Способ управления частотой многодвигательного тягового электропривода Советский патент 1984 года по МПК H02P7/74 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к тяговому электроприводу, и может быть использован при управлении частотой асинхронными тяговыми двигателями электропоезда. Известен способ управления часто той многодвигательным силовым элект роприводом, имеющим М асинхронных электродвигателей, подключеннь х к преобразователю постоянного тока в переменньй, при котором осуществляют регулирование напряжения и часто асинхронных электродвигателей во вс диапазоне изменения скоростей lj . Ввиду того, что в процессе регулирования частота напряжения на тя говых двигателях изменяется в диапа зоне от 1 до 150-200 Гц, преобразователь генерирует в питающую (контактную) сеть шестикратные гармоник тока с частотой of 6 Гц и вьше, которые оказывают влияние на линии связи, автоблокировки и другие сиетемы, использующие рельсовые цепи для передачи сигналов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления частотой многодвигательным тяговым электроприводом, имеющим N групп асинхронных электродвигателей, каждая из которьк состоит из М асинхронных электродви.гателей, подключенных к преобразова телям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей, а затем внутри каждой группы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты так, что фазы напряжения питания каждого асинхрон1:ого электродвигателя сдвинуты на изданный УГОЛ z . Хотя известный способ и позволяет снизить уровень влияния потребляемого тока на рельсовые цепи,но ампли туды гармоник, генерируемых преобразователем в контактную сеть, остаютс достаточно большими, что требует для их уменьшения использования мощных входных фильтров, увеличивающих массу и габариты преобразовательной установки и снижаюпщх энергетические показатели привода. Цель изобретения - повьштение энер гетических показателей привода за счет снижения уровня помех в цепях питания. Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления частотой многодвигательным тяговым электроприводом, имеющим N групп асинхронных электродвигателей,каждая из которых состоит из М асинхронных электродвигателей, подключенных к преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей, а затем внутри каждой группы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты, так, что фазы напряжений питания каждого асинхронного электродвигателя сдвинуты на заданный угол, начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей всех N групп осуществляют при совместной синхронизации всех преобразователей частоты, при этом осуществляют заданный взаимньй сдвиг по фазе между преобразователями частоты каждой из N групп асинхронных электродвигателей, а по Достижении заданной частоты вращения асинхронных электродвигателей синхронизацию преобразователей каж- . : дои из N групп асинхронных электродвигателей осуществляют раздельно. Согласно предлагаемому способу синхронизация всех преобразователей., подвижных единиц электропоезда осуществляется только при пуске, а при движении электропоезда со скоростями вьше номинальной осуществляется синхронизация преобразователей в пределах только одной подвижной единицы, как и в известном способе. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства управления частотой многодвигательного тягового электропривода; на фиг. 2 - графики изменения частот вращения отдельных асинхронных электродвигателей и результирующей частоты основной гармоники тока в питающей цепи. Устройство управления содержит N групп 1.1, 1.2...1 асинхронных электродвигателей, каждая из которых содержит,М электродвигателей 2.1... ...2,М, которые подключены соответственно к преобразователям 3.1...3,М. Входы преобразователей через сглазйивающий индуктивно-емкостной фильтр А-и 5 подключены к питающей сети. Устройство управлений преобразоватеями в каждой из N групп асинхронных электродвигателей содержггг индивидуальные генераторы 6 частоты тока статора, выходы которых подключены к первому информационному входу бло ка 7 выбора режима, к второму инфор мационному входу которого через фаз ос двигающий блок 8, а также управляющемувходу блока 7 подключен выход общего дня N групп асинхронных электродвигателей генератора 9. Выход блока выбора режима соединен с входом узла 10 распредел ния импульсов управления преобразователями 3.1 и З.М. Зависимости частоты вращения роторов асинхронных тяговых двигателе от скорости движения V электропоезд для подвижных единиц со средним диа метром колесной пары (прямая 11), меньшим 12 и большим 13 диаметрами колесных пар показаны .на фиг. 2. Прямая 14 соответствует частоте ток статора асинхронных тяговых двигателей, соединенных с колесными пара ми среднего диаметра, и отличается от частоты вращения их роторов на в личину частоты токов роторов,определяющей скольжение и нагрузку двига,теля. Графики 15 и 16 показывают из .менение частоты пульсирующей составлякяцей тока, потребляемого из ко тактной сети при использовании пред гаемого способа управления частотой и прототипа соответственно. Устройство управления частотой работает следующим образом. Начальный пуск с нулевой частоты вращения осуществляется при совмест ной синхронизации всех преобразова телей. j При четырех (М-4) асинхронных . электродвигателях в одной группе ;(на одной подвижной единице) и шест (N 6) подвижных единицах в электропоезде индивидуальные генераторы формируют управляющие напряжения ча тотой в 6 М 24 раз выше, а общий генератор 9 - с частотой в 6 MN 14 раза выше, чем частоты тока статора асинхронного тягового Двигателя. Пр пуске поезда, когда скорость его движения меньше скорости V (фиг. 2 на управляющий вход блока 7 поступает сигнал Синхронизация, под действием которого входы узлов распределения импульсов 10 через фазо смещающий блок 8 подключаются к выходу генератора 9. Фазосмещающий бл 8, выполненньй, например, на базе кольцевых делителей частоты с коэффициентом деления, равным N 6 осуществляют деление частоты управляющие напряжений, поступающих от генератора 9на шесть и сдвиг их по фазе на 1/6MN 1/144 части периода выходной частоты питающего двигатель напряжения. Сигналы с выхода фазосмещающего блока 8 поступают на вход узла распределения импульсов 10, которые осуществляют управление преобразователями 3.1....3, М таким образом, чтобы обеспечить сдвиг по фазе между напряжениями преобразователей одной подвижной единицы, равным 1/бМ - 1/24 части периода выходной частоты питающего двигатель напряжения. При достижении-скорости движения, равной Vfj (фиг. 2) на управляющий вход блока 7 поступает сигнал Рассинхроршзация (Синхронизация снимается сигнал). При этом вход узла 10распределения импульсов подключается к выходу генератора 6 и работа схемы осуществляется от раздельных генераторов. При торможении электропоезда и переходе из области высоких в область низких скоростей работа схемы устройства управления частотой осуществляется аналогичным образом, но с обратным чередованием режимов Рассинхронизация и Синхронизация. Как следует из зависимостей (фиг. 2), при трогании с места (неподвижные двигатели) скольжение, а соответственно нагрузки всех двига-; телей одинаковы.Ио мере разгона электропоезда частоты вращения роторов асинхронных тяговых двигателей в силу разницы диаметров колесных пар изменяются по различным законам (кривые 11 - 13). При этом скольжение у одних двигателей увеличивается (кривая 13), а у других уменьшается (кривая 12), достигая при некоторой критической скорости VXDнулеврго значения, а при скорости вьше скольжение становится отрицательным и некоторые из двигателей переходят в генераторный режим, создавая тормозной момент. Для исключения этого явления при скорости Vfj меньшей в соответствии с предлагаемым способом производится рассинхронизация преобразоваТелей всех подвижных единиц. При

