RU73566U1

RU73566U1 - Power semiconductor converter for diesel locomotive powered by three-phase alternating current from a synchro diesel generator with a vertical air cooling system

Info

Publication number: RU73566U1
Application number: RU2008103567/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Иванов; Николай Иванович Мишин; Сергей Анатольевич Варламов; Наталья Николаевна Колгина; Тамара Васильевна Алехина
Original assignee: Открытое акционерное общество "РИФ"
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к электрооборудованию железнодорожных транспортных средств, а именно, к силовым полупроводниковым преобразователям для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения. Устройство содержит каркас со съемными передним и задним щитами, стационарные боковые стенки и установленные между ними вертикально группы силовых полупроводниковых тиристорных модульных блоков, собранных в шесть трехфазных электрических мостов с образованием шести каналов преобразования электрической энергии, соединенных с внутренними шинами трехфазного переменного тока и шинами выпрямленного тока каждого канала преобразования. Преобразователь снабжен системой контроля и управления каналами преобразования, оригинальная конструкция которой обеспечивает повышение функциональных возможностей при использовании устройства, улучшаются технические и эксплуатационные характеристики. 1 с.п. ф-лы.The invention relates to electrical engineering, in particular, to electrical equipment of railway vehicles, namely, power semiconductor converters for a diesel locomotive powered by a three-phase alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system. The device comprises a frame with removable front and rear shields, stationary side walls and vertically mounted groups of power semiconductor thyristor modular units assembled into six three-phase electric bridges with the formation of six electric energy conversion channels connected to internal three-phase AC buses and rectified current buses each channel conversion. The converter is equipped with a monitoring and control system for the conversion channels, the original design of which provides increased functionality when using the device, and technical and operational characteristics are improved. 1 s.p. f-ly.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к силовой преобразовательной технике для железнодорожного транспорта, в частности, к силовым полупроводниковым преобразователям для тепловоза с синхронным дизель-генератором. Данный силовой полупроводниковый преобразователь предназначен для преобразования нестабильного по величине и частоте трехфазного переменного напряжения синхронного дизель-генератора в шесть независимо регулируемых постоянных напряжений для раздельного питания тяговых электродвигателей постоянного тока тепловозов (например, магистральных тепловозов 2 ТЭ 116, 2 ТЭ 7, 2 ТЭ 25К) в тяговом режиме и в режиме торможения.The invention relates to electrical engineering, namely, to power converting equipment for railway transport, in particular, to power semiconductor converters for a diesel locomotive with a synchronous diesel generator. This power semiconductor converter is designed to convert an unstable in magnitude and frequency of a three-phase alternating voltage synchronous diesel generator into six independently adjustable constant voltages for separate power supply of direct current traction electric motors of diesel locomotives (for example, main diesel locomotives 2 TE 116, 2 TE 7, 2 TE 25K) in traction mode and in braking mode.

При разработке конструкции заявляемого устройства ставились задачи, связанные с созданием нового электрооборудования для модернизируемых When developing the design of the claimed device, tasks were posed related to the creation of new electrical equipment for the upgraded

тепловозов с тяговыми электродвигателями постоянного тока и синхронным дизель-генератором.diesel locomotives with traction DC motors and a synchronous diesel generator.

В связи с этим достаточно актуальной является задача, состоящая в необходимости создания оригинальной конструкции силового полупроводникового преобразователя, позволяющего обеспечить управление постоянным выходным напряжением для раздельного питания тяговых электродвигателей тепловоза как в режиме тяги, так и в режиме электродинамического торможения без дополнительных средств переключения, в частности, с минимальным количеством коммутационных аппаратов в силовых цепях электрической передачи.In this regard, the task is quite urgent, consisting in the need to create an original design of a power semiconductor converter, which allows providing constant output voltage control for separate supply of traction electric motors of a diesel locomotive both in traction mode and in electrodynamic braking mode without additional switching means, in particular, with a minimum number of switching devices in power circuits of electric transmission.

