SU1125144A1

SU1125144A1 - Electrical traction drive of self-contained vehicle

Info

Publication number: SU1125144A1
Application number: SU802951424A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Григорьевич Андрейченко; Валерий Иванович Мирошниченко; Иван Семенович Таловеров; Геннадий Алексеевич Черепахин
Original assignee: Производственное Объединение "Ворошиловградский Тепловозостроительный Завод Им.Октябрьской Революции"
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1984-11-23

Abstract

ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД АВТОНОМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА , содержащий синхронный генератор с двум обмотками на статоре, кажда из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с объединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, т говый двигатель посто нного тока, один вывод обмотки возбуждени которого через группу тиристоров, аноды которых объединены, св зан с одними выводами одной обмОтки статора, а обмотка кор двигател св зана с тормозным резистором , и контактор, включенный между одним из выводов обмотки кор и общей точкой соединени катодов другой группы вентилей, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности, он снабжен коммутирующими конденсаторами, разделительным и шунтирующими диодами и дополнительными тиристорами, одни из которых включены между одним выводом обмотки возбуждени и одними выводами другой обмотки статора, другие - между другим выводом обмотки возбуждени и одними выводами обмоток статора, третьи дополнительные тиристоры соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора , к общей точке соединени которых в каждой группе подключена одна из обкладок соответствующего коммутирующего конденсатора , друга обкладка которого соединена с другим выводом соответствующей I обмотки генератора, а четвертые дополнительные тиристоры, параллельно которым включены шунтирующие диоды, включены между другим выводом обмотки кор и выводами обмотки возбуждени , причем группы из третьих дополнительных тиристоров включены между общей точкой соединени катодов одной и другой групп вентилей и другим выводом обмотки кор , при этом в цепь тормозного резистора включен разделительный диод, а друга группа вентилей выполнена на тиристорах.THERMAL ELECTRIC DRIVE OF AUTONOMOUS VEHICLE, containing a synchronous generator with two windings on the stator, each of which is connected in a star and connected to a corresponding group of valves with combined cathodes, one of which is made on thyristors, a direct current motor, one output of which excitation winding through a group of thyristors, the anodes of which are combined, is connected to one of the outputs of one stator winding, and the motor winding is connected to a braking resistor, and a contactor connected between one of the terminals of the core and the common connection point of the cathodes of another valve group, characterized in that, in order to increase reliability, it is equipped with switching capacitors, separation and shunt diodes and additional thyristors, one of which is connected between one output winding terminal and one other terminal stator windings, others between another terminal of the excitation winding and the same terminals of the stator windings, the third additional thyristors are connected in two groups of two switched on successors but the thyristor, to the common connection point of which in each group is connected one of the plates of the corresponding switching capacitor, the other plate of which is connected to another output of the corresponding generator I winding, and fourth additional thyristors, in parallel with which the shunt diodes are connected, are connected between the other terminal of the winding core and the terminals field windings, with groups of the third additional thyristors being connected between the common point of connection of the cathodes of one and the other group of valves and the other of house armature winding, wherein a braking resistor divider circuit included a diode, and another group of valves is made on thyristors.

Description

Изобретение относитс к железнодорожному транспорту и может быть использовано на транспортных средствах с автономными источниками питани .The invention relates to railway transport and can be used on vehicles with autonomous power sources.

Известен т говый электропривод автономного транспортного средства, содержащий синхронный генератор с двум обмотками на статоре, кажда из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с объединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, т говый двигатель посто нного тока, один вывод обмотки возбуждени которого через группу тиристоров, аноды которых объединены , св зан с одними выводами одной обмотки статора, а обмотка кор двигател св зана с тормозным резистором, и контактор, включенный между одним из выводов обмотки кор и общей точкой соединени катодов другой группы вентилей 1.A traction motor drive for an autonomous vehicle is known, containing a synchronous generator with two windings on the stator, each of which is connected to a star and connected to a corresponding group of valves with combined cathodes, one of which is made on thyristors, a DC motor, one winding terminal the excitation of which through a group of thyristors, the anodes of which are combined, is connected with one of the leads of one stator winding, and the winding of the motor core is connected with the braking resistor, and the contactor included between one of the terminals of the winding of the core and the common connection point of the cathodes of the other group of valves 1.

