RU2781845C1 - Vehicle power supply system - Google Patents

Vehicle power supply system Download PDF

Info

Publication number
RU2781845C1
RU2781845C1 RU2022100277A RU2022100277A RU2781845C1 RU 2781845 C1 RU2781845 C1 RU 2781845C1 RU 2022100277 A RU2022100277 A RU 2022100277A RU 2022100277 A RU2022100277 A RU 2022100277A RU 2781845 C1 RU2781845 C1 RU 2781845C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vehicle
power supply
inverters
converter
rectifiers
Prior art date
Application number
RU2022100277A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Мансуров
Дамир Альмирович Рахимов
Вадим Львович Булатов
Анатолий Евгеньевич Багров
Тамара Николаевна Бабкина
Юрий Николаевич Ковалев
Виталий Геннадьевич Секерин
Константин Максимович Бортов
Денис Яковлевич Губанов
Даниил Григорьевич Гуков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт"
Application granted granted Critical
Publication of RU2781845C1 publication Critical patent/RU2781845C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: automotive industry.
SUBSTANCE: invention relates to electric power plants of a vehicle. The vehicle power supply system contains traction generators, a traction converter, including rectifiers of an alternating current generator, inverters for powering AC traction motors, inverters for powering auxiliary systems of the vehicle or microclimate systems or external consumers. In this case, the rectifiers are made active with the possibility of increasing the voltage, the outputs of which are connected by an internal conductive bus forming a DC network to which the inputs of the inverters are connected. The system also contains a charge-discharge converter of an energy storage device and a converter for the power supply of the vehicle’s on-board network and battery charge. Moreover, the control system is designed with the ability to redistribute the load by controlling the active rectifiers.
EFFECT: reducing the specific fuel consumption and reducing the weight and size parameters of the vehicle power plant.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к областям электротехники, железнодорожного, автомобильного и водного транспорта, в частности - к преобразованию энергии для движения и функционирования транспортного средства.The invention relates to the fields of electrical engineering, railway, road and water transport, in particular to the conversion of energy for the movement and operation of the vehicle.

Из уровня техники известен преобразователь тяговый локомотива из патента РФ 2732816 с датой публикации 22.09.2020. Преобразователь тяговый локомотива содержит источник электропитания, вход которого является входом преобразователя тягового от источника электрической энергии, при этом выход источника питания соединен внутренней токопроводящей шиной с единой промежуточной шиной питания постоянного тока, к которой подключены вход преобразователя частоты, выход которого соединен с обмотками тяговых электродвигателей, вход инвертора, выход которого соединен с обмотками вспомогательных машин либо с внешними нагрузками, кроме того, источник питания, преобразователь частоты, инвертор связаны между собой и с внешней системой управления транспортного средства линией связи.From the prior art, a traction locomotive converter is known from RF patent 2732816 with a publication date of 09/22/2020. The traction locomotive converter contains a power supply, the input of which is the input of the traction converter from the source of electrical energy, while the output of the power supply is connected by an internal conductive bus to a single intermediate DC power bus, to which the input of the frequency converter is connected, the output of which is connected to the windings of the traction motors, inverter input, the output of which is connected to the windings of auxiliary machines or to external loads, in addition, the power source, frequency converter, inverter are connected to each other and to the external control system of the vehicle by a communication line.

Недостатком тягового преобразователя являются большие масса и габариты электрической машины, необходимые для поддержания требуемого для питания потребителей выходного напряжения генератора во всем диапазоне оборотов.The disadvantage of the traction converter is the large mass and dimensions of the electric machine, which are necessary to maintain the generator output voltage required to power the consumers over the entire speed range.

Наиболее близким техническим решением является изобретение «Система электропитания тепловоза», раскрытое в патенте РФ 2744068 с датой публикации 02.03.2021. Система электропитания тепловоза содержит неуправляемый выпрямитель, выполненный на выпрямительных диодах с низким уровнем падения напряжения, а также инверторы для питания электродвигателя переменного тока компрессорной установки и для питания электродвигателей переменного тока вентиляторов тепловоза. Кроме того, система электропитания тепловоза может содержать несколько инверторов, раздельно для питания вспомогательных машин тепловоза и раздельно для внешних потребителей. Система электропитания тепловоза может содержать преобразователь электродинамического торможения.The closest technical solution is the invention "Diesel locomotive power supply system", disclosed in RF patent 2744068 with a publication date of 03/02/2021. The power supply system of the locomotive contains an uncontrolled rectifier made on rectifier diodes with a low level of voltage drop, as well as inverters for powering the AC motor of the compressor unit and for powering the AC motors of the diesel locomotive fans. In addition, the power supply system of the diesel locomotive may contain several inverters, separately for powering the auxiliary machines of the locomotive and separately for external consumers. The locomotive power supply system may contain an electrodynamic braking converter.

