UA142680U

UA142680U - DEVICE OF AUTOMATIC CONTROL OF TRACTION ELECTRIC MOTORS OF CONSEQUENTIAL EXCITATION OF ELECTRIC MOTOR COMPOSITION IN BRAKE MODE

Info

Publication number: UA142680U
Application number: UAU201911301U
Authority: UA
Inventors: Віталій Анатолійович Герасименко; Микола Іванович Шпіка; Михайло Федорович Смирний
Original assignee: Харківський Національний Університет Міського Господарства Імені О.М. Бекетова
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Пристрій автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі, в якому тягові електродвигуни послідовного збудження включені послідовно по два в дві паралельні групи, які через індивідуальні датчики струму і індивідуальні імпульсні перетворювачі та загальний індуктивно-ємнісний фільтр підключені до мережі живлення постійного струму. причому паралельно двом якорям електродвигунів однієї групи підключений датчик напруги, а два імпульсні перетворювачі виконані по схемі однофазного транзисторного моста зі зворотними діодами, катодна група яких підключена до плюсового виводу мережі живлення через індуктивність вхідного фільтра, а анодна - через обмотки збудження електродвигунів до мінусового виводу мережі живлення. В діагональ кожного моста включені послідовно з'єднані два якоря електродвигунів з індивідуальним датчиком струму і індивідуальним індуктивним фільтром, обмотки збудження кожної групи електродвигунів зашунтовані діодом, включеним катодом до анодної групи зворотних діодів однофазного транзисторного моста, і до точки з'єднання якірної обмотки та імпульсного перетворювача підключено катодом діод, анод якого через паралельно з'єднані гальмівний резистор та транзистор підключений до негативного полюсу джерела живлення. До обмоток збудження електродвигунів кожної групи через перший DC-DC перетворювач та перший датчик напруги підключено перший накопичувач енергії, а до точки з'єднання індуктивного фільтра електродвигунів з перетворювачем підключено катодом діод, анод якого з'єднано з першим входом другого DC-DC перетворювача, другий вхід якого підключено до негативного полюсу джерела живлення, вихід другого DC-DC перетворювача через другий датчик напруги підключено до другого накопичувача. Позитивний полюс якого через транзистор підключено до згаданої точки з'єднання катода діода та індивідуального індуктивного фільтра, а негативний полюс підключено до точки з'єднання обмоток збудження з імпульсним перетворювачем.Device for automatic control of sequential excitation traction motors of electric rolling stock in brake mode, in which sequential excitation traction motors are connected in series in two in two parallel groups, which are connected to the mains via individual current sensors and individual pulse converters and common inductive-capacitive filter. and in parallel to two armatures of electric motors of one group the voltage sensor is connected, and two pulse converters are executed according to the scheme of the single-phase transistor bridge with return diodes which cathode group is connected to a plus output of a power supply network through inductance nutrition. The diagonal of each bridge includes two armatures connected in series with an individual current sensor and an individual inductive filter, the excitation windings of each group of motors are shunted by a diode connected by a cathode to the anode group of inverse diodes of a single-phase transistor bridge. the converter is connected by a cathode diode, the anode of which is connected in parallel to the brake resistor and the transistor connected to the negative pole of the power supply. The first energy storage is connected to the excitation windings of the motors of each group through the first DC-DC converter and the first voltage sensor, and the cathode diode is connected to the connection point of the inductive filter of the electric motor with the converter. the second input of which is connected to the negative pole of the power supply, the output of the second DC-DC converter through the second voltage sensor is connected to the second drive. The positive pole of which is connected via a transistor to the mentioned connection point of the cathode of the diode and the individual inductive filter, and the negative pole is connected to the connection point of the excitation windings with the pulse converter.

Description

Корисна модель належить до електрообладнання електричного транспорту і призначена для електрорухомого складу постійного струму.The useful model belongs to the electrical equipment of electric transport and is intended for electric rolling stock of direct current.

Відомий пристрій автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження в режимі електричного гальмування, при якому обмотки збудження електродвигунів підключаються до мережі живлення постійного струму через тиристорний перетворювач, а обмотки якорів - до гальмівних резисторів, електродвигуни працюють в режимі генераторів незалежного збудження і отримана при гальмуванні електрична енергія розсіюється у вигляді тепла в гальмівних резисторах |11.A known device for automatic control of traction electric motors of series excitation in the mode of electric braking, in which the excitation windings of the electric motors are connected to the DC power supply through a thyristor converter, and the armature windings are connected to the braking resistors, the electric motors operate in the mode of generators of independent excitation and the electrical energy obtained during braking is dissipated in the form of heat in braking resistors |11.