Недостатком известного устройства вл етс сложность запуска первичного двигател , от которого приводитс во вращение синхронный генератор, что обуславливает снижение надежности т гового электропривода в целом..A disadvantage of the known device is the difficulty of starting the primary motor, from which the synchronous generator is driven into rotation, which causes a decrease in the reliability of the traction electric drive as a whole.

Цель изобретени - повыщение надежности .The purpose of the invention is to increase reliability.

Цель достигаетс тем, что т говый электропривод автономного транспортного средства , содержащий синхронный генератор с двум обмотками на статоре, кажда из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с объединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, т говый двигатель посто нного тока, один вывод обмотки возбуждени которого через группу тиристоров, аноды которых объединены, св зан с одними выводами одной обмотки статора, а обмотка кор двигател св зана с тормозным резистором , и контактор, включенный между одним из выводов обмотки кор и общей точкой соединени катодов другой группы вентилей, снабжен коммутирующими конденсаторами , разделительным и щунтирующими диодами и дополнительными тиристорами , одни из которых включены между одним выводом обмотки возбуждени и одними выводами другой обмотки статора, другие- между другим выводом обмотки возбуждени и одними выводами обмоток статора, третьи дополнительные тиристоры соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора, к общей точке соединени которых в каждой группе подключена одна из обкладок соответствующего коммутирующего конденсатора, друга обкладка которого соединена с другим выводом соответствующей обмотки генератора, а четвертые дополнигельные тиристоры, параллельно которым включены щунтирующие диоды, включены между другим выводом обмотки кор и выводами обмотки возбуждени .The goal is achieved by the fact that the traction drive of an autonomous vehicle contains a synchronous generator with two windings on the stator, each of which is connected in a star and connected to a corresponding group of valves with combined cathodes, one of which is made on thyristors, a traction DC motor One output of the excitation winding through a group of thyristors, the anodes of which are combined, is connected with one of the outputs of one stator winding, and the motor winding is connected with a braking resistor, and The switch which is connected between one of the windings of the core and the common connection point of the cathodes of the other valve group is equipped with switching capacitors, separation and bypass diodes and additional thyristors, some of which are connected between one terminal of the excitation winding and one terminal of the other stator winding, others between another the excitation winding and the stator windings alone, the third additional thyristors are connected in two groups of two thyristors connected in series, to a common connection point which is connected in each group corresponding to one of the electrodes of the switching capacitor, whose other armature is connected to the other terminal of the corresponding winding of the generator, and a fourth dopolnigelnye thyristors, which are incorporated schuntiruyuschie parallel diodes connected between the other terminal of the armature winding and the excitation winding pin.

причем группы из третьих дополнительных тиристоров включены между общей точкой соединени катодов одной и другой групп вентилей и другим выводом обмотки кор , при этом в цепь тормозного резистора включен разделительный диод, а друга группа вентилей выполнена на тиристорах.moreover, groups of the third additional thyristors are connected between the common connection point of the cathodes of one and the other valve groups and the other terminal of the winding core, while the separation diode is connected to the braking resistor circuit, and the other group of valves is formed on the thyristors.

На чертеже представлена принципиальна электрическа схема т гового электропривода транспортного средства.The drawing shows a circuit diagram of a traction motor drive of a vehicle.