Недостатками прототипа является высокое удельное потребление топлива в режиме простоя (ожидания) тепловоза как следствие использования для питания всех нужд локомотива одной мощной дизель-генераторной установки, которая характеризуется высоким удельным расходом топлива на холостом ходу. Следует также отметить в качестве недостатка большие масса и габариты системы, необходимые для поддержания, требуемого для питания потребителей выходного напряжения генератора во всем диапазоне оборотов - как следствие использования неуправляемого выпрямителя.The disadvantages of the prototype is the high specific fuel consumption in the idle mode (standby) of the diesel locomotive as a result of using one powerful diesel generator set to power all the needs of the locomotive, which is characterized by a high specific fuel consumption at idle. It should also be noted as a disadvantage that the large mass and dimensions of the system are necessary to maintain the output voltage of the generator required to power the consumers over the entire speed range - as a result of the use of an uncontrolled rectifier.

Техническими задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются обеспечение возможности для дизельных двигателей транспортного средства при разных условиях эксплуатации (режим холостого хода, средней, повышенной мощности) работать в диапазоне оптимального удельного расхода топлива при одновременном снижении массы и габаритов генератора переменного тока при сохранении постоянного выходного напряжения, необходимого для питания всех потребителей транспортного средства с реализацией режима электрического торможения без использования механического или пневматического тормозов, а также движения транспортного средства за счет накопителя энергии при заглушенных дизельных двигателях. Техническими результатами изобретения являются: - снижение удельного расхода топлива дизельным двигателем транспортного средства;The technical problems to be solved by the claimed invention are to provide the possibility for diesel engines of a vehicle under different operating conditions (idling, medium, high power) to operate in the range of optimal specific fuel consumption while reducing the weight and dimensions of the alternator while maintaining constant output voltage required to power all consumers of the vehicle with the implementation of the electric braking mode without the use of mechanical or pneumatic brakes, as well as the movement of the vehicle due to the energy storage device with the diesel engines turned off. The technical results of the invention are: - reducing the specific fuel consumption of a diesel engine of a vehicle;

- уменьшение массогабаритных параметров дизель-генераторной установки транспортного средства за счет уменьшения массогабаритных параметров генератора переменного тока за счет увеличения его числа пар полюсов;- reduction of the weight and size parameters of the diesel generator set of the vehicle by reducing the weight and size parameters of the alternator by increasing its number of pole pairs;

- реализация режима компрессионного торможения дизельного двигателя;- implementation of the diesel engine compression braking mode;

- реализация режима рекуперативного торможения с накоплением энергии рекуперации в накопителе энергии;- implementation of the regenerative braking mode with the accumulation of recuperation energy in the energy storage device;

- расширение диапазона скорости торможения транспортного средства до нулевого значения;- expansion of the vehicle braking speed range to zero;

- реализация режима запуска дизельного двигателя с вращением от генератора переменного тока, работающего в режиме двигателя;- implementation of the diesel engine start mode with rotation from the alternator operating in the engine mode;

- реализация режима движения транспортного средства за счет накопителя энергии при заглушенных дизельных двигателях;- implementation of the mode of movement of the vehicle due to the energy storage device with diesel engines turned off;

- реализация режима заряда накопителя энергии от внешней электрической сети;- implementation of the mode of charging the energy storage device from an external electrical network;

- реализация режима питания внешних потребителей.- implementation of the power supply regime for external consumers.

