Тяговый электропривод автономного транспортного средства

 

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения с генераторами переменного тока и двигателями постоянного тока. Цель изобретения - повышение надежности. Тяговый электропривод содержит тяговый синхронный генератор 1, к одним из выводов статорных трехфазных обмоток 3 и 4 которого подключены группы тиристоров 5-22 с коммутирующими конденсаторами 33 и 34 и тиристорами 29-32, тормозной резистор, один из выводов которого подключен к точке соединения разделительного диода 36 и тиристора 35, а другой - к точке соединения тиристора 38 и одного из выводов обмотки 28 тягового двигателя, другой вывод которого соединен с анодами шунтирующих тиристоров 26 и 27, подключенных катодами к выводам обмотки 23 возбуждения тягового двигателя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4 В 60 1 11/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4328548/27-11 ! 22) 11 11 87 (46) 23.07.89. Ьюл. Х 27 (71) Производственное объединение «Воро(»иловградский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции» (72) В. И. Мирошниченко, Г. М. Завгоро1няя и И. И. Фалько (53) 621..:366(088.8) (56) Авторское свидетельство (.О:Р .ЧЪ 1125144, кл. В 60 (II/06, 23.11.84. (54) ТЯ ГОВ))1 Й ЭЛ:KTPOI I)3HBO (1, АВТО1ЮМi!О! () ТРАПЕ !1ОРТ11ОГО (:ÐÅÄ(:TBA (57 ) 31»об!)е т(»ие относится I(а. I(. I(xp)I Ie()()3 v тяговым система 3 т!)а))спорт)3ь(к средств

c IIII ГdIIИ(м ()т е обст IIе. » ны." и

2 госнабжения с ге)3ераторами переменнного тока и двигателями постоянного тока. Цель изобретения -- повышение надежности. Тяговый алсктропривод содержит тяговый синхронный генератор 1, к одним из выводов статорнык тре)(фазных обмоток 3 и 4 которого подключены группы тиристоров 5 — 22 с коммутируюгц)(ми конденсаторами 33 и 34 и тиристорами 29 — -32, тормозной резистор, один из выводов которого подключен к точке соеди»ения разделительного диода 36 и тиристора 35, а другой — к точке соединения тир»стора 38 и одного из выводов обмотки 28 тягового двигателя, другой вывод которо(о соединен с анода VII шунт и руюгцн к тир»сторон 26 и 27, подклю )енньи катодами к выводам обмотки 23 возбуж.1ения тягового дв)(гателя. I ил.

1495158

Изобретение относится к области электрических чяговых систем транспортных сред тв с питанием от собственных источников энергоснабжения с генераторами переменного тока и двигателями постоянного тока.

1(ечь изобретения — повышение надежности.

1lа чертеже представлена электрическая x(MH тяг()вого элсктропривода автономного транспортного средства.

1яго вый электрон р и вод содерж ит тя говый синхронный генератор 1, вал которого соединен с валом первичного двигателя 2.

К одним из выводов статорных трехфазных обмоток 3 и 4 синхронного генератора подключеHhl грvlltthl тиристоров соответственно

5 1 3 и 14 22, собранных по мостовой схеме, имск>шсй две ыноlHhl(. группы, к выводам постоянно<о тока которых подключены выводы >бмотки 23 возбуждения тягового двигателя постоянногo тока, шунтированные в оГ>ратном направлении диодами 24 и 25, шуHIHðx K>It(è(тири Tophl 26 и 27, аноды которых подключены к одному из выводов обмотки 28 якоря и тягового двигателя и цепей из последовательно включенных коммутирующих тиристоров 29 — 32, одни из выводов которых подключены к выводам постоянного тока KHTo,(Hhtx групп мостовых схем, а другис к одному из выводов обмотки 28 якоря

Обш;)я точка соединения тиристоров 29 и 30 подклк>чсны к одному из выводов коммутирующего конденсатора 33, другой вывод кот<>рого соединен «другим выводом обмотки, >, а общая точка соединена с тиристорыми, $1 и 32, подключена к одному из вывоloB коммутирующего конденсаторы 34, другой вывод к(>торого соединен с другим выводом обмотки 4.

Общая точка встречно включенных тиристора 35 и разделительного диода 36 соединены с одним из выводов тормозного резистора 37, другой вывод которого соединен (другим выводом обмотки 28 якоря, а аноды тиристора 35 и разделительного диода 36 подключены соответственно к одному из выводов обмотки 28 якоря и к выводам постоянного тока кытодных групп тиристоров 11 — 13 и 20- 22, с которыми через тиристор 38 связан другой вывод обмотки 28 якоря. Одни из выводов «THTopHblx обмоток 3 и 4 через соответственно контакторы 39 и 40 подключены к потребителям энергии 41 и 42. Точки

43 и 44 схемы служат для подключения аккумуляторной батареи (не показаны).