Т говый электропривод транспортного средства содержит т говый синхронный генератор 1, вал которого соединен с валом первичного двигател 2. К статорным трехфазным обмоткам 3 и 4 синхронного генератора через тиристоры 5-16 подключены выводы обмотки 17 возбуждени т гового двигател , а через тиристоры 18-23 и контактор 24 - обща точка соединени обмотки кор 25 т гового двигател и разделительного диода 26, включенного в цепь тормозного резистора 27. Обща точка соединени тормозного резистора 27 и обмотки 25 кор т гового двигател через тиристоры 28 и 29, щунтированные диодами 30 и 31, подключена к выводам обмотки возбуждени . Коммутирующие тиристоры 32-35 соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора, к общим точкам соединени которых подключены одни из обкладок коммутирующих конденсаторов 36 и 37, другие обкладки которых соединены с общими точками соединени трехфазных обмоток 3 и 4, к которым через контакторы 38 и 39 подключаютс потребители 40 и 41 электроэнергии. Точки 42 и 43 схемы служат дл подключени аккумул торной батареи (не показана).The traction motor drive of the vehicle contains a traction synchronous generator 1, the shaft of which is connected to the shaft of the primary motor 2. The three-phase windings 3 and 4 of the synchronous generator are connected to the traction motor winding 17 through thyristors 5-16, and through the thyristors 18-23 and contactor 24 is a common connection point for the winding of the core of a 25t gov motor and separation diode 26 included in the braking resistor circuit 27. The common connection point of the braking resistor 27 and the winding 25 of a booster motor through tyri tori 28 and 29, schuntirovannye diodes 30 and 31 connected to the terminals of the excitation winding. The switching thyristors 32-35 are connected in two groups of two thyristors connected in series, the common points of connection of which are connected to one of the plates of the switching capacitors 36 and 37, the other plates of which are connected to the common points of connection of three-phase windings 3 and 4 to which through contactors 38 and 39, electricity consumers 40 and 41 are connected. Points 42 and 43 of the circuit are used to connect a battery (not shown).

Т говый электропривод транспортного средства t первичным двигателем работает следующим образом.The traction drive of the vehicle t by the prime mover works as follows.

Первичный двигатель 2 приводит во вращение генератор 1 переменного тока, выпр мленным напр жением со статорных трехфазных обмоток 3 и 4 которого запитываетс корна обмотка 25 т гового электродвигател посто нного тока.Primary motor 2 drives the alternator 1, which is rectified by voltage from the three-phase stator windings 3 and 4, which is energized by the root winding of a 25-ton dc electric motor.

В режиме генераторного запуска первичного двигател контакторы 24, 38 и 39 отключены . К точке 43 схемы подключаетс положительный вывод аккумул торной батареи , к точке 42 - отрицательный. На тиристор 28 (или 29) посто нно подаетс управление , тиристоры 5-7 (или 11 -13), 21-23 совместно с коммутирующими тиристорами 35 и 32 и коммутирующей ёмкостью 37 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к статорной обмотке 4 синхронного генератора . Тиристоры 8-10 (или 14-16), 18-20 совместно с коммутирующими тиристорами 34 и 33 и коммутирующей емкостью 36 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный кIn the generator start mode, the contactors 24, 38 and 39 are disabled. The positive terminal of the battery is connected to point 43 of the circuit, and negative to 42. The thyristor 28 (or 29) is continuously controlled, the thyristors 5-7 (or 11-13), 21-23 together with the switching thyristors 35 and 32 and the switching capacity 37 form a three-phase current inverter with two-step switching connected to the stator winding 4 synchronous generator. Thyristors 8-10 (or 14-16), 18-20 together with switching thyristors 34 and 33 and switching capacity 36 form a three-phase current inverter with two-stage switching, connected to

статорной обмотке 3 синхронного генератора .stator winding 3 synchronous generator.