этом, когда скорость V меньше V, частота пульсирующей составляющей тока значительно (в шесть раз) преBbmiasT частоту пульсаций тока, чем в прототипе (кривые 15 и 16 соответственно) , что облегчает задачи снижения мешающего влияния потребляемого тока на питающие цепи.

Технико-экономическая эффективность способа состоит в том, что благодаря увеличению частоты пульсирующей составляющей тока, потребляемого из контактной сети, уменьшается величина емкости «овденсаторов фильтра, их масса и габариты, а следовательно, уменьшается масса подвижных единиц, что сокращает расход электроэнергии на тягу. Одновременно с этим повьшаются энергетические показатели привода и уменьшается мешающее- влияние потребляемого тока на цепи питания.

00

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ МНОГОДВИГАТЕЛЫЮГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, имеющего N групп асинхронных электродвигателей, каждая ия которых состоит из М асинхронных электродвигателей, .подключенных к индив1щуальным преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей, а затем внутри каждой группы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты так, что фазы напряжений питания к;1ждого асинхронного электродвигателя сдвинуты на заданный угол, отличающийс я тем, что, с целью повьпиения энергетических показателей за счет снижения уровня помех в цепях питания тока, начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей всех N гругп осуществляют при совместной синхронизации всех (Я преобразователей частоты, при этом обеспечивают заданньп) твзаимньп по фазе между преобразователями частоты каждой из N групп асинхрон-. ных электродвигателей, а по достижении заданной частоты вращения асинхронных электродв 1гат лей синхронизацию преобразователей каждой из N IsS групп асинхроннык злектродвпгателей ачЛ осуществляют раздельно. at ел

Г

t-s

W

W

О

Cst

л

-%

f

r

QO

5:

w C4J

m-o

X

iHH

чъ