Технические результаты обеспечиваются за счет того, что система электропитания транспортного средства содержит по меньшей мере два тяговых генератора, тяговый преобразователь, включающий в себя по меньшей мере два выпрямителя генератора переменного тока, которые преобразуют входное трехфазное напряжение в напряжение постоянного тока на промежуточной шине питания, по меньшей мере два инвертора для преобразования постоянного напряжения в переменное для питания тяговых электродвигателей переменного тока, по меньшей мере два инвертора для преобразования постоянного напряжения в переменное для питания вспомогательных машин транспортного средства или системы микроклимата или внешних потребителей. По меньшей мере два выпрямителя выполнены активными с возможностью повышения напряжения, выходы которых соединены внутренней токопроводящей шиной, образующей сеть постоянного тока, к которой подключены входы инверторов, выход одного из которых соединен с обмотками тяговых электродвигателей переменного тока. Вход инвертора, выход которого соединен с обмотками электродвигателей переменного тока вспомогательных машин (компрессор, вентиляторы) либо с системой микроклимата кабины, либо с внешними потребителями транспортного средства. Кроме того, система содержит зарядно-разрядный преобразователь накопителя энергии и преобразователь электропитания бортовой сети транспортного средства и заряда аккумуляторной батареи, причем система управления выполнена с возможностью перераспределения нагрузки посредством управления выпрямителями активными.The technical results are achieved due to the fact that the vehicle power supply system contains at least two traction generators, a traction converter that includes at least two alternator rectifiers that convert the input three-phase voltage into a DC voltage on the intermediate power bus, at least two inverters for converting direct voltage into alternating current for powering AC traction motors, at least two inverters for converting direct voltage into alternating voltage for powering auxiliary machines of the vehicle or microclimate system or external consumers. At least two rectifiers are made active with the possibility of increasing the voltage, the outputs of which are connected by an internal conductive bus forming a DC network, to which the inverter inputs are connected, the output of one of which is connected to the windings of the AC traction motors. Inverter input, the output of which is connected to the windings of AC motors of auxiliary machines (compressor, fans) or to the cab microclimate system, or to external consumers of the vehicle. In addition, the system contains a charge-discharge converter of the energy storage and a power converter for the on-board network of the vehicle and battery charge, and the control system is configured to redistribute the load by controlling the active rectifiers.

Система электропитания транспортного средства может содержать инвертор электродвигателей переменного тока вспомогательных машин, выполненный двунаправленным, при этом вход инвертора подключен к внешней сети, а выход к сети постоянного тока, что позволяет реализовать режим заряда накопителя энергии от внешней сети.The power supply system of the vehicle may contain an inverter of AC motors of auxiliary machines, made bidirectional, while the input of the inverter is connected to the external network, and the output to the DC network, which makes it possible to implement the mode of charging the energy storage device from the external network.

Система электропитания транспортного средства может содержать активные выпрямители, инверторы, преобразователь питания бортовой сети выполнены с возможностью управления и защиты собственного канала питания, самодиагностирования и обмена диагностическими сообщениями между собой.The vehicle power supply system may contain active rectifiers, inverters, on-board network power converter designed to control and protect its own power channel, self-diagnose and exchange diagnostic messages with each other.

Кроме того, активные выпрямители выполнены с возможностью взаимодействия с по меньшей мере двумя генераторами переменного тока, связанными между собой, так как находятся под общей нагрузкой.In addition, the active rectifiers are designed to interact with at least two alternators connected to each other, as they are under a common load.

В качестве входного преобразователя при питании от внешней сети, для питания сети постоянного тока используется инвертор вспомогательных машин, системы микроклимата, внешних потребителей, который может работать в обратном направлении, т.е. в режиме выпрямителя, при этом вход выпрямителя подключен к внешней сети, а выход к сети постоянного тока.As an input converter when powered from an external network, an inverter of auxiliary machines, a microclimate system, external consumers is used to power the DC network, which can work in the opposite direction, i.e. in rectifier mode, while the rectifier input is connected to the external network, and the output is connected to the DC network.

Активные выпрямители, инверторы, преобразователь питания бортовой сети могут быть выполнены с возможностью управления и защиты собственного канала питания, самодиагностирования и способностью обмена диагностическими сообщениями.Active rectifiers, inverters, on-board power supply converter can be made with the ability to control and protect their own power channel, self-diagnosis and the ability to exchange diagnostic messages.