Тяговый электропривод автономногo транспортноп> средства работает следующим образом.

Первичный;lвигатель 2 приводит во вращение тяговый «инхронный генератор 1, со статорных Tpex

В режиме запуска первичного двигателя 2 тиристоры 35 и 38 и контакторы 39 и 40 выключены, к точке 44 схемы подключается положительный вывод аккумуляторной батареи, к точке 43 — отрицательный. На тиристор 26 (27) попадают управляющие сигналы, тиристоры 5- 7 (8 — 10), 1 — 13 совместно с коммутируюгцими тиристорами 29 и 30 и конденсаторами 33 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой комм>тацией, подклк>ченный к статорной обмотке 3 синхронного генератора. Управляемые вентили !4 16 (17- !9), 20 — 22 совместно с коммутирующими тиристорами 31 и 32 и конденсатором 34 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к «тHTîðíoé обмoTKе 4 синхронного генераторы.

Системы управления дву,, трехфазных инверторов тока обеспечивают синхронную коммутацию тиристоров со сдвигом напряжения на одноименных фазах статорных обмоток 3 и 4 генератора, ны 30 эл. град.

В исходном состоянии вал первичного двигателя нс вращает«H. От указанных инверторов тока и HKKx муляторной батареи запитываются статорные обмотки 3 и 4 синхронного генератора током требуемой част<)гы, при этом синхронный генератор l работает в режиме синхронного или ы«IIHxpoHи<по двигателя и раскручивы(вал первично<о двигателя 2. 11<>слс окон IHHHH зыпу«ка гири«торы 5 — 22, 26 (27 ) 2() 32 выклк)чаются, ыкку )уляторн<) я б,>гырся отклк>чает«я от точек 43 44 схемы и контакт ры 39 и 40 вклк» ()ют«я.

l3 т я г(> I)oM р еж и м(т и ри(-торы 2(t $ > и о«тоянно выклк>чсны. Ны управляю(ци(ail(hTроды тиристоров 38 и 26 («.чи 27 в зави«имости оТ ныпрывл(пия вращения якорной обмотки 28) подаюгся управляк)щис импульсы. Питание тягового двигателя осуществляется по цепям: 3. l! 13, 38, 28, 26, 23, 8 10, 3 и 4, 20- 22, 38. 28, 26, 23, 17 !9, 4, или в зависимо«ти от напрывлспия вращения якорной <>бмочкп по цепям: 3, 1! !3, 38, 28, 27, 23, 5 (, 3 и 4, 20 22, 38, 28, 27, 23, l4 -16, 4.

Тяговый электр >и;> и вод по;во.) яет регулировать величину гока двигателя изменением возбуждения синхронного I сH(. ðàòoðà и изменением угла управления тиристоров

5 — 22 с естественной коммутацией в тяговом режиме и в режиме реверсивного торх(ожении и искусственной в режиме рсостатного торможения. Это позволяет реализовать наиболее рациональный закон распределения токов Но цепям двигателей в тяговом и тормозном режимах в случае многодвигательного привода трын«портного средства, а также при работе транспортного средства по сH(тсмс двух и более единиц.

1495158

Ослабление поля двигателя, когда в тяговом режиме и режиме реверсивного торможения включен тиристор 26, осуществляется включением тиристоров 5 — 7, 14 — 16, шунтирующих обмотку 23 возбуждения, и тиристоров 8 — 10, 17 — 19. Для обеспечения устойчивой работы тиристоров 5 — 7, 14 — 16 в зоне наибольшего ослабления поля тиристоры

8 — 10, 17 — 19 выключаются, ток обмотки 23 возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23, 25, 26 и 23, а ток якорной обмотки 28, минуя цепь обмотки 23 возбуждения, замкнется в контурах 3, 1 — 13, 38, 28, 26, 5 — 7, 3 и 4, 20 — 22, 38, 28, 26, 14 — 16, 4.

Когда ток 23 обмотки возбуждения спадет до необходимой величины, управляемые вентили 5 — 7, 14 — 16 выключаются, а 8 — 10, l7 — l9 включаются, и ток в обмотке 23 возбуждения начинает нарастать.

Когда в тяговом режиме и режиме реверсивного торможения включен тиристор 27. ослабление поля осуществляется аналогично вк.чючением тиристоров 8 — 10, 17 в 19.

При этом шунтируются обмотка 23 возбуждения и тиристоры 5 — 7, 14 — 16.

Регулирование глубины ослабления поля двигателя осуществляется путем изменения угла регулирования тиристоров 5 — 7, 14 — 16 или 8 — 10, 17 — 19 в зависимости от направления тока в обмотке 23 возбуждения.