Недоліком даного пристрою слід вважати низькі енергетичні показники, оскільки необхідна для збудження електродвигунів електрична енергія береться з мережі живлення, а вся енергія, що виробляється при гальмуванні, розсіюється у вигляді тепла в гальмівних резисторах. Крім цього, при знеструмленні мережі живлення електричне гальмування улоеможливлюється.The disadvantage of this device should be considered low energy indicators, since the electrical energy needed to excite the electric motors is taken from the power supply network, and all the energy produced during braking is dissipated as heat in the braking resistors. In addition, in the event of a power failure, electrical braking becomes possible.

Відомий пристрій керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, включеними послідовно по два в дві паралельні групи, які через індивідуальні датчики струму і індивідуальні імпульсні перетворювачі та загальний індуктивно-ємнісний фільтр підключені до мережі живлення постійного струму, причому паралельно двом якорям електродвигунів однієї групи підключений датчик напруги, а два імпульсні перетворювачі виконані по схемі однофазного транзисторного мосту зі зворотними діодами, катодна група яких підключена до плюсового виводу мережі живлення через індуктивність вхідного фільтра, а анодна - через обмотки збудження електродвигунів до мінусового виводу мережі живлення і в діагональ кожного моста включені послідовно з'єднані два якоря електродвигунів з індивідуальним датчиком струму і індивідуальним індуктивним фільтром, обмотки збудження кожної групи електродвигунів зашунтовані діодом, включеним катодом до анодної групи зворотних діодів однофазного транзисторного моста, і до точок з'єднання якорів електродвигунів та індивідуальних індуктивних фільтрів з транзисторами кожного однофазного транзисторного моста підключені катодами два діоди, аноди яких з'єднані між собою і з виводом резистора, який другим виводом з'єднаний з мінусовим виводом мережі живлення і зашунтований транзистором, в режимі гальмування електродвигуни працюють генераторами послідовного збудження і уся енергія гаситься на гальмівних резисторах (2). Цей пристрій вибрано заA well-known device for controlling series-excited traction electric motors connected in series by two in two parallel groups, which are connected to the DC power supply through individual current sensors and individual pulse converters and a common inductive-capacitive filter, and a voltage sensor is connected in parallel to two armatures of the electric motors of the same group, and two pulse converters are made according to the scheme of a single-phase transistor bridge with reverse diodes, the cathode group of which is connected to the positive terminal of the power supply network through the inductance of the input filter, and the anode group is connected through the excitation windings of the electric motors to the negative terminal of the power supply network, and in the diagonal of each bridge are connected in series two armatures of electric motors with an individual current sensor and an individual inductive filter, the excitation windings of each group of electric motors are shunted by a diode whose cathode is connected to the anode group of return diodes of a single-phase transistor bridge, and to the points connection of armatures of electric motors and individual inductive filters with transistors of each single-phase transistor bridge, two diodes are connected by cathodes, the anodes of which are connected to each other and to the output of the resistor, which is connected to the negative output of the power supply network by the second output and is shunted by a transistor, in braking mode electric motors work as generators of series excitation and all energy is extinguished on braking resistors (2). This device is selected for

Зо найближчий аналог.From the closest analogue.

Недоліком цього пристрою є те, що уся енергія гальмування гаситься на гальмівних резисторах.The disadvantage of this device is that all the braking energy is dissipated in the braking resistors.

В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення пристрою автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі шляхом того, що до обмоток збудження електродвигунів кожної групи через перший 0С-Ю0ОС перетворювач та перший датчик напруги підключено перший накопичувач енергії а до точки з'єднання індуктивного фільтру електродвигунів з перетворювачем підключено катодом діод, анод якого з'єднано з першим входом другого ОС-ЮОС перетворювача, другий вхід якого підключено до негативного полюсу джерела живлення, вихід другого ОС-ЮОС перетворювача через другий датчик напруги підключено до другого накопичувача, причому позитивний полюс якого через транзистор підключено до згаданої точки з'єднання катода діода та індивідуального індуктивного фільтра, а негативний полюс підключено до точки з'єднання обмоток збудження з імпульсним перетворювачем. Це дозволить суттєво покращити енергетичні показники пристрою автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі.The basis of the useful model is the task of improving the device for automatic control of traction electric motors for sequential excitation of electric rolling stock in braking mode by connecting the first energy storage device to the excitation windings of the electric motors of each group through the first 0C-Y0OS converter and the first voltage sensor, and to the connection point of the inductive the filter of electric motors with a converter is connected to the cathode of a diode, the anode of which is connected to the first input of the second OS-SUOS converter, the second input of which is connected to the negative pole of the power source, the output of the second OS-SUOS converter through the second voltage sensor is connected to the second accumulator, and the positive pole which is connected through the transistor to the mentioned connection point of the cathode of the diode and the individual inductive filter, and the negative pole is connected to the connection point of the excitation windings with the pulse converter. This will make it possible to significantly improve the energy performance of the device for automatic control of traction electric motors for sequential excitation of electric rolling stock in braking mode.

