RU2726846C1 - Asynchronous traction drive control device - Google Patents

Asynchronous traction drive control device Download PDF

Info

Publication number
RU2726846C1
RU2726846C1 RU2019104007A RU2019104007A RU2726846C1 RU 2726846 C1 RU2726846 C1 RU 2726846C1 RU 2019104007 A RU2019104007 A RU 2019104007A RU 2019104007 A RU2019104007 A RU 2019104007A RU 2726846 C1 RU2726846 C1 RU 2726846C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
series
control device
asynchronous
asynchronous traction
capacitor
Prior art date
Application number
RU2019104007A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Александрович Мнацаканов
Original Assignee
Валерий Александрович Мнацаканов
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 Валерий Александрович Мнацаканов filed Critical Валерий Александрович Мнацаканов
Priority to RU2019104007A priority Critical patent/RU2726846C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2726846C1 publication Critical patent/RU2726846C1/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
    • 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
    • H02M7/53—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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/538—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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
    • 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

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: asynchronous traction drive control device relates to electrical engineering and can be used in electric rolling stock with asynchronous and synchronous traction motors, as well as with DC motors, in particular, on electric trains and electric locomotives. Technical result is achieved by the fact that a bridge is connected to the power supply from series-parallel connected transistors shunted by diodes, in series connected throttles are connected in diagonal of bridge, and common point of capacitor and inverter is connected to middle point of series-connected throttles.EFFECT: technical result is increase in traction power of rolling stock when operating on direct current circuits, as well as its reliability and cost effectiveness.1 cl, 1 dwg

Description

Предложенное Устройство управления асинхронным тяговым приводом относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе с асинхронными тяговыми двигателями, работающем на контактной сети постоянного тока, в частности на двухсистемных высокоскоростных электропоездах и электровозах.The proposed asynchronous traction drive control device belongs to the field of electrical engineering and can be used on electric rolling stock with asynchronous traction motors operating on a direct current contact network, in particular, on two-system high-speed electric trains and electric locomotives.

Прототипом предполагаемого изобретения является силовая схема двухсистемного высокоскоростного электропоезда ЭВС2 «Сапсан», предназначенного для работы от тяговых сетях переменного тока 25 кВ, 50 Гц и постоянного тока 3 кВ (The EMU PAGES Профессионально об электропоездах).The prototype of the proposed invention is the power circuit of the two-system high-speed electric train EVS2 "Sapsan", designed to operate from traction networks of alternating current 25 kV, 50 Hz and direct current 3 kV (The EMU PAGES Professional about electric trains).

Недостатками известного устройства является недостаточная мощность тяги при работе подвижного состава на сетях 3 кВ постоянного тока и невозможность ее повысить за счет увеличения напряжения в контактной сети, например, с 3 до 6 кВ, поскольку инвертор и тяговые асинхронные двигатели рассчитаны на напряжение 3 кВ. Поэтому приходится устанавливать на подвижной состав дополнительное электрооборудование переменного тока - трансформатор и четырехквадрантный преобразователь, которые питаются от сети 25 кВ, 50 Гц относительно небольшим током, преобразуют переменное напряжение 25 кВ в постоянное напряжение 3 кВ с требуемым уровнем тока, подаются его на инверторы и асинхронные тяговые двигатели подвижного состава и таким образом повышают мощность его тяги. В результате подвижной состав становится двухсистемным и на нем появляется второй комплект электрооборудования. Это снижает надежность и экономичность его работы.The disadvantages of the known device are the insufficient traction power when the rolling stock is operating on 3 kV DC networks and the impossibility of increasing it by increasing the voltage in the contact network, for example, from 3 to 6 kV, since the inverter and asynchronous traction motors are designed for a voltage of 3 kV. Therefore, it is necessary to install additional AC electrical equipment on the rolling stock - a transformer and a four-quadrant converter, which are powered from a 25 kV, 50 Hz network with a relatively small current, convert an alternating voltage of 25 kV into a DC voltage of 3 kV with the required current level, supply it to inverters and asynchronous traction motors of the rolling stock and thus increase its traction power. As a result, the rolling stock becomes two-system and a second set of electrical equipment appears on it. This reduces the reliability and efficiency of its operation.

Цель предполагаемого изобретения - повышение мощности тяги подвижного состава при работе на сетях постоянного тока, а также повышение его надежности и экономичности.The purpose of the proposed invention is to increase the traction power of the rolling stock when operating on DC networks, as well as to increase its reliability and efficiency.