При этом заявляемое изобретение должно обеспечить достижение следующих технических результатов:In this case, the claimed invention should ensure the achievement of the following technical results:

- расширение функциональных возможностей преобразователя;- expanding the functionality of the converter;

- обеспечение оптимальной компактности устройства и оригинальности его конструкции с жесткими ограничениями по массе и габаритам, соответствующими месту размещения в специальном высоковольтном отсеке локомотива;- ensuring the optimal compactness of the device and the originality of its design with severe restrictions on weight and dimensions corresponding to the location in a special high-voltage compartment of the locomotive;

- уменьшение разброса токов в силовых цепях за счет обеспечения микропроцессорно управляемой плавной работы преобразователя, который без толчков тока переходит из выпрямительного режима в режим электрического торможения;- reducing the spread of currents in power circuits by providing microprocessor-controlled smooth operation of the converter, which without current surges passes from the rectifier mode to the electric braking mode;

- снижение потерь электроэнергии при передаче к тяговым электродвигателям;- reduction of energy losses during transmission to traction motors;

- обеспечение возможности проведения агрегатного ремонта устройства за счет модульности блоков всей конструкции;- providing the possibility of aggregate repair of the device due to the modularity of the blocks of the entire structure;

- обеспечение удобного и доступного для технического обслуживания расположения основных функциональных блоков в устройстве;- providing convenient and accessible for maintenance location of the main functional blocks in the device;

- уменьшение количества коммутационных аппаратов в силовых цепях электрической передачи.- reducing the number of switching devices in the power circuits of an electric transmission.

Известны силовые полупроводниковые преобразователи, обеспечивающие преобразование переменного тока в выходное постоянное напряжение для питания электродвигателей постоянного тока. Так, известен полупроводниковый преобразователь (Патент RU №1360496, М. кл. Н01L 25/00, публ. 1994.07.15), выполненный в виде силового шкафа, содержащего групповые охладители, полупроводниковые приборы, расположенные между охладителями, блоки импульсных устройств, токопроводящие шины, шины выпрямленного тока, образующие анодную и катодную группы электрических мостов. Недостатками такого типа устройств являются следующие. Это устройство не обладает компактными габаритами вследствие вытянутости по высоте, что не позволит разместить его в невысоком заданном отсеке локомотива.Known power semiconductor converters, providing the conversion of alternating current into an output DC voltage for powering DC motors. So, a semiconductor converter is known (Patent RU No. 1360496, M. class. H01L 25/00, publ. 1994.07.15), made in the form of a power cabinet containing group coolers, semiconductor devices located between the coolers, pulse device units, conductive buses , rectified current buses forming the anode and cathode groups of electric bridges. The disadvantages of this type of device are as follows. This device does not have compact dimensions due to elongation in height, which will not allow it to be placed in a low specified compartment of the locomotive.

Существенным недостатком известного преобразователя является невозможность электрического торможения двигателей нагрузки что снижает эффективность использования преобразователя.A significant disadvantage of the known Converter is the impossibility of electrical braking of the load motors, which reduces the efficiency of the Converter.

Известен полупроводниковый преобразователь (Патент RU 1145410, М. кл. Н02М 5/27, опубл. 1985.03.15), в котором обеспечена возможность электрического торможения двигательной нагрузки. Но из-за ограниченности диапазона его использования (для насосов, компрессоров, вентиляционных установок с статистическими электродвигателями переменного тока). Этот известный преобразователь также является низкоэффективным по возможности его использования в модернизируемых устройствах.A semiconductor converter is known (Patent RU 1145410, M. class. Н02М 5/27, publ. 1985.03.15), in which electric braking of the motor load is provided. But due to the limited range of its use (for pumps, compressors, ventilation units with statistical AC motors). This well-known converter is also low efficient if possible in modernized devices.

Другим существенным недостатком этого преобразователя является отсутствие компактности и возможности размещения устройства в специальном отсеке с жестко ограниченными размерами.Another significant drawback of this converter is the lack of compactness and the ability to place the device in a special compartment with strictly limited dimensions.

Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности является полупроводниковый реверсный преобразователь с системой воздушного естественного охлаждения (Авт.св. SU №1352556, М. кл. Н05К 7/20, опубл. 1987.11.15), предназначенный для питания электропривода в подвижном электротранспорте и содержащий корпус с перфорацией в его The closest to the claimed object in technical essence is a semiconductor reverse converter with an air free cooling system (Aut. St. SU No. 1352556, M. class N05K 7/20, publ. 1987.11.15), designed to power an electric drive in a mobile electric vehicle and containing housing with perforation in it

стенках, а также установленные в нем вдоль направления воздушного потока групповые охладители, соединенные с токоведущими шинами, полупроводниковые приборы с индивидуальными охладителями, образующие анодную и катодную группы встречно-параллельно включенных электрических мостов, предохранители, расположенные между групповыми охладителями. Недостатком известного преобразователя является невозможность электрического торможения двигателей нагрузки, что снижает эффективность использования и модернизируемости преобразователя. Кроме этого известное устройство недостаточно контактно и имеет большое количество коммутационных средств переключения. Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении.walls, as well as group coolers installed in it along the airflow direction, connected to current-carrying buses, semiconductor devices with individual coolers, forming anode and cathode groups of counter-parallel connected electric bridges, fuses located between group coolers. A disadvantage of the known Converter is the impossibility of electric braking of the load motors, which reduces the efficiency of use and modernization of the Converter. In addition, the known device is not contact enough and has a large number of switching switching means. These disadvantages are eliminated in the claimed invention.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое состоит в создании оригинального силового полупроводникового преобразователя для тепловоза с питанием переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения, отличающегося от известных высокой степенью модернизации, компактностью со строго ограниченными размерами по месту размещения в высоковольтной камере локомотива и расширенными функциональными возможностями за счет обеспечения электрического торможения, повышенной надежностью работы за счет увеличения эффективности воздушного охлаждения всех блоков устройства.The task to which the claimed technical is directed is to create an original power semiconductor converter for a diesel locomotive powered by an alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system, which differs from the known ones by a high degree of modernization, compactness with strictly limited dimensions at the location in the high-voltage chamber locomotive and advanced functionality by providing electrical braking, increased reliability awn work by increasing the efficiency of air-cooling device units.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является повышение эффективности работы силового преобразователя путем расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения возможности осуществления плавноуправляемого электродинамического режима торможения тяговых электродвигателей тепловоза, что позволит расширить диапазон использования электрического торможения до полной остановки локомотива, а также осуществляет управление электродвигателями в режиме торможения, обеспечивая регулируемое The technical result in the implementation of the invention is to increase the efficiency of the power converter by expanding its functionality by providing the possibility of a smoothly controlled electrodynamic braking mode of the traction electric motors of the diesel locomotive, which will expand the range of electric braking until the locomotive stops completely, and also controls the motors in braking mode, providing adjustable

электродвигателями электродинамическое торможение в широком диапазоне скоростей тепловоза.electric motors; electrodynamic braking in a wide range of locomotive speeds.

Предлагается силовой полупроводниковый преобразователь для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения, содержащий каркас со съемными передним и задним щитами, стационарные боковые стенки и установленные между ними вертикально группы силовых полупроводниковых тиристорных модульных блоков, собранных в шесть трехфазных электрических тиристорных мостов с образованием шести каналов преобразования электрической энергии, соединенных с вертикальными фазными токопроводящими шинами трехфазного переменного тока и шинами выпрямленного тока каждого канала преобразования электрической энергии.A power semiconductor converter for a locomotive powered by a three-phase alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system is proposed, comprising a frame with removable front and rear shields, stationary side walls and vertically mounted groups of power semiconductor thyristor modular units assembled in six three-phase thyristor bridges with the formation of six channels of electric energy conversion connected to vertical phase conductive busbars of three-phase alternating current and rectified busbars of each channel for converting electrical energy.