Защита двигателя от боксования осуществляется выключением тиристоров 5 — 10, 14 — 19 и включением тиристора 35. Прн этом ток обмотки 23 возбуждения в зависимости от направления вращения обмотки 28 якоря, замыкаясь в контуре 23, 25, 26 и 23 нли 23, 24, 27 и 23, спадает значительно медленнее, чем ток якорной обмотки, замыкающийся в контуре 28, 35, 37 и 28.

Работа тягового электропривода в режимах реостатного и реверсивного торможения.

Для обеспечения перехода из режима тяги в режим реостатного торможения, осуществляемого на больших скоростях транспортного средства, тиристоры 5 — 22 выключаются, тиристор 35 включается, при этом ток якорной обмотки 28, спадая, замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, а ток обмотки 23 возбуждения, спадая, замкнется в контуре

23, 25, 26 и 23 или 23, 24, 27 и 23 в зависимости от направления вращения обмотки якоря. Когда ток обмотки 23 возбуждения станет равным нулю, тиристор 26 или 27 выключается. Затем тиристоры 5 — 22, 26 (27), 38 включаются таким образом, чтобы направление тока в обмотке 23 возбуждения в режиме реостатного торможения было обратным по отношению к направлению тока в режиме тяги. Направление тока якорной обмотки 28 при этом сохраняется прежним, Обмотка 23 возбуждения получает питание от статорных обмоток 3 и 4 генератора по цепям: 3, 11 — 13,38, 28,27, 23,5 — 7,3 и 4, 5

20 — 22, 38, 28, 27, 23. 14 — 16, 4 или 3, ll 13, 38, 28, 26, 23, 8 в 10, 3 и 4, 20 — 22, 38, 28, 26, 23, 17 — 19, 4, в зависимости от направления вращения якоря, а когда двигатель возбудится от его обмотки 28 якоря с использованием тиристоров 5 — 22 коммутир>ющих конденсаторов 33 и 34 и тиристоров 29- 32 запитываются статорные обмотки 3 и 4-генератора. При этом генератор работает в двигательном режиме и раскручивает вал первичного двигателя 2, который полностью прекращает потребление топлива.

Ток якорной обмотки 28 замыкается по трем основным контурам.

В первом контуре 28, 35, 37 и 28 током якорной обмотки нагружается резистор 37.

Во втором и третьем контурах 28, 27, 23, 14- 16, 4, 20 — 22, 38, 28 и 28, 27, 23, 5 7, 3, 11 — 13. 38, 28 или 28, 26, 23, 17 19, 4, 20 — 22, 3S. 28 и 28, 26, 23, 8 в 10, 3, ll — 13, 38, 28 в зависимости от направления вращения якоря током якорной обмотки 28 запитываются обмотка 23 возбуждения, обмотки генератора 3 и 4 и потребители 41 и 42.

Двигатель в режиме реостатного торможения работает как генератор с самовозбуждением, нагруженный на резистор 37. При этом часть тормозной энергии потребляет обмотка 23 возбуждения, обмотки 3 и 4 синхронного генератора и потребители 41 и 42.

Это позволяет в режиме реостатноп) торможения полностьк> исключить потребление топлива первичным двигателем, что eнижиеT выброс первичным двигате.>ем токсн ttt t lx веществ в атмосферу.

Величина тормозного усилия регулируется изменением величины токи обмотки 23 возбуждения путем изменения угли регулирования шунтнрукнцих обмотку тиристоров 5 — 7, 14 — 16 (8-- О, l7 191 н зависимости от направления вращения якоря.

Схема обеспечивает перехоl нз режима реоститного торможения в p(жим тяги нлп реверсивного торможения.

При переходе из режима реоститного торможения в режим тяги к первичному двпгителк> 2 подается топливо и, поскольку тяговый генератор раскручивает его вил, происходит запуск первичного двигителя, зитем тиристоры 5 — 22, 26 (271, 29- 32 выклк>ч;>ются. Когда ток обмотки 23 возбуж.lettè)t, замкнувшись в контуре 23, 25. 26 и 23 илп

23, 24, 27 и 23, спадает до нуля и управляемыйй вентиль 26 или соответственно 27 выключится, тиристоры 5 — 22, 26 (271, 38 вк.lt()чаются таким образом, чтобы ti;tпривленнe тока обмотки 23 возбуждения соответствовало режиму тяги.

При переходе из режи ми p(о(Ttt Ttt() I o торможения в режим реверсивного i()p>t()жения (остановочное торможение) к первичному двигателю 2 также подается т()п ltlво и, поскольку тяговый гe«epltT<)p риск!)хчивает его ва.ч, происходит зипусh первичного двигателя.

