Способ управления двухпоточной электромеханической трансмиссией переменного тока в режиме электростанции транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B60K17/12 B60L11/02 

Изобретени-э относится к тяговым, транспортным и сельскохозяйственным самоходным машинам с электромеханическими трансмиссиями, а именно к машинам с многопоточными, в частности двухпоточными, трансмиссиями с тяговыми электрическими машинами переменного тока, способным работать в режиме передвижной электростанции.

Целью изобретения является повышение эффективности путем снижения установленной мощности электрического оборудования трансмиссии и повышения ее КПД.

На чертеже изображена кинематическая схема трактора с двухпоточной электромеханической трансмиссией переменного тока. Трансмиссия 1 соединяет тепловой двигатель 2 с движите- лями 3. Трансмиссия 1 содержит трех- звенный планетарный дифференциальный механизм 4, входное звено 5 которого связано с тепловым двигателем 2 и посредством перед 1чи 6 с тяговым син- хронным генератором 7, промежуточное звено 8 посредством передачи 9 - с асинхронным тяговым дяигателем 10, а выходное звено 11 посредством муфты 12 сцепления - с движителями 3 и по- Средством передачи 13 - с двигателем 14 переменного тока.

Генератор 1 связан электрически посредством преобразователя 15 частоты и размыкающих контактов 16, а также посредством замыкающих контактов 17 переключателя 18 с асинхронным тяговым двигателем 10, Двигатель 14 переменного тока связан замыкающими контактами 19 с выходом преобразователя 15 частоты.

Трансмиссия работает следующим об- разом.

При движении трактора мощность теплового двигателя 2 передается по- средством трансмиссии 1 на движители 3. Первый (механический) поток идет от двигателя 2 через планетарный дифференциальный механизм 4 и включенную муфту Т 2 сцепления, а второй (электрический) от двигателя 1 на генератор 7, от него через преобразователь 15 частоты на асинхронный тяговый электрический двигатель 10, а от- него на планетарный механизм 4, где суммируется с механическим потоком. Регулирование скорости движения трактора осуществляется путем изменения частоты вращения двигателя 1 1 посредством изменения частоты и напряжения его питания преобразователем 15 частоты и генератором 7. При этом двигатель 14 отключен от электрического питания и вращается вхолостую вместе с выходным валом трансмиссии 1 - валом выходного звена 11 планетарного механизма 4.

При работе в режиме электростанции трактор неподвижен. Его движители 3 отсоединены муфтой 12 сцепления от трансмиссии 1. Двигатель 2 приводят во вращение. Одновременно во вращение приводится генератор 7 через передачу 6 и электрический двигатель 10 через звено 8 механизма 4 и передачу 9. Двигатель 10 отключают контактами 16 переключателя 18 от преобразователя 15. частоты и контактами 17 подключают непосредственно к выходным клеммам синхронного генератора 7. Дополнительный двигатель 14 подключают контактами 19 переключателя 18 к выходу преобразователя 15 частоты. После этого изменяют частоту на выходе преобразователя 15, меняя тем самым частоту вращения ы,, двигателя 14 и, следовательно, частоту вращения ша. двигателя 10, величина которой определяется как сумма частот времени и) двигателя 2 и двигателя 14. г . 1 , К+1

«V

где К - кинематический параметр планетарного механизма 4; о/{ с/л коэффициенты пропорциональности.

Частоту вращения дополнительного двигателя 14 изменяют до тех пор, пока частота вращения тягового асинхронного двигателя 10 не изменится настолько, что скопъжение S его

S-,- ,(2,

где и)с синхронное значение частоты вращения асинхронного двигателя 10, равное

Par,

(3)

Г«9

где (Л„г синхронноезначение частоты

С-Т

вращения синхронного генератора;

(О

- числа пар полюсов синхронного генератора 7 и асинхронного тягового двигателя Ю, не станет положительным и по величине равным заданному значению.

515

В результате этого двигатель 10 начнет работать генератором, потребляя ток возбуждения от соединенного с ним параллельно синхронного генератора 7 и отдавая вместе с ним актив гую мощность в нагрузку.

В процессе работы трансмиссии 1 в режиме электростанции мощность, потребляемая от нее нагрузкой, может ме няться. Это изменение величины нагрузки не приводит к изменению скольжения двигателя 10, поскольку частота его вращения определяется, как видно из (2) и (3), частотами вращения теплово го двигателя 2 и дополнительного двигателя 14 как в случае использования в качестве двигателя 14 синхронной машины, так и в случае использования асинхронной машины, поскольку не меня ется и Момент на валу двигателя 14.