Достижение указанных технических результатов обеспечено за счет того, что устройство снабжено системой контроля и управления каналами преобразования электрической энергии в режиме электрического торможения, состоящей из установленного в каждом канале преобразования комбинированного модульного блока и дополнительных соединительных силовых шин для его подключения в цепь канала с возможностью установки в каждом канале преобразования дополнительных выходных клемм для обеспечения режима электрического торможения, причем каждый комбинированный полупроводниковый модульный блок выполнен в виде тормозного диодного полупроводникового модуля с двумя таблеточными диодами, каждый из которых закреплен между индивидуальными охладителями, смонтированными на одной стороне монтажной панели, и стационарного измерительного шунта, смонтированного на противоположной стороне монтажной панели.Achievement of the indicated technical results is ensured due to the fact that the device is equipped with a monitoring and control system for electric energy conversion channels in electric braking mode, consisting of a combined modular unit installed in each conversion channel and additional connecting power buses for connecting it to the channel circuit with the possibility of installation in each channel for converting additional output terminals to ensure electric braking, each comb The initiated semiconductor module block is made in the form of a brake diode semiconductor module with two tablet diodes, each of which is mounted between individual coolers mounted on one side of the mounting panel and a stationary measuring shunt mounted on the opposite side of the mounting panel.

Заявляемое техническое решение может быть признано соответствующим требованиям новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся The claimed technical solution may be recognized as meeting the requirements of novelty, since no analogue characterized by

признаками, идентичными всем существенным признакам предполагаемого объекта защиты.features identical to all the essential features of the proposed object of protection.

Техническое решение можно признать имеющим изобретательский уровень, поскольку оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.The technical solution can be recognized as having an inventive step, since it does not explicitly follow from the prior art for a specialist.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно изготавливается и используется в железнодорожном транспорте, в частности, в магистральных тепловозах 2 ТЭ 116, 2 ТЭ 70, 2 ТЭ 25 К.The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability, since it is manufactured and used in railway transport, in particular, in main diesel locomotives 2 TE 116, 2 TE 70, 2 TE 25 K.

Сущность заявляемого устройства пояснена следующими чертежами:The essence of the claimed device is illustrated by the following drawings:

- фиг.1 - силовой полупроводниковый преобразователь для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения;- figure 1 - power semiconductor converter for a diesel locomotive powered by a three-phase alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system;

- фиг.2 - то же, вид спереди с условно снятым передним щитом;- figure 2 is the same, front view with conventionally removed front shield;

- фиг.3 - то же, вид спереди;- figure 3 is the same, front view;

- фиг.4 - то же, вид сзади с условно снятым задним щитом;- figure 4 is the same, rear view with conventionally removed back shield;

- фиг.5 - то же, вид сверху с расположением условно обозначенных тиристорных модульных блоков 9;- figure 5 is the same, a top view with the location of conventionally marked thyristor modular units 9;

- фиг.6 - то же, вид сверху с реальными тиристорными модульными блоками (реализованное техническое изделие);- Fig.6 is the same, a top view with real thyristor modular units (implemented technical product);

- фиг.7 - то же, вид В - (правая боковая стенка 6);- Fig.7 is the same, view B - (right side wall 6);

- фиг.8 - силовой полупроводниковый тиристорный модульный блок 9;- Fig - power semiconductor thyristor modular unit 9;

- фиг.9 - комбинированный полупроводниковый модульный блок с тормозным диодным полупроводниковым модулем с двумя таблеточными диодами и стационарным измерительным шунтом;- Fig.9 is a combined semiconductor modular unit with a brake diode semiconductor module with two tablet diodes and a stationary measuring shunt;

- фиг.10 - то же, вид снизу;- figure 10 is the same, bottom view;

- фиг.11 - второй вариант выполнения комбинированного полупроводникового модуля.- 11 is a second embodiment of a combined semiconductor module.