Поставлена задача вирішується тим, що у пристрою автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі тягові електродвигуни послідовного збудження включені послідовно по два в дві паралельні групи, які через індивідуальні датчики струму і індивідуальні імпульсні перетворювачі та загальний індуктивно-ємнісний фільтр підключені до мережі живлення постійного струму, причому паралельно двом якорям електродвигунів однієї групи підключений датчик напруги, а два імпульсні перетворювачі виконані по схемі однофазного транзисторного моста зі зворотними діодами, катодна група яких підключена до плюсового виводу мережі живлення через індуктивність вхідного фільтра, а анодна - через обмотки збудження електродвигунів до мінусового виводу мережі живлення і в діагональ кожного моста включені послідовно з'єднані два якоря електродвигунів з індивідуальним датчиком струму і індивідуальним індуктивним фільтром, обмотки збудження кожної групи електродвигунів зашунтовані діодом, включеним катодом до анодної групи зворотних діодів однофазного транзисторного моста, і до точки з'єднання якірної обмотки та імпульсного перетворювача підключено катодом діод, анод якого бо через паралельно з'єднані гальмівний резистор та транзистор підключений до негативного полюсу джерела живлення, згідно з корисною моделлю, до обмоток збудження електродвигунів кожної групи через перший ЮС-ОС перетворювач та перший датчик напруги підключено перший накопичувач енергії, а до точки з'єднання індуктивного фільтра електродвигунів з перетворювачем підключено катодом діод, анод якого з'єднано з першим входом другого ЮОС-The task is solved by the fact that in the device for automatic control of traction electric motors of serial excitation of electric rolling stock in the braking mode, traction electric motors of serial excitation are connected in series by two in two parallel groups, which are connected to the network through individual current sensors and individual pulse converters and a common inductive-capacitive filter DC power supply, and a voltage sensor is connected in parallel to the two armatures of the electric motors of the same group, and the two pulse converters are made according to the circuit of a single-phase transistor bridge with reverse diodes, the cathode group of which is connected to the positive terminal of the power supply network through the inductance of the input filter, and the anode group - through the excitation windings of the electric motors two armatures of electric motors connected in series with an individual current sensor and an individual inductive filter, excitation windings of each group are connected to the negative output of the power supply network and in the diagonal of each bridge of electric motors are shunted by a diode connected by the cathode to the anode group of return diodes of a single-phase transistor bridge, and to the connection point of the armature winding and the pulse converter, a diode is connected to the cathode, the anode of which is connected to the negative pole of the power source through the parallel-connected brake resistor and transistor, according to with a useful model, the first energy storage device is connected to the excitation windings of the electric motors of each group through the first SW-OS converter and the first voltage sensor, and a cathode diode is connected to the connection point of the inductive filter of the electric motors with the converter, the anode of which is connected to the first input of the second SWOS -

ОС перетворювача, другий вхід якого підключено до негативного полюсу джерела живлення, вихід другого ЮС-ЮОС перетворювача через другий датчик напруги підключено до другого накопичувача, причому позитивний полюс якого через транзистор підключено до згаданої точки з'єднання катоду діода та індивідуального індуктивного фільтра, а негативний полюс підключено до точки з'єднання обмоток збудження з імпульсним перетворювачем.OS of the converter, the second input of which is connected to the negative pole of the power source, the output of the second SW-SW converter through the second voltage sensor is connected to the second storage device, and the positive pole of which is connected through the transistor to the mentioned point of connection of the cathode of the diode and the individual inductive filter, and the negative the pole is connected to the connection point of the excitation windings with the pulse converter.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням.The essence of the useful model is explained by the drawing.