Устройство управления асинхронным тяговым приводом, содержащее источник питания постоянного тока 1, к которому через последовательно соединенные дроссели 2, 3 подключен конденсатор 4, параллельно которому подключен инвертор 5, управляющий асинхронными тяговыми двигателями 6, отличающееся тем, что к источнику питания 1 подключен мост из последовательно-параллельно соединенных транзисторов 7, 8, 9, 10, шунтированных диодами, последовательно соединенные дроссели 2, 3 включены в диагональ моста, а общая точка конденсатора 4 и инвертора 5 подключена к средней точке последовательно соединенных дросселей 2, 3.An asynchronous traction drive control device containing a DC power supply 1, to which a capacitor 4 is connected through series-connected chokes 2, 3, in parallel to which an inverter 5 is connected, which controls asynchronous traction motors 6, characterized in that a bridge from series - parallel-connected transistors 7, 8, 9, 10, shunted by diodes, series-connected chokes 2, 3 are included in the diagonal of the bridge, and the common point of capacitor 4 and inverter 5 is connected to the midpoint of series-connected chokes 2, 3.

Силовая схемы устройства управления асинхронным тяговым приводом представлена на Рис. 1. Она работает следующим образом.The power circuit of the asynchronous traction drive control device is shown in Fig. 1. It works as follows.

В режимах тяги поочередно отпираются транзисторы 7 и 8. При отпирании транзистора 7 конденсатор 4 заряжается от источника питания 1 через дроссель 2 по контуру 1-7-2-4-1. При запирании транзистора 7 ток дросселя 2 замыкается по контуру 2-4-10-2.In traction modes, transistors 7 and 8 are alternately unlocked. When the transistor 7 is unlocked, the capacitor 4 is charged from the power supply 1 through the choke 2 along the 1-7-2-4-1 circuit. When the transistor 7 is turned off, the current of the choke 2 is closed along the circuit 2-4-10-2.

При отпирании транзистора 8 конденсатор 4 заряжается от источника питания 1 по контуру 1-8-3-4-1. При запирании транзистора 8 ток дросселя 3 замыкается по контуру 3-4-9-3. Транзисторы 7 и 8 работают поочередно на несущей частоте со скважностью 0,5 каждый. При этом напряжение на конденсаторе 4 составляет 50% от напряжения источника питания 1. Таким образом, при напряжении источника питания 1, например, 6 кВ инвертор 5 и тяговый асинхронный двигатель 6 питаются напряжением 3 кВ и током, который в два раза превышает ток источника питания 1. В результате мощность асинхронного тягового привода подвижного состава повышается в 2 раза.When the transistor 8 is unlocked, the capacitor 4 is charged from the power source 1 along the circuit 1-8-3-4-1. When the transistor 8 is turned off, the current of the choke 3 is closed along the 3-4-9-3 circuit. Transistors 7 and 8 operate alternately at a carrier frequency with a duty cycle of 0.5 each. In this case, the voltage across the capacitor 4 is 50% of the voltage of the power source 1. Thus, at a voltage of the power source 1, for example, 6 kV, the inverter 5 and the traction induction motor 6 are powered by a voltage of 3 kV and a current that is twice the current of the power source 1. As a result, the power of the asynchronous traction drive of the rolling stock is doubled.

В режимах электрического (рекуперативного) торможения асинхронные тяговые двигатели 6 через инвертор 5 направляют энергию торможения в конденсатор 4, который заряжается. Одновременно с этим поочередно отпираются транзисторы 9 и 10. При отпирании транзистора 9 энергия, накопленная в конденсаторе 4, вызывает ток, который замыкается по контуру 4-3-9-4 и передает энергию конденсатора дросселю 3. При запирании транзистора 9 энергия, накопленная в дросселе 3, передается в источник питания 1 по контуру 3-8-1-4-3. При отпирании транзистора 10 возникает ток в контуре 4-2-10-4 и конденсатор 4 передает свою энергию дросселю 2. При запирании транзистора 10 возникает ток по контуру 2-7-1-4-2 и энергия дросселя 2 поступает в источник питания 1. В случае необходимости энергия торможения подвижного состава может быть погашена в тормозных реостатах (на схеме не показаны).In the modes of electric (regenerative) braking, asynchronous traction motors 6 through the inverter 5 direct the braking energy to the capacitor 4, which is charged. At the same time, transistors 9 and 10 are alternately unlocked. When the transistor 9 is unlocked, the energy stored in the capacitor 4 causes a current that closes along the 4-3-9-4 circuit and transfers the capacitor energy to the choke 3. When the transistor 9 is turned off, the energy stored in throttle 3, is transmitted to power supply 1 along the loop 3-8-1-4-3. When the transistor 10 is unlocked, a current occurs in the 4-2-10-4 circuit and the capacitor 4 transfers its energy to the choke 2. When the transistor 10 is turned off, a current occurs along the 2-7-1-4-2 circuit and the energy of the choke 2 enters the power source 1 If necessary, the braking energy of the rolling stock can be extinguished in brake rheostats (not shown in the diagram).

Следует отметить, что, представленная схемотехника дает возможность многократно повышать напряжение и мощность тяги подвижного состава, сохраняя при этом напряжение 3 кВ на инверторе 5 и асинхронных тяговых двигателях 6.It should be noted that the presented circuitry makes it possible to multiply the voltage and traction power of the rolling stock, while maintaining the voltage of 3 kV on the inverter 5 and asynchronous traction motors 6.