Заявляемый силовой полупроводниковый преобразователь с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения (далее преобразователь 1 - см. фиг.1-5) представляет собой шкаф закрытого исполнения с двусторонним обслуживанием и содержит каркас 2 (см. фиг.1-8) со съемными передним и задним щитами 3 и 4 (фиг.2, 3) левой боковой стенкой 5 и правой боковой стенкой 6 с разъемами 7 для подключения входных цепей управления и кабельными вводами 8 цепей блокировки и измерения тока. Между боковыми стенками 5 и 6 установлены вертикально вдоль направления воздушного охлаждающего потока группы силовых полупроводниковых тиристорных модульных блоков 9 (фиг.8), собранных в шесть трехфазных электрических тиристорных мостов (см. фиг.2, 4, 5).The inventive power semiconductor converter powered by a three-phase alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system (hereinafter converter 1 - see Fig. 1-5) is a closed cabinet with two-sided maintenance and contains a frame 2 (see Fig. 1 -8) with removable front and rear shields 3 and 4 (Figs. 2, 3) with the left side wall 5 and the right side wall 6 with connectors 7 for connecting input control circuits and cable entries 8 of the blocking and current measurement circuits. Between the side walls 5 and 6 are mounted vertically along the direction of the air cooling flow of the group of power semiconductor thyristor modular units 9 (Fig.8), assembled in six three-phase electric thyristor bridges (see Fig.2, 4, 5).

Каждый силовой полупроводниковый тиристорный модульный блок 9 (см. далее - тиристорный модульный блок 9) содержит таблеточный тиристор 10, например, тиристор Т 453-800-36-83-2, 2-УУЛ (ТУ 3417-003-41687291-97), закрепленный между индивидуальными анодными и катодными охладителями 11, установленными на индивидуальной изоляционной монтажной панели 12, на свободной стороне которой размещена плата 13 формирования импульсов управления силовым тиристором 10.Each power semiconductor thyristor modular unit 9 (see below - thyristor modular unit 9) contains a tablet thyristor 10, for example, thyristor T 453-800-36-83-2, 2-UUL (TU 3417-003-41687291-97), fixed between individual anodic and cathodic coolers 11 mounted on an individual insulating mounting panel 12, on the free side of which there is a board 13 for generating control pulses of power thyristor 10.

Группы тиристорных модульных блоков 9 собраны (см. фиг.2, 4) в шесть трехфазных тиристорных мостов с образованием шести каналов преобразования электрической энергии, а именно: первого I, второго II, третьего III, четвертого IV, пятого V и шестого VI каналов преобразования (см. фиг 2, 4, 5, 6), соединенных с внутренними фазными шинами 16 трехфазного переменного тока 14 и 15 (шины - А1, В1, С1 - см. фиг.1 и 2 - поз.14 и шины А2, В2, С2 - см. фиг.3, 4 - поз.15), а также соединенных с The groups of thyristor modular units 9 are assembled (see FIGS. 2, 4) into six three-phase thyristor bridges with the formation of six channels of electric energy conversion, namely: the first I, second II, third III, fourth IV, fifth V and sixth VI conversion channels (see Figs. 2, 4, 5, 6) connected to the internal phase buses 16 of three-phase alternating current 14 and 15 (buses - A1, B1, C1 - see Figs. 1 and 2 - item 14 and buses A2, B2 , C2 - see Fig.3, 4 - pos.15), as well as connected with

шестью шинами 16 (см. фиг.1, 3) выпрямленного тока каждого канала преобразования.six buses 16 (see figure 1, 3) of the rectified current of each conversion channel.

Преобразователь 1 снабжен системой 17 контроля и управления каналами преобразования электрической энергии в режиме электрического торможении (см. фиг.2, 4).The Converter 1 is equipped with a system 17 for monitoring and controlling the channels for converting electrical energy in the electric braking mode (see Fig.2, 4).