На кресленні наведена схема пристрою, що ілюструє його роботу, яка містить дві групи тягових електродвигунів послідовного збудження 1, 2 і 3, 4 з обмотками збудження відповідно 5, 6 і 7, 8, включених по два послідовно, два датчики напруги 9 і 10, два індуктивних фільтри 11 і 12, транзистори двох імпульсних перетворювачів 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ї, відповідно, їх зворотні діоди 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, зворотні діоди 29 і 30, гальмівні резистори 31 і 32, транзистори для гальмування 33 і 34, діоди ланцюгів гальмування 35 і 36, датчики струму 37 і 38, конденсатор вхідного фільтра 39, індуктивність вхідного фільтра 40, перші ОС/0С перетворювачі 41 і 42, перші накопичувачі енергії 43 і 44, перші датчики напруги 45 і 46, другіThe drawing shows a diagram of the device illustrating its operation, which contains two groups of traction electric motors of series excitation 1, 2 and 3, 4 with excitation windings 5, 6 and 7, 8, respectively, connected two in series, two voltage sensors 9 and 10, two inductive filters 11 and 12, transistors of two pulse converters 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 and, respectively, their reverse diodes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, reverse diodes 29 and 30, braking resistors 31 and 32, braking transistors 33 and 34, braking circuit diodes 35 and 36, current sensors 37 and 38, input filter capacitor 39, input filter inductance 40, first OS/0C converters 41 and 42, the first energy accumulators 43 and 44, the first voltage sensors 45 and 46, the second

РС/ОС перетворювачі 47 і 48, другі накопичувачі енергії 49 і 50, другі датчики напруги 51 і 52, діоди 53 і 54 та транзистори 55 і 56.RS/OS converters 47 and 48, second energy accumulators 49 and 50, second voltage sensors 51 and 52, diodes 53 and 54 and transistors 55 and 56.

Пристрій автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі працює таким чином.The device for automatic control of traction electric motors of sequential excitation of electric rolling stock in braking mode works as follows.

При переході у режим електричного гальмування вмикаються транзистори 15 і 19, 33 і 34, при цьому якірні обмотки 1 і 2 та обмотки збудження 5 і 6 двигунів, а також якірні обмотки З і 4 та обмотки збудження 7 і 8 вмикаються як генератори послідовного збудження і закорочуються між собою накоротко.When switching to the electric braking mode, transistors 15 and 19, 33 and 34 are turned on, while armature windings 1 and 2 and excitation windings 5 and 6 of the motors, as well as armature windings Z and 4 and excitation windings 7 and 8 are turned on as generators of series excitation and are shorted together.

За рахунок залишкового намагнічування в обмотках збудження 5, б та 7, 8 на якірних обмотках 1, 2 та 3, 4 з'явиться електрорушійна сила, під дією якої потече струм, який вимірюється датчиками струму 37 і 38. Після досягнення струмом заданого значенняDue to the residual magnetization in the excitation windings 5, b and 7, 8, an electromotive force will appear on the armature windings 1, 2 and 3, 4, under the influence of which a current will flow, which is measured by current sensors 37 and 38. After the current reaches the specified value

Зо вимикаються транзистори 15 і 19 та вмикаються транзистори 55, 56, а також перші ОС-ОС перетворювачі 41 і 42. Гальмівний струм потече через транзистори 55 і 56, входи других накопичувачів 49 і 50, обмотки збудження 5, 6 та 7, 8, транзистори 33, 34 та якорі двигунів 1, 2 та 3, 4. Перші О0С-ОС перетворювачі 41 і 42 своїми входами шунтують обмотки збудження 5, 6 та 7, 8 і тим самим регулюють величину струму в них як при незалежному збудженні електродвигунів. З виходів перших ЮС-ЮОС перетворювачів 41 і 42 енергія подається на перші накопичувачі 43 і 44 та використовується для власних потреб. У разі, якщо другі накопичувачі 49 і 50 будуть заповнені, а гальмування продовжується вимикаються транзистори 55 і 56, 33 і 34 та енергія гальмування перетворюється в тепло на гальмівних резисторах 31 і 32. У зоні низьких швидкостей транзистори 33 і 34 переходять у режим широтно-імпульсної модуляції і зменшують еквівалентний гальмівний опір, що забезпечує ефективне гальмування.Transistors 15 and 19 are turned off and transistors 55, 56 are turned on, as well as the first OS-OS converters 41 and 42. The braking current will flow through transistors 55 and 56, the inputs of the second accumulators 49 and 50, the excitation windings 5, 6 and 7, 8, transistors 33, 34 and armatures of motors 1, 2 and 3, 4. The first ОС-ОС converters 41 and 42 with their inputs shunt the excitation windings 5, 6 and 7, 8 and thus regulate the amount of current in them as with independent excitation of electric motors. From the outputs of the first SW-SW converters 41 and 42, energy is supplied to the first accumulators 43 and 44 and is used for its own needs. In the event that the second accumulators 49 and 50 are filled, and braking continues, transistors 55 and 56, 33 and 34 are turned off, and the braking energy is converted into heat at the braking resistors 31 and 32. In the low-speed zone, transistors 33 and 34 switch to the wide- pulse modulation and reduce the equivalent braking resistance, which ensures effective braking.