Использование по меньшей мере двух генераторов переменного тока и системы управления транспортного средства позволяет, в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства (холостой ход, режим средней, повышенной мощности) и текущей нагрузки задействовать то количество генераторов переменного тока, которое необходимо для обеспечения требующейся на данный момент мощности, а также перераспределять нагрузку между задействованными генераторами переменного тока таким образом, чтобы дизельные двигатели, вращающие роторы генераторов, работали в диапазоне своих оптимальных режимов - это приводит к снижению удельного расхода и экономии топлива.The use of at least two alternators and the vehicle control system allows, depending on the operating conditions of the vehicle (idling, medium, high power mode) and the current load, to use the number of alternators that is necessary to provide the currently required power, as well as to redistribute the load between the involved alternators in such a way that the diesel engines rotating the rotors of the generators operate in the range of their optimal modes - this leads to a decrease in specific consumption and fuel economy.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы электропитания транспортного средства.In FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle power supply system.

Источником энергии для системы электропитания транспортного средства может быть дизельный двигатель или дизельные двигатели. Также система электропитания транспортного средства способна получать электропитание от накопителя электрической энергии (аккумуляторная батарея, конденсатор или суперконденсатор) или от внешней электросети. Возможно совместное использование источников энергии, либо раздельное.The power source for the vehicle power supply system may be a diesel engine or diesel engines. Also, the vehicle power supply system is capable of receiving power from an electrical energy storage device (battery, capacitor or supercapacitor) or from an external power supply. Sharing of energy sources, or separate is possible.

Система 1 электропитания транспортного средства содержит по меньшей мере два генератора переменного тока 2, входы которых являются входами системы электропитания транспортного средства при получении энергии от дизельного двигателя, зарядно-разрядный преобразователь 3, вход которого является входом системы электропитания транспортного средства при получении электропитания от накопителя электрической энергии, инвертор 4, который работает в режиме выпрямителя и вход которого является входом системы электропитания транспортного средства при получении электропитания от электросети. При этом выходы генераторов переменного тока соединены с входами выпрямителей активных 5. При этом выходы выпрямителей активных 5, инверторов 4 и заря дно-разрядного преобразователя 3 соединены внутренними токопроводящими шинами в единую промежуточную шину питания постоянного тока 6, к которой подключены инверторы 7, выходы которых соединены с обмотками тяговых электродвигателей переменного тока, инверторы 4, выходы которых соединены с обмотками электродвигателей вспомогательных машин или с системой микроклимата или с внешними потребителями, преобразователь электропитания 8, выход которого соединен с потребителями бортовой сети транспортного средства и/или бортовой аккумуляторной батареей.The vehicle power supply system 1 contains at least two alternators 2, the inputs of which are the inputs of the vehicle power supply system when receiving energy from the diesel engine, the charge-discharge converter 3, the input of which is the input of the vehicle power supply system when receiving power from the electric storage energy, inverter 4, which operates in the rectifier mode and whose input is the input of the vehicle's power supply system when receiving power from the mains. In this case, the outputs of the alternators are connected to the inputs of the active rectifiers 5. At the same time, the outputs of the active rectifiers 5, inverters 4 and charge-discharge converter 3 are connected by internal conductive buses into a single intermediate DC power bus 6, to which inverters 7 are connected, the outputs of which connected to the windings of AC traction motors, inverters 4, the outputs of which are connected to the windings of electric motors of auxiliary machines or to the microclimate system or to external consumers, the power supply converter 8, the output of which is connected to the consumers of the vehicle's on-board network and / or the on-board battery.

Зарядно-разрядный преобразователь 3, инверторы 4, выпрямители активные 5, инверторы 7, преобразователь электропитания 8, модуль охлаждения 9 связаны между собой и с внешней системой управления транспортного средства линией связи 10.Charge-discharge converter 3, inverters 4, active rectifiers 5, inverters 7, power converter 8, cooling module 9 are connected to each other and to the external control system of the vehicle by a communication line 10.

Активные выпрямители 5 и инверторы 7 образуют тяговый преобразователь 11. Активные выпрямители 5, инверторы 4, 7, преобразователь электропитания 8 и модуль охлаждения 9 содержат систему внутренней диагностики и систему автоматического регулирования выходных параметров и передают результаты диагностики в систему управления транспортного средства по линии связи 10 за счет программного обеспечения, выполняющего программный контроль.Active rectifiers 5 and inverters 7 form a traction converter 11. Active rectifiers 5, inverters 4, 7, power converter 8 and cooling module 9 contain an internal diagnostic system and an automatic control system for output parameters and transmit the diagnostic results to the vehicle control system via communication line 10 due to software that performs program control.