1495158

Формула изобретения

Затем, регулируя подачу топлива, увеличивают мощность первичного двигателя до величины, превышаюшей мощность торможения. Тиристоры 5 — 22, 29 — 32 выключают, ток обмотки 23 возбуждения замкнется в контуре 23, 24, 27 и 23 (23, 25, 26 и 23), а ток обмотки 28 якоря замыкается в контуре 28, 35, 37 и 28 и тиристор 38 выключается, а тиристоры 5 — 22 включают таким образом, чтобы направление тока обмотки 23 возбуждения совпадало с направлением тока в ней в режиме реостатного торможения. Изменением возбуждения синхронного генератора на обмотках 3 и 4 формируют напряжение, по величине превышающее ЭДС обмотки 28 якоря, приложенное в обратном направлении к тиристору 35. При этом тиристор 35 выключается, а тиристор 36 включается. Собирается схема реверсивного торможения. Обмотка 23 возбуждения и тормозной резистор 37 запитываются напряжением обмоток 3 и 4 синхронного генератора сложенным с ЭДС обмотки 28 якоря по цепям:

3, ll — 13, 36, 37, 28, 27, 23, 5 — 7, 3 и 4, 20—

22, 36, 37, 28, 26, 23, 17 в 19, 4, в зависимости от направления вращения якоря. При этом величина тормозного усилия для исключения потерь тормозной силы в первый момент поддерживается равной величине тормозного усилия реостатного торможения и регулируется изменением напряжения на обмотках 3 и 4 путем регулирования возбуждения синхронного генератора и изменением величины тока обмотки 23 возбуждения, изменением угла регулирования тиристоров 8- 10, I7 19 (5 — 7, 14- 16) в зависимости от направления врашения обмотки якоря аналогично тяговому режиму.

Тяговый электропривод обеспечивает также бесконтактный переход из режима тяги в режим реверсивного торможения и обратно, а также из режима реверсивного торможения в режим реостатного торможения.

При переходе из режима тяги в режим реверсивного горможения тиристоры 5 — 22 выключаются, тиристор 35 включается, ток якорной обмотки, спадая, замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, а ток обмотки возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23, 25, 26 и 23 или 23, 24, 27 и 23 (в зависимости от направления врашения обмотки якоря) и тиристор 38 выключится, а когда ток обмотки возбуждения спадет до нуля, выключится тиристор 26 или 27. Затем, аналогично собирается схема реверсивного торможения таким образом, чтобы направление тока в обмотке 23 возбуждения было обратным по отношению к направлению тока в ней в режиме тяги.

При переходе из режима реверсивного торможения в режим тяги тиристоры 5- 22

55 выключаются, а тиристор 35 включается, ток якорной обмотки, спадая, замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, а ток обмотки возбуждения, спадая, замкнется в контуре 23, 25, 26 и 23 или 23, 24, 27 и 23; а когда ток обмотки возбуждения спадет до нуля, тиристор 26 или 27 выключится, собирают схему режима тяги.

При переходе из режима реверсивного торможения в режим реостатного торможения тиристоры 5 — 22 выключаются, а тиристор 35 включается. Когда ток обмотки якоря замкнется в контуре 28, 35, 37 и 28, собирают схему реостатного торможения.

При использовании вместо тиристора 35 диода процессы в тяговом электроприводе протекают аналогично. При этом упрощается гашение реактивной энергии обмотки 28 якоря в контуре 28, 35 и 3?, так как не требуется формирование управляюшего импульса на открытие тиристора 35.

Тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий синхронный генератор с двумя обмотками на статоре, одни из выводов каждой из которых подключены к одним из выводов катодной и соответствуюшим анодным группам тиристоров, другие выводы которых соединены соответственно с катодами одних из коммутируюших тиристоров и выводами обмотки возбуждения тягового двигателя постоянного тока, к одному из выводов обмотки якоря которого подключены аноды другиx коммутируюших и шунтирующих тиристоров и катоды шунти руюши х диодов, вкл юченн ых встречно параллельно соответствующим шунтируюший тиристорам, катоды которых соответственно соединены с одним и другим выводами обмотки возбуждения, коммутирующие конденсаторы, каждый из которых соединен одним из выводов с другими выводами соответствуюшей обмотки статора, а другим выводом — с точкой соединения последовательно включенных соответствуюгцих одних и других коммутирхюших тиристоров, разделительный диод, тормозной резистор и ключевой элемент, подключенный к другому выводу обмотки якоря и другим выводам катодных групп тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительным тиристором, анод которого подключен к одному из выводов обмотки якоря, а катод — к катоду разделительного диода и одному из выводов тормозного резистора. соединенного другим выводом с другим выводом обмотки якоря, причем анод разделительного диода подключен к другим выводам катодных групп тиристоров.