При переході у режим тяги вмикаються другі ОС-ОС перетворювачі 47 і 48 та транзистори 16 і 20, які працюють у режимі широтно-імпульсної модуляції. При цьому енергія з других накопичувачів 49 і 50 використовується для розгону електрорухомого складу. Після використання енергії з других накопичувачів вмикаються транзистори 14 і 18 та вимикаються другі ОС-ОС перетворювачі 47 і 48 та продовжується рух транспортного засобу.When switching to the traction mode, the second OS-OS converters 47 and 48 and transistors 16 and 20, which work in the pulse-width modulation mode, are turned on. At the same time, the energy from the second accumulators 49 and 50 is used to accelerate the electric rolling stock. After using the energy from the second accumulators, the transistors 14 and 18 are turned on and the second OS-OS converters 47 and 48 are turned off, and the vehicle continues to move.

Пропонована корисна модель забезпечить суттєве покращення енергетичних показників пристрою автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі.The proposed useful model will provide a significant improvement in the energy performance of the device for automatic control of traction electric motors for sequential excitation of electric rolling stock in braking mode.

Джерела інформації: 1. Розенфельд В.Е. Злектропоезда постоянного тока с импульсньіми преобразователями.Sources of information: 1. Rosenfeld V.E. Direct current electrical trains with pulse converters.

Под. ред. проф. Розенфельда В.Е. - М.: Транспорт, 1976. - 280 с. - С. 212-220. 2. Патент України 126978, НО2Р 77/00. Спосіб автоматичного керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу в гальмівному режимі / В.А.Under ed. Prof. Rosenfeld V.E. - M.: Transport, 1976. - 280 p. - P. 212-220. 2. Patent of Ukraine 126978, НО2Р 77/00. The method of automatic control of traction electric motors of sequential excitation of electric rolling stock in braking mode / V.A.

Герасименко, М.І. Шпіка - Мо и201801585; заявл. 19.02.2018; опубл. 10.07.2018.-Бюл. Мо 13/2018.Gerasimenko, M.I. Spika - MO and 201801585; statement 19.02.2018; published 10.07.2018.-Bull. May 13/2018.

Claims

FORMULA OF THE USEFUL MODEL Device for automatic control of traction electric motors of serial excitation of electric rolling stock in braking mode, in which the traction electric motors of serial

60 excitations are connected in series by two in two parallel groups, which are connected to the DC power supply through individual current sensors and individual pulse converters and a common inductive-capacitive filter, and a voltage sensor is connected in parallel to the two armatures of the electric motors of the same group, and the two pulse converters are made by scheme of a single-phase transistor bridge with reverse diodes, the cathode group of which is connected to the positive terminal of the power supply network through the inductance of the input filter, and the anode group is connected to the negative terminal of the power supply network through the inductance of the input filter, and two motor armatures connected in series with an individual sensor are included in the diagonal of each bridge current and an individual inductive filter, the excitation windings of each group of electric motors are shunted by a diode whose cathode is connected to the anode group of return diodes of a single-phase transistor bridge, and to the connection point of the armature winding and the pulse converter is connected the cathode is a diode, the anode of which is connected to the negative pole of the power source through the parallel-connected braking resistor and the transistor, which differs in that the first energy accumulator is connected to the excitation windings of the electric motors of each group through the first 0C-OS converter and the first voltage sensor, and to the point the connection of the inductive filter of the electric motors with the converter is connected by the cathode of the diode, the anode of which is connected to the first input of the second 0C-SW converter, the second input of which is connected to the negative pole of the power source, the output of the second SW-SW converter through the second voltage sensor is connected to the second accumulator , and the positive pole of which is connected through the transistor to the mentioned connection point of the cathode of the diode and the individual inductive filter, and the negative pole is connected to the connection point of the excitation windings with the pulse converter.