Системы управлени двух трехфазных инверторов тока обеспечивают синхронную коммутацию тиристоров со сдвигом напр жени на одноименных фазах статорных обмоток 3 и 4 генератора на 30 эл. град. В этом режиме схема работает следующим образом. В исходном состо нии вал первичного двигател 2 не вращаетс . Включением и отключением тиристоров 5-10 (или 11- 16), 18-23 запитываютс статорные обмотки 3 и 4 синхронного генератора 1 током требуемой частоты. При этом генератор работает в двигательном режиме и раскручивает вал первичного двигател 2. После окончани запуска тиристоры 5-10 (или 11 -16), 18-23, 32-35 выключаютс , аккумул торна батаре отключаетс от точек 42 и 43 схемы, контакторы 24, 38 и 39 включаютс .The control systems of two three-phase current inverters provide synchronous switching of thyristors with a voltage shift on the same phases of the stator windings 3 and 4 of the generator by 30 electr. hail. In this mode, the scheme works as follows. In the initial state, the shaft of the prime mover 2 does not rotate. Turning on and off the thyristors 5-10 (or 11-16), 18-23, the stator windings 3 and 4 of the synchronous generator 1 are powered by the current of the required frequency. In this case, the generator operates in motor mode and spins the shaft of the prime mover 2. After the start is completed, thyristors 5-10 (or 11-16), 18-23, 32-35 are turned off, the battery battery is disconnected from points 42 and 43 of the circuit, contactors 24 , 38 and 39 are included.

В т говом режиме тиристоры 32-35 выключены . На управл ющие электроды тиристоров 28 или 29 (в зависимости от направлени вращени корной обмотки 25) подаютс управл ющие импульсы. В т говом режиме осуществл етс питание корной обмотки 25 т гового электродвигател по цеп м 4, 21-23, 24, 25, 29, 17, 5-7, 4 и 3, 18-20, 24, 25, 29, 17, 8-10, 3 или,в зависимости от направлени тока по корной обмотке 25, по цеп м 4, 21-23, 24, 25, 28, 17, 11 - 13, 4 и 3, 18-20, 24, 25, 28, 17, 14-16, 3.In the thrust mode, the thyristors 32-35 are turned off. On the control electrodes of the thyristors 28 or 29 (depending on the direction of rotation of the core winding 25), control pulses are applied. In the traction mode, the root winding of a 25-volt electric motor is supplied via chains 4, 21-23, 24, 25, 29, 17, 5-7, 4 and 3, 18-20, 24, 25, 29, 17, 8-10, 3 or, depending on the direction of the current on the core winding 25, on the chains 4, 21-23, 24, 25, 28, 17, 11-13, 4 and 3, 18-20, 24, 25, 28, 17, 14-16, 3.

Т говый электропривод транспортного средства с первичным двигателем позвол ет регулировать величину тока т гового двигател изменением тока возбуждени синхронного генератора и изменением угла управлени тиристоров 5-16, 18-23 с естественной коммутацией в т говом режиме и искусственной в режиме электрического тормоза. Это позвол ет реализовать наиболее рациональный закон распределени токов по цеп м т говых двигателей в т говом и тормозном режимах в случае многодвигательного привода транспортного средства, а также при работе транспортного средства по системе двух и более единиц.The traction electric drive of a vehicle with a prime mover allows adjusting the magnitude of the current of the traction motor by varying the excitation current of the synchronous generator and changing the angle of control of the thyristors 5-16, 18-23 with natural commutation in the traction mode and artificial in the electric brake mode. This allows one to realize the most rational law of current distribution over the traction motor chains in the traction and braking modes in the case of a multi-motor vehicle drive, as well as when the vehicle is operating in a system of two or more units.