Следовательно, не происходит и изменения тока двигателя (в этом режиме - генератора) 10, а меняется лишь ток генератора 7. При снижении суммарного тока ниже тока машины 10 в трансмиссии возникает режим циркуляции токов, когда излишек тока машины 10 начинает поступать в машину 7 и та переходит сначала в режим ком- пенсатора, а затем в режим двигателя, возвращая активную мощность на вал теплового двигателя 2.

Такой режим весьма неблагоприятен для трансмиссии 1, т.е. способствует заметному снижению ее KELT. Для предотвращения этого режима и повышения КПД трансмиссии при изменении величины внешней нагрузки производят дополнительное регулирование частоты враще- ния двигателя 14 в сторону снижения скольжения двигателя 10 при уменьшении нагрузки и в сторону увеличения скольжения при увеличении нагрузки до исходного значения.

В качестве заданного значения скольжения двигателя 10 в генераторном режим целесообразно использовать величину, положительную по знаку и равную по абсолютной величине номинальному значению скольжения двигателя 10 в двигательной области.

В этом случае машина 10 будет работать в режиме, близком к номиналь- ному расчетному, а режим циркуляции будет возможен лишь при токе нагруз- ки, меньшем номинального тока двигателя 10.

Q 5 О

5 о

Q

0

5

5

17

В процессе дополнительного регулирования величину сквльжения можно связать, например, с абсолютной величиной суммарного тока нагрузки, регулируя ее пропорционально суммарному току нагрузки.

Описанный способ управления трансмиссией в режиме электростанции, при котором для обеспечения согласованной работы электрических машин трансмиссии на внешнюю нагрузку используют имеющийся в трансмиссии преобразователь частоты, обычно бездействующий в этом режиме, позволяет сэкономить на устройствах управления и упростить их, поскольку преобразователь частоты используется в своем обьгчном режиме без каких-либо добавочных усложнений, а в автоматике привода добавление, касающееся управления скольжением, требуется самое минимальное.

Формула изобретения

1. Способ управления двухпоточной электромеханической трансмиссией переменного тока в режиме электростанции транспортного средства, имеющей трех- звенный планетарный механизм, входное звено которого связано с тепловым двигателем и синхронным генератором, промежуточное звено - с тяговым асинхронным двигателем, выходное звено - с дополнительным электродвигателем переменного тока и посредством муфты сцепления - с движителями, при этом синхронный генератор связан с тяговым асинхронным электродвигателем посредством преобразователя частоты, при котором тяговый асинхронный электродвигатель отключают от преобразователя частоты и подключают непосредственно к выходным клеммам синхронного генератора, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения установленной мощности электрического оборудования трансмиссии и повышения ее КПД, дополнительный электродвигатель переменного тока подключают к преобразователю частоты и изменяют частоту тока на его выходе и соответственно частоту вращения дополнительного двигателя до достижения скольжением тягового асинхронного двигателя заданной генераторной величины, при этом при изменении величины внешней нагрузки производят дополнительное регули71567417 8

рование частоты тока на выходе преоб- торную величину скольжения тягового разователя частоты. асинхронного электродвигателя прини мают равной по абсолютной величине

2. Способ по п-. 1, о т л и ч а ю-,. номинальному значению его скольжения щ и и с я тем, что,заданную генера- в двигательной области.

Изобретение относится к тяговым, транспортным и сельскохозяйственным самоходным машинам с электромеханическими трансмиссиями, именно к машинам с многопоточными, в частности двухпоточными, трансмиссиями с тяговыми электрическими машинами переменного тока, способным работать в режиме передвижной электростанции. Цель изобретения - повышение эффективности путем снижения установленной мощности электрического оборудования трансмиссии и повышения ее КПД. В трансмиссии 1 с тремя электрическими машинами, генератором 7, двигателем 10, связанным с генератором 7 посредством преобразователя 15 частоты, и дополнительным двигателем 14 тяговый двигатель 10 отключают от преобразователя 15 частоты в режиме электростанции и подключают к генератору 7 непосредственно, дополнительный двигатель 14 подключают к преобразователю и изменяют частоту тока на его входе до достижения скольжением тягового двигателя заданной генераторной величины, при изменении внешней нагрузки производят дополнительное регулирование частоты тока на выходе преобразователя. Причем заданную величину скольжения принимают равной по абсолютной величине номинальному значению его скольжения в двигательной области. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.