ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД АВТОНОМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1999 года по МПК B60L7/06 B60L11/08 B60L11/02 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на автономных транспортных средствах - тепловозах, газотурбовозах и дизель-поездах с тяговым электроприводом.

Известен тяговый электропривод автономного транспортного средства - тепловоза [1], содержащий m-фазный генератор переменного тока, управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах, соединенных по схеме m-фазного мостового выпрямителя, и имеющий m входных выводов, подключенных к фазам тягового генератора, и первый и второй выходные выводы, автономный инвертор тока, имеющий выходные выводы, к которым подключены асинхронные тяговые двигатели, и два входных вывода, один из которых соединен с первым выводом управляемого выпрямителя через сглаживающий реактор и контактор, шунтирующий тормозной резистор, а другой - непосредственно со вторым выводом управляемого выпрямителя.

Недостатком такого электропривода является значительное потребление мощности от тягового генератора при электрическом торможении на тормозной резистор в области низких скоростей движения.

Этот недостаток частично устраняется в тяговой электропередаче со ступенчатым регулированием тормозного резистора путем включения дополнительных контакторов, шунтирующих отдельные секции тормозного резистора [2, 3].

Недостатком этого электропривода является усложнение схемы электропривода за счет увеличения числа коммутационных контакторов, что снижает его надежность, а также, хотя и меньшее, но сохраняющееся потребление мощности от тягового генератора при электрическом торможении на тормозной резистор в области низких скоростей движения.

Задачей изобретения является упрощение тягового электропривода, повышение его надежности и эффективности за счет снижения потребления мощности от тягового генератора при электрическом торможении.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод введены дополнительные тиристоры по числу фаз тягового генератора, а тормозной резистор подключен одним выводом к одному из выходных выводов управляемого выпрямителя, а другим - к общей точке соединения дополнительных тиристоров, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам тягового генератора.

На фиг.1 приведена схема тягового электропривода автономного транспортного средства с использованием трехфазного генератора переменного тока, а на фиг. 2 - поясняющие принципы работы электропривода диаграммы: "U" - напряжение на выводах 9, 10, 11 тягового генератора; "3, 23, 4, 5, 24, 6, 7, 25, 8" - состояния соответствующих тиристоров; и "R" - изменения сопротивления тормозного резистора.

Тяговый электропривод содержит трехфазный генератор переменного тока 1, управляемый выпрямитель 2 на тиристорах 3 - 8, подключенный входными выводами 9, 10 и 11 к фазам генератора 1 и имеющий первый 12 и второй 13 выходные выводы, автономный инвертор тока 14, имеющий выходные выводы 15, 16 и 17, к которым подключен асинхронный тяговый двигатель 18, и два входных вывода 19 и 20, один из которых 19 соединен через реактор 21 с выводом 13 выпрямителя 2, а второй 20 - непосредственно с выводом 12 выпрямителя 2. Синхронный генератор 1 соединен с валом первичного двигателя 22. Дополнительные тиристоры 23, 24 и 25 и тормозной резистор 26, подключенный одним выводом к выводу 13 выпрямителя 2, а другим - к общей точке соединения одноименных выводов тиристоров 23, 24 и 25, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам генератора 1.

Тяговый электропривод работает следующим образом.

В режиме тяги. Переменное напряжение генератора 1 выпрямляется выпрямителем 2. Регулируя угол включения тиристоров 3 - 8, изменяют величину выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя и соответственно постоянного тока в реакторе 21, который автономным инвертором тока 14 преобразуется в переменный трехфазный ток регулируемой частоты и подается в фазы асинхронного тягового двигателя 18. При этом если частота тока на выходе инвертора больше, чем частота вращения ротора двигателя 18, то создается вращающий момент.