Система 17 контроля и управления состоит из установленных в каждом из упомянутых каналов преобразования комбинированного модульного блока 18 (фиг.9) и дополнительных соединительных силовых шин 19, 20, 21 (фиг.5) для его подключения в цепь соответствующего канала преобразования с возможностью установки в каждом канале преобразования дополнительных входных клемм 22 для обеспечения режима электрического торможения. Каждый комбинированный полупроводниковый модульный блок 18 выполнен (см. фиг.9) в виде тормозного диодного полупроводникового модуля 23 с двумя таблеточными диодами 24 и 25, каждый из которых закреплен между индивидуальными охладителями 26 и 27, смонтированными на одной стороне монтажной панели 28, и стационарного измерительного шунта, например 29, 75 ШСМ ОМЗ-100-0,5 ТУ 25-04-3104-76, смонтированного на противоположной стороне монтажной панели. Монтажная панель 28 может быть выполнена сборной (см. фиг.9) или цельной деталью (фиг.11).The monitoring and control system 17 consists of the combined modular unit 18 (Fig. 9) installed in each of the mentioned conversion channels and additional connecting power buses 19, 20, 21 (Fig. 5) for connecting it to the circuit of the corresponding conversion channel with the possibility of installation in each channel conversion additional input terminals 22 to ensure the mode of electrical braking. Each combined semiconductor module 18 is made (see Fig. 9) in the form of a brake diode semiconductor module 23 with two tablet diodes 24 and 25, each of which is mounted between individual coolers 26 and 27 mounted on one side of the mounting panel 28, and stationary a measuring shunt, for example 29, 75 ШСМ ОМЗ-100-0,5 ТУ 25-04-3104-76, mounted on the opposite side of the mounting panel. The mounting panel 28 can be made prefabricated (see Fig.9) or an integral part (Fig.11).

В силовом преобразователе 1 также содержется шесть блоков развязывающих трансформаторов 36, шесть разъемов 7 (ХР1-ХР6) для присоединения цепей управления преобразователем, клеммный блок защитной блокировки и подвода нулевых проводов питающей цепи сети для трансформаторов синхронизации. Внешние тормозные резисторы подключают клеммами 22.The power converter 1 also contains six blocks of isolation transformers 36, six connectors 7 (XP1-XP6) for connecting the control circuits of the converter, the terminal block of the protective interlock and the supply of zero wires of the mains supply circuit for synchronization transformers. External brake resistors are connected via terminals 22.

Для подвода цепей питания преобразователей от дизель-генератора и к тяговым двигателям шести каналов преобразования электрической энергии, в нижней части каркаса 2 шкафа, с двух его сторон, организованы подсоединительные медные шины 16 (фиг.1, 3).To supply the supply circuits of the converters from the diesel generator and to the traction motors of the six electric energy conversion channels, connecting copper busbars 16 are arranged in the lower part of the cabinet 2 of the cabinet, on its two sides (Figs. 1, 3).

Питание силового преобразователя 1 осуществляют от синхронного генератора с двумя статорными обмотками, соединенными в две независимые звезды, напряжения на которых сдвинуты на 30 электрических градусов. Три первых автономно управляемых канала преобразователя получают питание от первой звезды генератора, а три следующих канала - от второй звезды генератора (на фиг. не показаны).The power converter 1 is powered from a synchronous generator with two stator windings connected to two independent stars, the voltages of which are shifted by 30 electrical degrees. The first three autonomously controlled converter channels receive power from the first generator star, and the next three channels from the second generator star (not shown in Fig.).

Работа заявляемого устройства заключается в следующем.The operation of the claimed device is as follows.