Система электропитания транспортного средства содержит модуль охлаждения 9, который выполнен с воздушным охлаждением или с принудительным воздушным охлаждением с замкнутыми жидкостными контурами.The power supply system of the vehicle contains a cooling module 9, which is air-cooled or forced air-cooled with closed liquid circuits.

Система электропитания транспортного средства работает следующим образом.The power supply system of the vehicle works as follows.

При использовании в качестве источника энергии дизельного двигателя система 1 управления транспортного средства подает команду на запуск одного или нескольких дизельных двигателей вращающих валы генераторов переменного тока 2. Необходимое количество задействованных генераторов переменного тока 2 определяется с помощью программного обеспечения исходя из текущих условий работы транспортного средства. Дизельный двигатель может запускаться со своего стартера, либо, посредством активного выпрямителя 5, в качестве стартера может выступать генератор переменного тока (выполняет функцию стартер-генератора), при этом энергия берется от бортовой аккумуляторной батареи, напряжение аккумуляторной батареи поступает на вход управляемого выпрямителя, который в режиме инвертора преобразует его в трехфазное напряжение питания генератора, генератор в режиме двигателя вращает коленчатый вал дизельного двигателя, дизельный двигатель при этом запускается. Дизельный двигатель вращает вал (ротор) генератора переменного тока, генератор переменного тока вырабатывает трехфазное переменное напряжение, поступающее на вход активного выпрямителя 5, который преобразует его в напряжение постоянного тока и подает на внутреннюю токопроводящую шину 6. Активные выпрямители 5, выполненные с возможностью повышения напряжения, обеспечивают постоянство выходного напряжения в токопроводящей шине 6 вне зависимости от частоты вращения вала (ротора) генератора переменного тока 2.When using a diesel engine as a power source, the vehicle control system 1 commands the start of one or more diesel engines rotating the alternators 2. The required number of alternators 2 involved is determined using software based on the current operating conditions of the vehicle. The diesel engine can be started from its starter, or, by means of active rectifier 5, an alternating current generator can act as a starter (acts as a starter-generator), while energy is taken from the on-board battery, the battery voltage is supplied to the input of a controlled rectifier, which in inverter mode, converts it into a three-phase generator supply voltage, the generator in engine mode rotates the crankshaft of the diesel engine, while the diesel engine starts. The diesel engine rotates the shaft (rotor) of the alternator, the alternator generates a three-phase alternating voltage supplied to the input of the active rectifier 5, which converts it into a DC voltage and supplies it to the internal conductive bus 6. Active rectifiers 5, made with the possibility of increasing the voltage , ensure the constancy of the output voltage in the conductive bus 6, regardless of the speed of the shaft (rotor) of the alternator 2.

В случае, если от тягового преобразователя 11 поступает информация о необходимости увеличения мощности, система управления транспортного средства по линии связи 10 подает команду на запуск последующих дизельных двигателей или команду на использование накопителя энергии и, с помощью программного обеспечения, распределяет нагрузку между задействованными дизельными двигателями и накопителем энергии таким образом, чтобы дизельные двигатели находились в режимах работы с наилучшим удельным потреблением топлива. За счет перераспределения нагрузки, а также включения и отключения дизельных двигателей реализуется возможность регулировать удельный расход топлива, следствием чего является экономия топлива.In the event that information is received from the traction converter 11 about the need to increase power, the vehicle control system via the communication line 10 gives a command to start subsequent diesel engines or a command to use the energy storage device and, using software, distributes the load between the involved diesel engines and energy storage in such a way that diesel engines are in operating modes with the best specific fuel consumption. By redistributing the load, as well as switching on and off diesel engines, it is possible to regulate the specific fuel consumption, resulting in fuel economy.

При использовании в качестве источника энергии внешней сети (внешняя промышленная сеть переменного тока 380 В) входное напряжение внешней сети поступает на вход инвертора 4, работающего в режиме выпрямителя, который преобразует его в напряжение постоянного тока и выдает на внутреннюю токопроводящую шину 6.When used as an energy source of an external network (external industrial AC network 380 V), the input voltage of the external network is fed to the input of the inverter 4 operating in the rectifier mode, which converts it into a DC voltage and outputs it to the internal conductive bus 6.