В режиме торможения. Ротор асинхронного тягового двигатели 18 вращается с частотой большей, чем частота переключения тиристоров инвертора 14. При протекании тока через фазы двигателя напряжение на входных выводах 19 и 20 инвертора имеет полярность: "плюс" - вывод 20 и "минус" - вывод 19. Тиристоры 4, 6 и 8 выпрямителя 2 и дополнительные тиристоры 23, 24 и 25 включают с углом регулирования α_p= π/2, так что среднее значение выпрямленного напряжения генератора 1 равно нулю. Ток двигателя при этом определяется напряжением на выводах 19, 20 инвертора и величиной тормозного резистора 26 и протекает по цепи: (например, интервал времени 0÷π/3) выводы 20 инвертора и 12 выпрямителя, тиристор 4 выпрямителя, фазы 9 и 11 генератора 1, дополнительный тиристор 25, тормозной резистор 26, вывод 13 выпрямителя, реактор 21, вывод 19 инвертора 14 и в зависимости от состояния тиристоров инвертора - две фазы асинхронного двигателя 18.

При изменении скорости вращения ротора двигателя 18 регулируют частоту переключения тиристоров инвертора 14 и изменяют величину напряжения на входных выводах инвертора так, что ток на входе инвертора поддерживают постоянным
J_d = U_d/R_т,
где U_d - напряжение на входных выводах инвертора;
J_d - ток инвертора;
R_т - величина сопротивления тормозного резистора.

При снижении скорости вращения ротора двигателя ниже определенного уровня поддержание напряжения становится невозможным из-за насыщения магнитной цепи двигателя. Поэтому для поддержания тока J_d на заданном уровне с углом регулирования θ_R (фиг.2) включают тиристоры 3, 5 и 7 выпрямителя 2. При этом эквивалентная величина сопротивления в цепи тормозного тока составит

где θ_R - угол регулирования тиристоров 3, 5 и 7 (продолжительность включения тормозного резистора в цепь тока);
θ_т - период подключения тормозного резистора.

Изменяя угол регулирования θ_R, регулируют эквивалентную величину сопротивления в цепи тормозного тока и тем самым обеспечивают тормозной момент двигателя практически до полной остановки транспортного средства.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется тем, что упрощается схема электропривода за счет исключения коммутационных контакторов и повышается ее надежность, расширяется диапазон регулирования тормозного момента практически до полной остановки транспортного средства без дополнительного потребления мощности от тягового генератора.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N821244, кл. B 60 L 7/06, 1981.

2. Eisele M. Drehstrom - Antriebstechnik fur die dies- elelektrischen Lokomotiven der Baureihe 311.1 der Spanischen Eisenbahnen. Zev+Det -Glasers Annalen, 114 (1990), N 7, с. 223.

3. Eisele M. Schwerer Guferverkehr in den USA - Dreh- strom - Antriebstechnik fur die Diesellokomotive SD70 MAC. Zev+Det - Glasers Annalen, 119 (1995), N 4, с.118т

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на автономных транспортных средствах - тепловозах, газотурбовозах и дизель-поездах с тяговым электроприводом. Задача изобретения: упрощение тягового электропривода, повышение его надежности и эффективности за счет снижения потребления мощности от тягового генератора при электрическом торможении. В тяговый электропривод введены дополнительные тиристоры по числу фаз тягового генератора, а тормозной резистор подключен одним выводом к одному из выходных выводов управляемого выпрямителя, а другим - к общей точке соединения дополнительных тиристоров, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам тягового генератора. 2 ил.

Тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий m-фазный тяговый генератор переменного тока, управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах, соединенных по схеме m-фазного мостового выпрямителя, и имеющий m входных выводов, подключенных к фазам тягового генератора, и первый и второй выходные выводы, автономный инвертор тока, имеющий выходные выводы, к которым подключен асинхронный тяговый двигатель, и два входных вывода, один из которых соединен с первым выводом управляемого выпрямителя через сглаживающий реактор, а другой - непосредственно со вторым выводом управляемого выпрямителя, и тормозной резистор, отличающийся тем, что в него введены дополнительные тиристоры по числу фаз тягового генератора, а тормозной резистор подключен одним выводом к одному из выходных выводов управляемого выпрямителя, а другим - к общей точке соединения одноименных выводов дополнительных тиристоров, другие выводы которых подключены к соответствующим фазам тягового генератора.