Тяговый преобразователь электровоза переменного тока для режимов тяги и рекуперативного торможения Российский патент 2018 года по МПК H02P7/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и предназначено для использования на электроподвижном составе переменного тока в качестве тягового преобразователя.

Уровень техники

Известен электровоз переменного тока ВЛ80Т, ВЛ80С (Электровоз ВЛ80Т: Руководство по эксплуатации / Под. ред. Б.Р. Бондаренко, - М.: Транспорт, 1977, - 368 с.; Электровоз ВЛ80С: Руководство по эксплуатации / Н.М. Васько, А.С. Девятков, А.Ф. Кучеров и др. - 2-е изд., переработ. и доп. - М.: Транспорт, 1990, - 454 с.: 315 ил., 26 табл.), на котором в качестве тягового преобразователя применяется выпрямительная установка типа ВУК. В данной установке используются неуправляемые электрические вентили - диоды, которые соединены по известной мостовой схеме. Изменение выпрямленного напряжения на коллекторе тягового электродвигателя с целью изменения скорости движения электровоза, происходит за счет переключения главным контроллером секций вторичной обмотки тягового трансформатора. Недостатками такого электровоза являются то, что применяется ступенчатое регулирование выпрямленного напряжения, а также применение реостатного тормоза.

Известен многозонный выпрямительно-инверторный преобразователь для электровозов переменного тока с коллекторными тяговыми электродвигателями (RU 2498490 С1, 10.11.2013) (прототип). Такой преобразователь состоит из плеч выполненных на базе IGBT-транзисторов и образующих схему двухполупериодного мостового выпрямителя, а также дополнительного диодного плеча, включенного параллельно цепи выпрямленного тока. Известен способ управления в режиме рекуперативного торможения многозонного выпрямительно-инверторного преобразователя (RU 2573821 С2, 27.01.2016), позволяющий обеспечить высокий коэффициент мощности в этом режиме. Основным недостатком такого преобразователя является его высокая стоимость в связи с использованием значительного количества IGBT-транзисторов высокого класса.

Раскрытие изобретения

Тяговый преобразователь электровоза переменного тока для режимов тяги и рекуперативного торможения, подключенный к многообмоточному тяговому трансформатору, имеющий нагрузку в виде коллекторного двигателя, отличающийся тем, что одна обмотка тягового трансформатора подключается к управляемому мосту, выполненному на IGBT-транзисторах, предназначенному для плавного регулирования напряжения на коллекторном двигателе за счет изменения времени включения и отключения IGBT-транзисторов управляемого моста внутри каждого полупериода напряжения, последующие вторичные обмотки тягового трансформатора подключаются с помощью контакторов через диодные плечи, образуя n зон регулирования, обмотка возбуждения коллекторного двигателя имеет возможность подключения к выпрямительной установке возбуждения.

Описание чертежей

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электровоза с предлагаемым тяговым преобразователем переменного тока собранная в режиме тяги.

Осуществление изобретения

Схема содержит: тяговый преобразователь (23), включающий в себя управляемые плечи (2…5) состоящие из IGBT-транзистора и включенного последовательно диода, подключенные к вторичной обмотке I тягового трансформатора (ТТ) (22); диодные плечи (6, 7); контакторы (15, 16); предназначенные для переключения режима работы электровоза (тяга/рекуперация); контакторы (17…20), предназначенные для подключения и отключения секций вторичных обмоток (II, III, IV, V, n) ТТ, токоприемник (пантограф) (21); якорная обмотка коллекторного тягового электродвигателя (1); блок балластных резисторов (ББР) (8); обмотка возбуждения (ОВ) (9); выпрямительная установка возбуждения (ВУВ) (10); контакторы (11, 13) для подключения ББР в режиме рекуперации; контакторы (12, 14) для переключения ОВ из режима тяги в режим рекуперации.

В режиме тяги ОВ с помощью контакторов 12, 14, подключается последовательно с обмоткой якоря 1. Контакторы 15, 16 подключают диодные плечи, 6 и 7. Плечи 2…5 подключены к вторичной обмотке I тягового трансформатора 22, увеличение напряжения на коллекторном двигателе осуществляется с помощью последовательного подключения вторичных обмоток (II, III, IV, V, n) путем замыкания соответствующего контактора 17…20, образуя n зон регулирования. Плавное регулирование напряжения подаваемого на коллекторный двигатель на первой зоне осуществляется с помощью плеч 2…5, а на высших зонах с помощью плеч 2 и 3.

В режиме рекуперативного торможения ОВ с помощью контакторов 12, 14, подключается к ВУВ (10). Контакторы 15, 16 размыкаются, с помощью контакторов 11, 13 в цепь включается ББР (8). Плечи 2…5 подключены к вторичной обмотке I тягового трансформатора 22, за счет них осуществляется плавное регулирование напряжения тягового двигателя. Контакторы 17…20 разомкнуты.

Техническим результатом является обеспечение коэффициента мощности в режимах тяги и рекуперативного торможения по значениям сопоставимым с коэффициентом мощности выпрямительно-инверторного преобразователя, выполненного на IGBT-транзисторах [RU 2498490 С1, 10.11.2013; RU 2573821 С2, 27.01.2016], и обеспечение плавного регулирования напряжения на коллекторных двигателях, а также уменьшение количества полупроводниковых приборов в схеме тягового преобразователя.

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для использования на электровозах переменного тока в качестве тягового преобразователя. Техническим результатом является повышение коэффициента мощности и обеспечение плавного регулирования напряжения на коллекторных двигателях в режимах тяги и рекуперативного торможения. Тяговый преобразователь электровоза подключен к тяговому трансформатору, содержит управляемый мост, подключенный к одной секции вторичной обмотки тягового трансформатора, диодные плечи, подключаемые к остальным выводам вторичных обмоток тягового трансформатора через набор контакторов, образуя n зон регулирования. В режиме тяги коллекторный двигатель является нагрузкой, в режиме рекуперативного торможения он является генератором, имеющим независимое питание обмотки возбуждения от выпрямительной установки возбуждения.1 ил.

Тяговый преобразователь электровоза переменного тока для режимов тяги и рекуперативного торможения, подключенный к многообмоточному тяговому трансформатору, имеющий нагрузку в виде коллекторного двигателя, отличающийся тем, что одна обмотка тягового трансформатора подключается к управляемому мосту, выполненному на IGBT-транзисторах, предназначенному для плавного регулирования напряжения на коллекторном двигателе за счет изменения времени включения и отключения IGBT-транзисторов управляемого моста внутри каждого полупериода напряжения, последующие вторичные обмотки тягового трансформатора подключаются с помощью контакторов через диодные плечи, образуя n зон регулирования, обмотка возбуждения коллекторного двигателя имеет возможность подключения к выпрямительной установке возбуждения.