Силовой шкаф преобразователя 1 устанавливают на посадочные места в специальном отсеке дизельного помещения тепловоза, к болтам заземления подключают заземляющий проводник. Производят монтаж силовых цепей, а также цепей управления и контроля преобразователя в соответствии с прилагаемой электрической схемой (по приложению Б). Кабели питания к преобразователю 1 подводят снизу, с двух сторон, разделяют из фазные провода и подсоединяют болтовыми соединениями к соответствующим выводным шинам силового шкафа согласно приложения А. Аналогично к выводным шинам постоянного тока подключают кабели питания тяговых двигателей.The power cabinet of the converter 1 is installed on seats in a special compartment of the diesel locomotive of the diesel locomotive, a ground conductor is connected to the ground bolts. Install power circuits, as well as control and control circuits of the converter in accordance with the attached electrical circuit (according to Appendix B). The power cables to the converter 1 are led from below, from two sides, separated from the phase wires and connected by bolts to the corresponding output buses of the power cabinet according to Appendix A. Similarly, the power cables of the traction motors are connected to the output DC buses.

Подают напряжения питания на входные шины 14 и 15 трехфазного переменного тока силового преобразователя 1. Эти напряжения (т.е. поступившие от дизель-генератора два трехфазных нестабильных переменных напряжения частотой 25...155 Гц, сдвинутых между собой по фазе на тридцать электрических градусов и образующих шестифазную систему напряжений) подают на входы шести развязывающих трансформаторов 36. Трансформированные напряжения, гальванически развязанные и пониженные по величине в 6,3 раза, подают в каналы преобразования электрической энергии в шесть трехфазных электрических тиристорных мостов (II, III, IV, V и VI), составленных из силовых полупроводниковых тиристорных модульных блоков 9. Упомянутые модульные блоки 9 тиристорных мостов шести каналов преобразования The voltage is supplied to the input buses 14 and 15 of the three-phase alternating current of the power converter 1. These voltages (i.e., two three-phase unstable alternating voltages from 25 ... 155 Hz received from the diesel generator are phase shifted by thirty electrical degrees and forming a six-phase voltage system) is fed to the inputs of six decoupling transformers 36. Transformed voltages, galvanically isolated and reduced 6.3 times in magnitude, are fed into the channels for converting electrical energy into six three-phase electric thyristor bridges (II, III, IV, V and VI) composed of power semiconductor thyristor modular blocks 9. The mentioned modular blocks 9 thyristor bridges of six conversion channels

обеспечивают выпрямление трехфазных переменных напряжений в постоянные независимо регулируемые выходные напряжения с наложенной пульсацией шестикратной частоты. Независимое регулирование выходных напряжений постоянного тока каждого канала осуществляют с внешнего устройства управления тепловоза, подающего управляющие импульсы на платы 13 формирования импульсов управления (платы ФВИ 13) к силовым тиристором 10 через разъемные клеммники шести каналов. Высокочастотное переменное напряжение питания частотой 25 кГц, амплитудой 25 В подается к плате ФВИ 13 через обмотки потенциально развязывающих трансформаторов 36. Фазовый угол управления тиристорами изменяется от управляющего сигнала, поступающего от системы управления.provide rectification of three-phase alternating voltages into constant independently adjustable output voltages with superimposed ripple of six-fold frequency. Independent control of the output DC voltage of each channel is carried out from an external control device of the diesel locomotive, which supplies control pulses to the control pulse generation boards 13 (FVI boards 13) to the power thyristor 10 through six-channel plug-in terminal blocks. A high-frequency alternating supply voltage of 25 kHz frequency, 25 V amplitude is supplied to the FVI board 13 through the windings of potential isolation transformers 36. The phase angle of thyristor control changes from the control signal from the control system.

Блоки управления подачей напряжения к тиристорным модульным блокам 9, включающие трансформаторы синхронизации и датчики напряжения типа LEM с панелями токоограничивающих резисторов, являются частью фазоимпульсного независимого регулирования выходных напряжений постоянного тока каждого канала преобразователя и защиты его в аварийных режимах работы.The control units for supplying voltage to the thyristor modular units 9, including synchronization transformers and voltage sensors of the LEM type with panels of current-limiting resistors, are part of the phase-pulse independent regulation of the DC output voltages of each channel of the converter and its protection in emergency operation.

