keys. Such a circuit solution will reduce the number of drivers as well as protective circuits of power transistors and greatly simplify the control system. The proposed voltage inverter and parallel storage of electrical energy can improve reliability, energy efficiency, efficiency, improve the overall and operational characteristics of the electromotive installation of the vehicle. It should also be noted that the proposed scheme of the electromotive installation of the vehicle is universal and can be used to build an electric drive of any autonomous object with any of the DC voltage sources.

Claims (4)

1. Электродвижительная установка транспортного средства, содержащая систему управления, источник постоянного напряжения, трехфазный инвертор напряжения, собранный на транзисторных полумостах и конденсаторах, и тяговый электродвигатель переменного тока, причем источник постоянного напряжения своим плюсовым и минусовым выводами подключен к одноименным выводам трехфазного инвертора напряжения, на выход которого подключен тяговый электродвигатель, каждый из транзисторных полумостов содержит два транзистора с антипараллельно подключенными диодами, первый транзистор каждого из полумостов инвертора напряжения своим эмиттером соединен с коллектором второго транзистора и образует выход полумоста и организует выходную фазу инвертора напряжения, при этом коллектор первого транзистора соединен с плюсовым выводом трехфазного инвертора напряжения и плюсовым выводом источника постоянного напряжения, эмиттер второго транзистора соединен с минусовым выводом трехфазного инвертора напряжения и минусовым выводом источника постоянного напряжения, отличающаяся тем, что дополнительно содержит параллельный накопитель электрической энергии и согласующий электрический преобразователь, а источник постоянного напряжения состоит из двух одинаковых секций, соединенных последовательно, и содержит вывод средней - нулевой точки, конденсаторы трехфазного инвертора напряжения подключены параллельно каждой секции источника постоянного напряжения, причем общая точка соединения конденсаторов трехфазного инвертора напряжения и секции источника постоянного напряжения образуют первую выходную фазу трехфазного инвертора напряжения, а сам трехфазный инвертор напряжения состоит из двух транзисторных полумостов, выходы которых образуют вторую и третью выходные фазы инвертора напряжения, согласующий электрический преобразователь параллельного накопителя электрической энергии состоит из дросселя и двух дополнительных транзисторов с антипараллельно подключенными диодами, причем коллектор первого дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя подключен к плюсовому выводу источника постоянного напряжения, а эмиттер первого дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя подключен к коллектору второго дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя и к первому выводу дросселя, второй вывод которого подключен к плюсовому выводу параллельного накопителя электрической энергии, минусовой вывод которого подключен к минусовому выводу источника постоянного напряжения и эмиттеру второго дополнительного транзистора согласующего электрического преобразователя, при этом выводы секции источника постоянного напряжения и выводы параллельного накопителя электрической энергии заведены в систему управления.1. An electric propulsion system of a vehicle, comprising a control system, a constant voltage source, a three-phase voltage inverter assembled on transistor half-bridges and capacitors, and an alternating current traction electric motor, the constant-voltage source being connected to the same terminals of a three-phase voltage inverter by its plus and minus terminals the output of which is connected to the traction motor, each of the transistor half-bridges contains two transistors with antiparallel connected diodes, the first transistor of each of the half-bridges of the voltage inverter is connected by its emitter to the collector of the second transistor and forms the output of the half-bridge and organizes the output phase of the voltage inverter, while the collector of the first transistor is connected to the positive terminal of the three-phase voltage inverter and the positive terminal of the DC voltage source, the emitter of the second transistor is connected to the negative terminal of the three-phase voltage inverter and negative the output of a constant voltage source, characterized in that it further comprises a parallel storage of electrical energy and a matching electrical converter, and the constant voltage source consists of two identical sections connected in series and contains a mid-zero point output, three-phase voltage inverter capacitors are connected in parallel to each section of the source DC voltage, and the common connection point of the capacitors of the three-phase voltage inverter and the sections of the DC voltage source form the first output phase of the three-phase voltage inverter, and the three-phase voltage inverter consists of two transistor half-bridges, the outputs of which form the second and third output phases of the voltage inverter, matching the parallel electrical converter electric energy storage device consists of a choke and two additional transistors with antiparallel connected diodes, and the collector of the first additional t the transistor of the matching electrical converter is connected to the positive terminal of the DC voltage source, and the emitter of the first additional transistor of the matching electrical converter is connected to the collector of the second additional transistor of the matching electrical converter and to the first terminal of the inductor, the second terminal of which is connected to the positive terminal of the parallel electric energy storage device, the negative terminal of which connected to the negative terminal of the DC voltage source and the emitter of the second additional transistor matching the electrical Converter, while the conclusions of the sections of the constant voltage source and the conclusions of the parallel storage of electrical energy are connected to the control system. 2. Электродвижительная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит потребители собственных нужд, дополнительный согласующий электрический преобразователь потребителей собственных нужд, аккумулятор, зарядный резистор и дополнительный диод, причем дополнительный согласующий электрический преобразователь потребителей собственных нужд своим входом подключен к секциям источника постоянного напряжения, а своими выходными плюсовым и минусовым контактами подключен к одноименным выводам потребителей собственных нужд, первый вывод зарядного резистора подключен к катоду дополнительного диода и к плюсовому выводу выхода дополнительного согласующего электрического преобразователя потребителей собственных нужд, второй вывод зарядного резистора соединен с анодом дополнительного диода и подключен к плюсовому выводу аккумулятора, минусовой вывод которого подключен к минусовому выводу выхода дополнительного согласующего электрического преобразователя потребителей собственных нужд.2. The vehicle’s electromotive installation according to claim 1, characterized in that it further comprises auxiliary consumers, an additional matching auxiliary electric consumers converter, a battery, a charging resistor and an additional diode, the additional auxiliary consumers matching electric converter connected to sections by its input a constant voltage source, and with its output plus and minus contacts connected to the terminals of the same name as consumers of their own needs, the first output of the charging resistor is connected to the cathode of the additional diode and to the plus terminal of the output of the additional matching electrical converter of consumers of their own needs, the second terminal of the charging resistor is connected to the anode of the additional diode and connected to the positive terminal of the battery, the negative terminal of which is connected to the negative terminal of the output of the additional matching electrical consumer converter her own needs. 3. Электродвижительная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит зарядное устройство с возможностью подзарядки источника постоянного напряжения от розетки промышленной сети, при этом источник постоянного напряжения выполнен перезаряжаемым, а секции источника постоянного напряжения подключены к выходу зарядного устройства.3. The vehicle’s electromotive installation according to claim 1, characterized in that it further comprises a charger with the possibility of recharging a constant voltage source from an industrial network outlet, while the constant voltage source is made rechargeable, and sections of the constant voltage source are connected to the output of the charger. 4. Электродвижительная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что источник постоянного напряжения выполнен с использованием топливных элементов.4. Electric vehicle installation according to claim 1, characterized in that the constant voltage source is made using fuel cells.
RU2019100662A 2019-01-10 2019-01-10 Vehicle electromotive installation RU2721864C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100662A RU2721864C1 (en) 2019-01-10 2019-01-10 Vehicle electromotive installation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100662A RU2721864C1 (en) 2019-01-10 2019-01-10 Vehicle electromotive installation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721864C1 true RU2721864C1 (en) 2020-05-25