При использовании в качестве источника энергии накопителя энергии напряжение накопителя энергии поступает на вход зарядно-разрядного преобразователя 3, который преобразует его в напряжение постоянного тока требуемого уровня и выдает на внутреннюю токопроводящую шину 6. При этом возможен режим движения транспортного средства от накопителя энергии при заглушенных дизельных двигателях.When using an energy storage device as an energy source, the voltage of the energy storage device is supplied to the input of the charge-discharge converter 3, which converts it into a DC voltage of the required level and outputs it to the internal conductive bus 6. In this case, the vehicle can move from the energy storage device with diesel engines turned off. engines.

При заряде накопителя энергии зарядно-разрядный преобразователь 3 обеспечивает преобразование напряжения постоянного тока внутренней токопроводящей шины 6 в необходимые напряжение и ток для заряда накопителя энергии. В этом случае энергия для питания токопроводящей шины 6 поступает от внешней электросети через инвертор 4, либо при режиме рекуперативного торможения от тяговых электродвигателей работающих в режиме генераторов через инверторы 7, либо от дизельных двигателей через генераторы переменного тока 2 и активные выпрямители 5.When charging the energy storage device, the charge-discharge converter 3 converts the DC voltage of the internal conductive bus 6 into the required voltage and current for charging the energy storage device. In this case, the energy to power the conductive bus 6 comes from the external power grid through the inverter 4, or in the regenerative braking mode from traction motors operating in the generator mode through inverters 7, or from diesel engines through alternators 2 and active rectifiers 5.

Тяговый преобразователь 11, за счет использования активных выпрямителей 5, обеспечивает управление тяговыми электродвигателями переменного тока для обеспечения максимизации силы тяги и обеспечения тяговой характеристики транспортного средства во всем диапазоне скоростей (тем самым осуществляется расширение диапазона скорости торможения транспортного средства до нулевого значения), а также возможность рекуперации электрической энергии при торможении. В режиме рекуперативного торможения инверторы 7 направляют электроэнергию, вырабатываемую тяговыми электродвигателями при торможении, на внутреннюю токопроводящую шину 6, откуда энергия, преобразуемая инверторами 4 и преобразователями питания 8, расходуется на питание вспомогательных машин собственные нужды транспортного средства, либо, преобразуемая зарядно-разрядным преобразователем 3, направляется на заряд накопителя энергии, либо перенаправляется активными выпрямителями 5 на генераторы переменного тока 2, работающие в режиме электродвигателя, которые в свою очередь вращают валы дизельных двигателей, которые по команде системы управления транспортного средства работают в режиме компрессорного торможения, при этом топливо перестает подаваться в камеры сгорания дизельного двигателя и механическая энергия вращения коленчатого вала, поступающая от генераторов переменного тока, преобразуется в дизельном двигателе в тепловую. Тепловая энергия частично сдувается системой охлаждения дизельного двигателя, частично выпускается в окружающее пространство транспортного средства через выхлопную систему.Traction converter 11, through the use of active rectifiers 5, provides control of AC traction motors to maximize traction and ensure the traction characteristics of the vehicle over the entire speed range (thereby expanding the range of vehicle braking speed to zero), as well as the possibility recovery of electrical energy during braking. In the regenerative braking mode, the inverters 7 direct the electricity generated by the traction motors during braking to the internal conductive bus 6, from where the energy converted by the inverters 4 and power converters 8 is used to power auxiliary machines for the vehicle’s own needs, or converted by the charge-discharge converter 3 , is sent to charge the energy storage device, or is redirected by active rectifiers 5 to alternators 2 operating in the electric motor mode, which in turn rotate the shafts of diesel engines, which, at the command of the vehicle control system, operate in the compressor braking mode, while the fuel stops being supplied into the combustion chambers of the diesel engine and the mechanical energy of the crankshaft rotation coming from the alternators is converted into heat in the diesel engine. Thermal energy is partly blown off by the diesel engine cooling system, partly released into the vehicle environment through the exhaust system.