Предохранители 29 в цепях питания шести каналов преобразования обеспечивают токовую защиту преобразователя 1 в аварийных и перегрузочных режимах работы.Fuses 29 in the power circuits of the six conversion channels provide current protection of the Converter 1 in emergency and overload operating modes.

Таким образом, в тяговом режиме шесть каналов преобразования электрической энергии в преобразователе 1 обеспечивают раздельное индивидуальное питание постоянным током тяговых электродвигателей тепловоза, которые обеспечивают движение транспортного средства. Регулирование частоты вращения электродвигателей осуществляют изменением питающего напряжения.Thus, in the traction mode, six channels of electric energy conversion in the converter 1 provide separate individual direct current power supply to the traction electric motors of the diesel locomotive, which ensure the movement of the vehicle. The speed control of electric motors is carried out by changing the supply voltage.

Для перехода из тягового режима в режим электродинамического напряжения отключают от преобразователя 1 якорные обмотки электродвигателей и подключают через тормозной диодный модуль 23 к клеммам 22 преобразователя 1 внешние тормозные резисторы (на фиг. не To switch from the traction mode to the electrodynamic voltage mode, the anchor windings of the electric motors are disconnected from the converter 1 and external brake resistors are connected via the brake diode module 23 to the terminals 22 of the converter 1 (in FIG.

показаны) с контролем тока нагрузки посредством стационарного измерительного шунта 29. При этом обмотки возбуждения электродвигателей переключаются к одному каналу преобразования в последовательное соединение. Такое соединение позволяет посредством подачи регулируемого напряжения управлять моментом торможения с контролем тока нагрузки посредством стационарного измерительного шунта. Регулирование торможения осуществляется достаточно плавно, без рывков, обеспечивается более плавный переход из тягового режима в режим электродинамического торможения в широком диапазоне скоростей.shown) with the control of the load current by means of a stationary measuring shunt 29. In this case, the field windings of the electric motors are switched to a single conversion channel into a serial connection. Such a connection makes it possible to control the braking torque by supplying an adjustable voltage with control of the load current by means of a stationary measuring shunt. The braking regulation is carried out quite smoothly, without jerking, a smoother transition from the traction mode to the electrodynamic braking mode is provided in a wide speed range.

Заявляемая конструкция силового полупроводникового преобразователя для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения обладает следующими техническими преимуществами по сравнению с известными:The inventive design of a power semiconductor converter for a diesel locomotive powered by a three-phase alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system has the following technical advantages compared with the known:

- оригинальной конструкцией с повышенной эффективностью использования за счет обеспечения электродинамического торможения без дополнительных средств переключения и создания режима экономного расхода электроэнергии при передаче к тяговым электродвигателям в режимах тяги и электроторможения.- an original design with increased efficiency of use due to the provision of electrodynamic braking without additional means of switching and creating a mode of economical energy consumption during transmission to traction motors in traction and electric braking modes.

При этом заявляемое изобретение обеспечивает достижение следующих технических результатов:Moreover, the claimed invention ensures the achievement of the following technical results:

Claims

A power semiconductor converter for a locomotive powered by a three-phase alternating current from a synchronous diesel generator with a vertical air cooling system, comprising a frame with a removable front and rear shield, stationary side walls and vertically mounted groups of power semiconductor thyristor modules assembled into six three-phase electric thyristor bridges with the formation of six electric energy conversion channels connected to internal phase current conductors three-phase alternating current busbars and rectified current buses of each electric energy conversion channel, characterized in that it is equipped with a control and management system for electric energy conversion channels in electric braking mode, consisting of a combined modular unit and additional connecting power buses installed in each said conversion channel for its connection to the channel circuit with the possibility of installing additional outputs in each channel terminals for providing an electric braking mode, each combined semiconductor modular unit made in the form of a brake diode semiconductor module with two tablet diodes, each of which is mounted between individual coolers mounted on one side of the mounting panel, and a stationary measuring shunt mounted on the opposite side of the mounting panels.