Family

ID=70803388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019100662A RU2721864C1 (en) 2019-01-10 2019-01-10 Vehicle electromotive installation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2721864C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2424612C1 (en) * 2009-11-24 2011-07-20 Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" Speed control device of asynchronous electric motor (versions)
RU174098U1 (en) * 2016-12-29 2017-10-02 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" ELECTRIC DRIVE WITH AUTONOMOUS VOLTAGE INVERTERS AND TWO PHASE ELECTRIC MACHINE
US20180054151A1 (en) * 2015-03-06 2018-02-22 Nissan Motor Co., Ltd. Electric power adjustment system and control method for electric power adjustment system
RU2670940C9 (en) * 2016-12-27 2018-11-26 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Drive unit, car and drive unit control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2424612C1 (en) * 2009-11-24 2011-07-20 Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" Speed control device of asynchronous electric motor (versions)
US20180054151A1 (en) * 2015-03-06 2018-02-22 Nissan Motor Co., Ltd. Electric power adjustment system and control method for electric power adjustment system
RU2670940C9 (en) * 2016-12-27 2018-11-26 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Drive unit, car and drive unit control method
RU174098U1 (en) * 2016-12-29 2017-10-02 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" ELECTRIC DRIVE WITH AUTONOMOUS VOLTAGE INVERTERS AND TWO PHASE ELECTRIC MACHINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10994623B2 (en) Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same
US9018792B2 (en) Arrangement for operating consumers in a rail vehicle with electrical energy, selectively from an energy supply network or from a motor-generator combination
JP4778821B2 (en) Circuit device for electric vehicle or hybrid vehicle having two direct current sources and control method attached thereto
US9627999B2 (en) Power supply device
CN212579619U (en) Energy supply device for a rail vehicle and rail vehicle
Al-Sheikh et al. Power electronics interface configurations for hybrid energy storage in hybrid electric vehicles
JPH04271209A (en) Power supply regulation circuit for vehicle
RU2721864C1 (en) Vehicle electromotive installation
JP2013090511A (en) Power control unit
Shi et al. Modified dual inverter drive enabling on-board fast charging of electric vehicles
RU2781945C1 (en) Diesel generator starter
US20220410741A1 (en) System for charging vehicle battery using motor driving system
US20220416560A1 (en) System for charging vehicle battery using motor driving system
GB2615870A (en) Electrical vehicle circuitry
KR20130128082A (en) Improved power system of vehicle for power converter structure and control method for the same
CN116409166A (en) Integrated electric drive system and vehicle comprising same
JP2019110655A (en) Power supply system
JP2019110656A (en) Power supply system