Инверторы 4 обеспечивают преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное для питания вспомогательных машин транспортного средства (электродвигателей переменного тока, компрессора и вентиляторов), питание системы микроклимата кабины, питание внешних потребителей и их защиту в процессе его работы.Inverters 4 provide conversion of direct voltage into three-phase alternating voltage for powering vehicle auxiliary machines (AC motors, compressor and fans), powering the cab microclimate system, powering external consumers and protecting them during its operation.

Преобразователь электропитания 8 бортовой сети транспортного средства обеспечивает питание бортовой сети и заряда бортовой аккумуляторной батареи.The power supply converter 8 of the onboard network of the vehicle provides power to the onboard network and charge the onboard battery.

Использование нескольких инверторов 4 для питания вспомогательных машин, системы микроклимата кабины и внешних потребителей позволяет производить раздельное управление нагрузками. Также это позволяет использовать силовую установку транспортного средства как электростанцию для питания потребителей промышленной сети, например электроинструмента ремонтной бригады, либо отопления и освещения.The use of several inverters 4 to power auxiliary machines, the cabin microclimate system and external consumers allows for separate control of loads. It also allows you to use the power plant of the vehicle as a power plant to power consumers of the industrial network, for example, power tools of the repair team, or heating and lighting.

Система электропитания транспортного средства должна содержать модуль охлаждения 9, который обеспечивает необходимый тепловой режим составляющих элементов.The power supply system of the vehicle must contain a cooling module 9, which provides the necessary thermal conditions of the constituent elements.

Система электропитания транспортного средства по линии связи 10 производит взаимодействие с системой управления транспортного средства, получает из нее, в зависимости от режима работы транспортного средства, уставки величин токов и напряжений, которые необходимо подать на подключенные нагрузки или уставки величины силы тяги, по которым производит управление тяговыми электродвигателями, а также передает в систему управления транспортного средства диагностическую информацию, полученную в результате самодиагностики и диагностики подключенного оборудования.The power supply system of the vehicle through the communication line 10 interacts with the vehicle control system, receives from it, depending on the mode of operation of the vehicle, the settings for the values of currents and voltages that must be applied to the connected loads or the settings for the value of the traction force, which controls traction motors, and also transmits to the vehicle control system diagnostic information obtained as a result of self-diagnosis and diagnostics of connected equipment.

Claims (4)

1. Система электропитания транспортного средства, содержащая по меньшей мере два тяговых генератора, тяговый преобразователь, включающий в себя по меньшей мере два выпрямителя генератора переменного тока, которые преобразуют входное трехфазное напряжение в напряжение постоянного тока на промежуточной шине питания, по меньшей мере два инвертора для преобразования постоянного напряжения в переменное для питания тяговых электродвигателей переменного тока, по меньшей мере два инвертора для преобразования постоянного напряжения в переменное для питания вспомогательных машин транспортного средства или системы микроклимата или внешних потребителей, отличающаяся тем, что по меньшей мере два выпрямителя выполнены активными с возможностью повышения напряжения, выходы которых соединены внутренней токопроводящей шиной, образующей сеть постоянного тока, к которой подключены входы инверторов, выходы которых соединены с обмотками тяговых электродвигателей переменного тока, входы инверторов, выходы которых соединены с обмотками электродвигателей переменного тока вспомогательных машин либо с системой микроклимата кабины, либо с внешними потребителями транспортного средства, кроме того содержит зарядно-разрядный преобразователь накопителя энергии и преобразователь электропитания бортовой сети транспортного средства и заряда аккумуляторной батареи, причем система управления выполнена с возможностью перераспределения нагрузки посредством управления выпрямителями активными.1. A vehicle power supply system comprising at least two traction generators, a traction converter including at least two alternator rectifiers that convert an input three-phase voltage into a DC voltage on an intermediate power bus, at least two inverters for converting direct voltage into alternating current for powering AC traction motors, at least two inverters for converting direct voltage into alternating voltage for powering auxiliary machines of the vehicle or microclimate system or external consumers, characterized in that at least two rectifiers are made active with the possibility of increasing voltage, the outputs of which are connected by an internal conductive bus, forming a DC network, to which the inputs of the inverters are connected, the outputs of which are connected to the windings of the AC traction motors, the inputs of the inverters, the outputs of the which are connected to the windings of AC electric motors of auxiliary machines either with the cabin microclimate system or with external consumers of the vehicle, in addition, it contains a charge-discharge converter of the energy storage device and a converter of the power supply of the on-board network of the vehicle and the battery charge, moreover, the control system is made with the possibility of redistribution loads by controlling active rectifiers. 2. Система электропитания транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что содержит инвертор электродвигателей переменного тока вспомогательных машин, выполненный двунаправленным, при этом вход инвертора подключен к внешней сети, а выход - к сети постоянного тока.2. The vehicle power supply system according to claim 1, characterized in that it contains an inverter of AC electric motors of auxiliary machines, made bidirectional, while the input of the inverter is connected to an external network, and the output is connected to a DC network. 3. Система электропитания транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что активные выпрямители, инверторы, преобразователь питания бортовой сети выполнены с возможностью управления и защиты собственного канала питания, самодиагностирования и обмена диагностическими сообщениями между собой.3. The vehicle power supply system according to claim 1, characterized in that the active rectifiers, inverters, on-board network power converter are configured to control and protect their own power channel, self-diagnose and exchange diagnostic messages with each other. 4. Система электропитания транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что активные выпрямители выполнены с возможностью взаимодействия с по меньшей мере двумя генераторами переменного тока, связанных между собой, так как находятся под общей нагрузкой.4. The vehicle power supply system according to claim 1, characterized in that the active rectifiers are configured to interact with at least two alternators connected to each other, since they are under a common load.
RU2022100277A 2022-01-10 Vehicle power supply system RU2781845C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781845C1 true RU2781845C1 (en) 2022-10-18