Claims (2)

1. Устройство управления асинхронным тяговым приводом, содержащее источник питания постоянного тока, к которому через последовательно соединенные дроссели подключен конденсатор, параллельно которому подключен инвертор, управляющий асинхронными тяговыми двигателями, отличающееся тем, что к источнику питания подключен мост из последовательно-параллельно соединенных транзисторов, шунтированных диодами, последовательно соединенные дроссели включены в диагональ моста, а общая точка конденсатора и инвертора подключена к средней точке последовательно соединенных дросселей.1. A control device for an asynchronous traction drive, containing a DC power source, to which a capacitor is connected through series-connected chokes, in parallel with which an inverter is connected, which controls asynchronous traction motors, characterized in that a bridge of series-parallel connected transistors, shunted diodes, series-connected chokes are included in the diagonal of the bridge, and the common point of the capacitor and the inverter is connected to the midpoint of the series-connected chokes. 2. Устройство управления асинхронным тяговым приводом по п. 1, отличающееся тем, что последовательно соединенные дроссели выполнены на общем сердечнике и являются магнитно-связанными.2. A control device for an asynchronous traction drive according to claim 1, characterized in that the series-connected chokes are made on a common core and are magnetically coupled.
RU2019104007A 2019-02-13 2019-02-13 Asynchronous traction drive control device RU2726846C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104007A RU2726846C1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Asynchronous traction drive control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104007A RU2726846C1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Asynchronous traction drive control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2726846C1 true RU2726846C1 (en) 2020-07-16

Family

ID=71616476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104007A RU2726846C1 (en) 2019-02-13 2019-02-13 Asynchronous traction drive control device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2726846C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2027616C1 (en) * 1991-06-05 1995-01-27 Малое научно-техническое внедренческое государственное предприятие "Асинхрон" Traction electric drive of electric locomotive
US5587891A (en) * 1992-06-04 1996-12-24 Hitachi, Ltd. Electric power converting apparatus
RU2167071C1 (en) * 2000-09-21 2001-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" Electric energy converter
RU39763U1 (en) * 2004-04-06 2004-08-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR
RU2646683C1 (en) * 2016-10-26 2018-03-06 Александр Семенович Сердечный High speed electric train, energy-saving, ecologically pure and safe for people

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2027616C1 (en) * 1991-06-05 1995-01-27 Малое научно-техническое внедренческое государственное предприятие "Асинхрон" Traction electric drive of electric locomotive
US5587891A (en) * 1992-06-04 1996-12-24 Hitachi, Ltd. Electric power converting apparatus
RU2167071C1 (en) * 2000-09-21 2001-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" Electric energy converter
RU39763U1 (en) * 2004-04-06 2004-08-10 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR
RU2646683C1 (en) * 2016-10-26 2018-03-06 Александр Семенович Сердечный High speed electric train, energy-saving, ecologically pure and safe for people

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2175918C2 (en) Method of and device for direct voltage supply of traction system
Youssef et al. Design and development of an efficient multilevel DC/AC traction inverter for railway transportation electrification
KR102380810B1 (en) On-board bi-directional AC fast charger for electric vehicles
US5546295A (en) Electrical power converter, power supply, and inverter with series-connected switching circuits
CN102195411A (en) Electrical machines with integrated power and control and including a current source inverter
RU2385237C1 (en) Converting system
JP3650676B2 (en) Voltage drop device and device for asynchronous drive fed by single phase circuit including the device
US4641234A (en) A-C or D-C to D-C converter for dual current locomotives with D-C motors
RU2726846C1 (en) Asynchronous traction drive control device
RU2475374C2 (en) Method of increasing power factor in regenerative braking of ac electric locomotive and device to this end
RU2458452C2 (en) Method to increase power ratio in recuperative braking of electric locomotive and device for its realisation
JPS6323566A (en) Method and apparatus for feeding electric power to dc source
RU125787U1 (en) HIGH-FREQUENCY INVERSIBLE DC CONVERTER WITH HIGH FREQUENCY INVERTER-TRANSFORMER
RU124454U1 (en) AUTONOMOUS POWER SUPPLY SYSTEM
RU57990U1 (en) DEVICE FOR CONTROL OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR
John et al. The Concept of Power Electronic Traction Transformer For Indian Railway
RU2717966C1 (en) Static voltage converter
Nagamani et al. Design and Analysis of Traction Drive System for Hybrid Locomotives using 5-phase Permanent Magnet Synchronous Motors as Traction Motors
RU2758532C1 (en) Electric power supply for training devices of railway automation
RU184526U1 (en) OFFLINE POWER SUPPLY
Deng et al. Development of a compact 60kW three-phase asymmetry half-bridge power convertor with specifically designed busbar for switched reluctance machines
RU117744U1 (en) CONVERTER
Kale et al. DC to DC Converters and Its Application for Railway System-A Review
RU2384424C2 (en) Traction drive
RU2465710C2 (en) Active device for compensation of harmonic currents