Ослабление пол корной обмотки 25 электродвигател , когда в т говом режиме включен тиристор 29, осуществл етс включением тиристоров 11 -16, щунтирующих обмотку 17 возбуждени и тиристоры 5-10. Дл обеспечени устойчивой работы тиристоров П -16 в зоне наибольщего ослаблени пол , когда величина напр жени на обмотке 17 возбуждени будет близка по величине к значению порогового напр жени выключени тиристоров, тиристоры 5-10 выключаютс , ток обмотки 17 возбуждени , спада , замкнетс в контуре 17, 30, 29, 17, а ток корной обмотки 25, мину цепь обмотки 17 возбуждени , замкнетс в контурах 4, 21 -The weakening of the field of the core winding 25 of the electric motor, when the thyristor 29 is turned on in the traction mode, is carried out by turning on the thyristors 11-16, bypassing the excitation winding 17 and the thyristors 5-10. In order to ensure stable operation of thyristors P -16 in the zone of the greatest weakening of the field, when the voltage on the excitation winding 17 is close in magnitude to the threshold thyristor off voltage, the thyristors 5-10 are turned off, the excitation winding 17 current, decay, closes in the loop 17, 30, 29, 17, and the current of the core winding 25, the excitation winding circuit 17, closes in circuits 4, 21 -

23,24, 25, 29, 11 - 13, 4 и 3, 18-20, 24, 25, 29, 14-16, 3.23.24, 25, 29, 11–13, 4, and 3, 18–20, 24, 25, 29, 14–16, 3.

Когда ток в обмотке 17 возбуждени спадает до необходимой величины, тиристо5 ры 11 -16 выключаютс , а 5-10 включаютс , и ток в обмотке 17 возбуждени начинает нарастать. Когда в т говом режиме в зависимости от направлени вращени кор включен тиристор 28, ослабление пол осуществл етс аналогично, включением тирис торов 5-10. При этом щунтируетс обмотка 17 возбуждени и тиристоры 11 -16.When the current in the excitation winding 17 drops to the required value, the thyristors 11-16 are turned off, and 5-10 are turned on, and the current in the excitation winding 17 begins to increase. When in the traction mode, depending on the direction of rotation, the core of the thyristor 28 is turned on, field weakening is carried out similarly, by turning on thyristors 5-10. In this case, excitation winding 17 and thyristors 11-16 are bypassed.

Регулирование глубины ослаблени пол электродвигател осуществл етс путем изменени угла регулировани тиристоров 55 10 или 11 -16, в зависимости от направлени тока корной обмотки 25 электродвигател . Выключением тиристоров ослаблени пол осуществл етс защита от боксовани электродвигател . Выключением тиристоров также осуществл етс защита от бок0 совани т гового электродвигател , при этом ток обмотки 17 возбуждени , в зависимости от направлени вращени кор , замыка сь в контуре 17, 30, 29, 17 или 17, 31, 28, 17, спадает значительно медленнее, чем токAdjusting the depth of the field weakening of an electric motor is carried out by varying the angle of regulation of the thyristors 55 10 or 11-16, depending on the direction of the current of the electric motor winding 25. Turning off the field weakening thyristors protects against bobbing of the motor. Turning off the thyristors also protects against the side of the traction motor, and the excitation winding 17 current, depending on the direction of rotation of the core, closes in loop 17, 30, 29, 17 or 17, 31, 28, 17, decreases much slower than current

5 корной обмотки, замыкающийс в контуре 25, 27, 26, 25.5 core winding, closing in the circuit 25, 27, 26, 25.

Работа схемы в режиме электрического торможени .The operation of the circuit in the mode of electric braking.

Дл обеспечени перехода из режима т ги в режим электрического торможени ,To ensure the transition from the gt mode to the electric braking mode,

0 тиристоры 5-16, 18-23 выключаютс . При этом ток корной обмотки 25, спада , замкнетс в контуре 25, 27, 26, 25, а ток обмотки 17 возбуждени , спада , замкнетс в контуре 17, 30, 29, 17 или 17, 31, 28, 17 в зависимости от направлени вращени кор .0 thyristors 5-16, 18-23 are turned off. In this case, the current of the root winding 25, decay, closes in the circuit 25, 27, 26, 25, and the current of the excitation winding 17, decay, closes in the circuit 17, 30, 29, 17 or 17, 31, 28, 17, depending on the direction rotation box

5 Когда ток обмотки 17 возбуждени станет равным нулю, тиристор 28 или соответственно 29 выключаетс . Затем включаютс тиристоры 18-23, 5-16, 28 (или 29) таким образом, чтобы направление тока в обмот0 ке 17 возбуждени в режиме тормоза было обратным по отношению к направлению тока в обмотке 17 возбуждени в режиме т ги. Направление тока корной обмотки 25 при этом сохран етс прежним. Обмотка 17 возбуждени получает питание от статорных5 When the current of the driving winding 17 becomes zero, the thyristor 28 or respectively 29 is turned off. Then, thyristors 18-23, 5-16, 28 (or 29) are turned on so that the direction of the current in the excitation winding 17 in the brake mode is inverse to the direction of the current in the excitation winding 17 in the thrust mode. The direction of the current of the root winding 25 is thus preserved. The excitation winding 17 is powered by the stator

5 обмоток 3 и 4 генератора по цеп м 4, 21-23,5 windings 3 and 4 of the generator on the chain m 4, 21-23,

24,25, 28, 17, 11 - 13, 4 и 3, 18-20, 24, 25, 28, 17, 14-16, 3 или 4, 2Г1-23, 24, 25, 29,24.25, 28, 17, 11-13, 4 and 3, 18-20, 24, 25, 28, 17, 14-16, 3 or 4, 2Г1-23, 24, 25, 29,

17, 5-7, 4 и 3, 18-20, 24, 25, 19, 17, 8-10, 3 в зависимости от направлени вращени 17, 5-7, 4 and 3, 18-20, 24, 25, 19, 17, 8-10, 3 depending on the direction of rotation

Q кор , а когда т говый электродвигатель возбудитс , включением и отключением тиристоров 5-16, 18-23 с помощью емкостей 36 и 37 и коммутирующих тиристоров 32-35 током корной обмотки 25 запитываютс статорные обмотки 3 и 4 генератора. ПриQ cor, and when the traction motor is energized, switching on and off of thyristors 5-16, 18-23 with capacitors 36 and 37 and commutating thyristors 32-35, the stator windings 3 and 4 of the generator are supplied with current from the core winding 25. With

5 этом генератор работает в двигательном режиме и раскручивает вал первичного двигател 1, который полностью прекращает потребление топлива.5 this generator operates in the engine mode and spins the shaft of the prime mover 1, which completely stops fuel consumption.

Claims

AUTONOMOUS VEHICLE TRACTION ELECTRIC DRIVE, containing a synchronous generator with two windings on the stator, each of which is connected to a star and connected to the corresponding group of valves with integrated cathodes, one of which is made on thyristors, a DC traction motor, one output of which excitation winding through the group thyristors, the anodes of which are combined, is connected to one terminal of one stator winding, and the motor armature winding is connected to a braking resistor, and a contactor connected between one from the conclusions of the armature winding and the common connection point of the cathodes of another valve group, characterized in that, in order to increase reliability, it is equipped with switching capacitors, isolation and shunt diodes and additional thyristors, one of which is connected between one terminal of the field winding and one terminal of the other winding stator, others between another terminal of the field winding and one terminal of the stator windings, the third additional thyristors are connected in two groups of two thyristors connected in series , to the common connection point of which in each group one of the plates of the corresponding switching capacitor is connected, the other plate of which is connected to the other terminal of the corresponding generator winding, and the fourth additional thyristors, parallel to which the bypass diodes are connected, are connected between the other terminal of the armature winding and the terminals field windings, with groups of third additional thyristors connected between a common connection point of the cathodes of one and the other valve groups and the other terminal of the armature winding, at the same time, an isolation diode is included in the circuit of the brake resistor, and the other group of valves is made on thyristors.

SIL ™ 1125144