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014006065A2 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Bombardier Transportation Gmbh Supply of electric traction motors and additional electric auxiliary systems of a rail vehicle with electrical energy
RU2612075C1 (en) * 2015-12-18 2017-03-02 Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Locomotive traction converter
RU2732816C1 (en) * 2019-11-19 2020-09-22 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" Traction converter of locomotive
RU2744068C1 (en) * 2020-07-20 2021-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" Diesel locomotive power supply system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014006065A2 (en) * 2012-07-03 2014-01-09 Bombardier Transportation Gmbh Supply of electric traction motors and additional electric auxiliary systems of a rail vehicle with electrical energy
RU2612075C1 (en) * 2015-12-18 2017-03-02 Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Locomotive traction converter
RU2732816C1 (en) * 2019-11-19 2020-09-22 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" Traction converter of locomotive
RU2744068C1 (en) * 2020-07-20 2021-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" Diesel locomotive power supply system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7812555B2 (en) Electric powertrain system having bidirectional DC generator
US7304445B2 (en) Locomotive power train architecture
US7309929B2 (en) Locomotive engine start method
US8115334B2 (en) Electrically driven power take-off system and method of manufacturing same
RU2389618C2 (en) Hybrid power plant (versions) and control method of hybrid power plant power (versions)
US8525492B2 (en) Electric power generation system with multiple alternators driven by a common prime mover
US7723932B2 (en) Propulsion system
US20030048651A1 (en) Systems and methods for boosting dc link voltage in turbine generators
WO2008137247A2 (en) Method of operating propulsion system
US9637007B2 (en) Supplying electric traction motors of a rail vehicle with electrical energy using a plurality of internal combustion engines
US11554875B2 (en) Method of electrically powering an electricity network, and an electrical architecture
RU2623643C1 (en) Method of regulating the voltage in gas turbine - generator system for power supply of electrical drives of a vehicle
JP2005073467A (en) Hybrid vehicle system
RU2612075C1 (en) Locomotive traction converter
US20160194009A1 (en) Integrated traction system for locomotives
RU2781845C1 (en) Vehicle power supply system
JP2013517405A5 (en)
KR20090057493A (en) Charge control apparatus for high voltage battery
RU2743391C1 (en) Electric power generation system and operating method of power generation system
RU2612066C1 (en) Locomotive traction converter
RU2732816C1 (en) Traction converter of locomotive
RU2744068C1 (en) Diesel locomotive power supply system
EP1311744A1 (en) Energy conversion system and method for operating the same
RU161668U1 (en) DEVICE FOR TRANSMISSION OF ELECTRIC ENERGY TO ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION OF VEHICLE
RU164537U1 (en) ELECTRIC STARTER STARTING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE