Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором



Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором
Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором
Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором
Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором
Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором
Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором
Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором

 


Владельцы патента RU 2414046:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором. Техническим результатом является упрощение. В дизель-электрической системе привода возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор (4) со стороны ротора механически связан с дизельным двигателем (2) и со стороны статора соединен с двухзвенным вентильным преобразователем напряжения (6), который со стороны генератора и нагрузки содержит соответственно автономные импульсные вентильные преобразователи электроэнергии (12, 14), со стороны постоянного напряжения связанные друг с другом посредством промежуточного звена постоянного напряжения (18) и с тормозным резистором (20), который является электропроводяще соединяемым с этим промежуточным звеном постоянного напряжения (18). В качестве тормозного резистора предусмотрена многофазная схема тормозных резисторов, которая посредством многофазного коммутационного устройства (32) подключена электрически последовательно к многофазной системе статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4). В результате в дизель-электрической системе привода дополнительный тормозной регулятор не требуется, можно переключать между генераторным режимом работы и режимом торможения и устанавливать частоту вращения дизельного двигателя в режиме торможения. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к дизель-электрической системе привода согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Система привода, соответствующая родовому понятию, следует из публикации с названием: "Энергетически эффективная система привода для дизель-электрического маневрового локомотива" ("Energy Efficient Drive System for a Diesel Electric Shunting Locomotive") авторов Олаф Кернер, Йенс Бранд и Карстен Рехенберг, напечатанной в сборнике конференции "ЕРЕ'2005" конференции ЕРЕ в Дрездене 11-14.09.2005. В этой публикации противопоставляют друг другу две дизель-электрических системы привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором. Эти обе системы привода отличаются только тем, что вентильный преобразователь электроэнергии со стороны генератора двухзвенного вентильного преобразователя напряжения является один раз диодным выпрямителем, а другой раз - автономным импульсным вентильным преобразователем. В этой публикации автономный импульсный вентильный преобразователь обозначается как IGBT-выпрямитель (IGBT=биполярный транзистор с изолированным затвором). В обеих системах привода тормозной резистор является соединяемым с промежуточным звеном двухзвенного вентильного преобразователя напряжения. Для этого предусмотрен отключаемый тиристор, который также обозначают как запираемый или двухоперационный тиристор (GTO=Gate Turn-Off Thyristor). Посредством этого импульсного сопротивления обеспечивают, что постоянное напряжение в промежуточном звене двухзвенного вентильного преобразователя напряжения в режиме торможения, то есть когда нагрузка, в частности электрическая машина с вращающимся магнитным полем, поставляет энергию в промежуточное звено, не превышает максимально допустимого напряжения промежуточного звена. Часть этой мощности торможения применяют для того, чтобы компенсировать момент ведения работающего вхолостую дизельного двигателя. Как недостаток проявляется то, что для тормозного регулятора нужно применять дополнительное плечо моста вентильного преобразователя электроэнергии и необходимо производить дополнительное соединение шинами этого тормозного регулятора с ошиновкой промежуточного звена. При этом следует принимать во внимание, что тормозной регулятор должен бы подключаться с низкой индуктивностью. В зависимости от тормозного момента может случаться, что для тормозного регулятора необходимо применять дополнительные плечи моста вентильного преобразователя электроэнергии, которые включаются электрически параллельно. Кроме того, для отключаемого тиристора требуется управляющее устройство. Далее, отключаемый тиристор, примененный в качестве тормозного регулятора, имеет сложную монтажную схему, которая соответственно требует места.

Из DE 10210164 A1 известно устройство для многократного питания от выпрямителя возбуждаемого постоянными магнитами синхронного двигателя в силовой установке. Этот возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор содержит две многофазные системы статорных обмоток, которые выполнены различными по своему числу витков. Одна система обмотки подключена к управляемому выпрямителю, например IGBT-выпрямителю. Этот управляемый выпрямитель имеет задачу регулировать возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор относительно отдаваемой мощности и тем самым частоты вращения. Для этого в области малых частот вращения ток и тем самым электрическая мощность течет исключительно через эту систему обмотки и тем самым через управляемый выпрямитель, который подключен к промежуточному звену постоянного напряжения. Вторая система обмотки подключена к неуправляемому выпрямителю, например к многопульсному диодному мосту, который также подключен к тому же самому промежуточному звену постоянного напряжения, как и управляемый выпрямитель. Если сопряженное (то есть фаза относительно фазы) напряжение вращения (также обозначаемое как роторное напряжение) является больше, чем напряжение промежуточного звена постоянного напряжения, во второй системе обмотки может течь ток, который через неуправляемый выпрямитель выпрямляют к промежуточному звену постоянного напряжения. При этом через магнитную связь между первой и второй системой обмотки можно влиять по амплитуде и положению фаз на ток во второй системе обмотки через ток в первой системе обмотки, который регулируют активным выпрямителем (управляемый выпрямитель). Это означает, что с помощью управляемого выпрямителя также можно регулировать до известной степени ток в системе обмотки неуправляемого выпрямителя. Передачу активной мощности этого устройства, главным образом, принимает на себя неуправляемый выпрямитель, таким образом, управляемый выпрямитель по своей мощности рассчитывается с малым запасом и тем самым экономичным относительно расходов. С помощью этого управляемого выпрямителя, который в общем обозначается также как автономный импульсный вентильный преобразователь электроэнергии, избегается режим сильного перевозбуждения возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора. Кроме того, компенсируются гармоники в генераторном моменте, которые вызываются неуправляемым выпрямителем.

В основе изобретения теперь лежит задача улучшения дизель-электрической системы привода, соответствующей родовому понятию, таким образом, что можно отказаться от дополнительного регулятора торможения.

Эта задача согласно изобретению решается отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения в связи с признаками его ограничительной части.

За счет того, что в качестве тормозного резистора предусмотрена многофазная схема тормозных резисторов, которая посредством многофазного коммутационного устройства является подключаемой электрически последовательно к многофазной системе статорной обмотки возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора, больше не требуется никакого дополнительного тормозного регулятора. Ток торможения управляется посредством предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии двухзвенного вентильного преобразователя напряжения. Если для торможения многофазная схема тормозных резисторов посредством многофазного коммутационного устройства электрически последовательно подключается к многофазной системе статорной обмотки возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора, то этот синхронный генератор при максимальной мощности торможения (максимальном тормозном токе) работает почти короткозамкнутым. При достаточной последовательной индуктивности ток длительного короткого замыкания только немного превышает номинальный ток этого возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора. Этот ток длительного короткого замыкания течет через включенные последовательно тормозные резисторы многофазной схемы тормозных резисторов, за счет чего рассеивается необходимая мощность торможения. С помощью почти полностью короткозамкнутого возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора в режиме торможения на зажимах многофазной схемы тормозных резисторов стоит в распоряжении генерированное входное напряжение вентильного преобразователя электроэнергии предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя двухзвенного вентильного преобразователя напряжения, чтобы возбуждать тормозной ток.

Так как ток короткого замыкания возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора между частотой вращения на холостом ходу и номинальной частотой вращения дизельного двигателя является приблизительно постоянным, в режиме торможения можно свободно выбирать частоту вращения дизельного двигателя. Потери в стали возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора в режиме торможения вследствие ослабляющего поле возбуждения тока короткого замыкания являются очень малыми. Соответствующие частоте вращения дизельного двигателя потери ведения могут компенсироваться возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором с малой, положительной образующей вращающий момент компонентой тока электродвигателя, питаемого от вентильного преобразователя. За счет этого дизельный двигатель может без впрыскивания топлива работать в электрическом торможении.

Как тормозные резисторы многофазной схемы тормозных резисторов можно подключать электрически последовательно к обмоткам многофазной системы статорной обмотки возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора, следует из зависимых пунктов 2-5 формулы изобретения.

В первой форме выполнения последовательное включение тормозного резистора многофазной схемы тормозных резисторов с одной обмоткой многофазной системы статорной обмотки достигается за счет того, что нулевая точка возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора устраняется. Нулевая точка в генераторном режиме создается двумя разъединителями, которые включаются обесточенно при запертом двухзвенном вентильном преобразователе напряжения. Это может происходить также при номинальной частоте вращения дизельного двигателя, так как имеет место режим недовозбуждения возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора, и дизель-генератор также при полной частоте вращения не может запитывать энергию в промежуточное звено через нулевые вентили предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии запертого двухзвенного вентильного преобразователя напряжения. Тем самым можно переходить от максимальной мощности дизель-генератора при номинальной частоте вращения в режим торможения, без необходимости того, что дизельный двигатель должен быть на холостом ходу. За счет отделения нулевой точки тогда при короткозамкнутом возбуждаемом постоянными магнитами синхронном генераторе почти все входное напряжение вентильного преобразователя электроэнергии двухзвенного вентильного преобразователя напряжения приложено к резистивным зажимам резисторов многофазной схемы тормозных резисторов. Чтобы посредством многофазного коммутационного устройства можно было электрически последовательно подключать тормозные резисторы схемы тормозных резисторов к обмоткам многофазной системы статорных обмоток возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора, от каждой обмотки многофазной системы статорной обмотки ее выводные концы должны быть выведены из возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора. Таким образом, нулевая точка возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора соединена вне генератора.

В дальнейшей форме выполнения последовательного включения многофазной схемы тормозных резисторов с многофазной системой статорной обмотки возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора эта многофазная схема тормозных резисторов содержит по меньшей мере один тормозной резистор, который является шунтируемым посредством короткозамыкателя. Эта схема тормозных резисторов может содержать также два резистора, которые соответственно являются шунтируемыми посредством короткозамыкателя. Если эта схема тормозных резисторов содержит три резистора, то они также являются шунтируемыми каждый посредством короткозамыкателя. Это значит, что в последующих формах выполнения схемы тормозных резисторов выполнены одно-, двух- или трехфазными. Каждый тормозной резистор каждой схемы тормозных резисторов включен электрически последовательно к обмотке многофазной системы статорных обмоток возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора. В режиме торможения каждый короткозамыкатель размыкается. В этих последующих формах выполнения оба выводных конца каждой обмотки многофазной системы статорной обмотки возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора не должны больше выводиться из него. За счет этого нулевая точка многофазной системы статорных обмоток соединена внутри. Тем самым больше не применяется никакая особая конструктивная форма возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора.

В следующей предпочтительной форме выполнения тормозные резисторы многофазной схемы тормозных резисторов, которые последовательно подключены к одной обмотке многофазной системы статорных обмоток, могут замыкаться накоротко посредством многофазного силового выключателя. Следовательно, этот многофазный силовой выключатель принимает на себя во всем режиме работы дизель-электрической системы привода защитную функцию для предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя двухзвенного вентильного преобразователя напряжения.

Для дальнейшего пояснения изобретения делается ссылка на чертежи, на которых схематически наглядно показано несколько примеров выполнения дизель-электрической системы привода, соответствующей изобретению.

Фигура 1 показывает схему замещения дизель-электрической системы привода, соответствующей родовому понятию, на

Фигуре 2 представлена схема замещения первой формы выполнения соответствующей изобретению дизель-электрической системы привода,

Фигура 3 показывает схему замещения варианта первой формы выполнения соответствующей изобретению дизель-электрической системы привода согласно Фигуре 1,

Фигура 4 показывает схему замещения модуля плеча моста вентильного преобразователя электроэнергии предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии двухзвенного вентильного преобразователя напряжения согласно Фигуре 2,

Фигура 5 показывает векторную диаграмму почти короткозамкнутого возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора в режиме торможения с максимальной мощностью торможения при частоте вращения на холостом ходу дизельного двигателя, на

Фигуре 6 представлена схема замещения второй формы выполнения с вариантами дизель-электрической системы привода, соответствующей изобретению, и

Фигура 7 показывает схему замещения третьей формы выполнения дизель-электрической системы привода, соответствующей изобретению.

На Фигуре 1, которая показывает схему замещения дизель-электрической системы привода согласно родовому понятию, позицией 2 снабжен дизельный двигатель, 4 - возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор, позицией 6 обозначен двухзвенный вентильный преобразователь напряжения, 8 - несколько электрических машин с вращающимся магнитным полем, в частности трехфазные асинхронные двигатели, и 10 - тормозной прерыватель. Двухзвенный вентильный преобразователь напряжения содержит со стороны генератора и нагрузки по автономному импульсному вентильному преобразователю электроэнергии 12 и 14, которые со стороны постоянного напряжения электропроводяще соединены друг с другом посредством промежуточного звена 18, содержащего конденсаторную батарею 16 промежуточного звена. Электрически параллельно к этому промежуточному звену 18 включен тормозной прерыватель 10, который содержит тормозной резистор 20 и тормозной регулятор 22, например отключаемый тиристор, которые включены электрически последовательно. Кроме того, в этой схеме замещения представлены конденсаторная батарея 24, выполненная, в частности, из Supercaps, преобразователь постоянного напряжения 26 и вспомогательный инвертор 28. Со стороны входа этот преобразователь постоянного напряжения 26 связан с конденсаторной батареей 24 и со стороны выхода - с предусмотренными со стороны постоянного напряжения выводами вспомогательного инвертора 28. Кроме того, преобразователь постоянного напряжения 26 со стороны выхода электрически подключен к промежуточному звену 18 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6. К находящимся со стороны переменного напряжения выводам вспомогательного инвертора 28 подключены вспомогательные приводы, которые здесь в явном виде не представлены. Дизельный двигатель 2 и возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор 4 со стороны ротора механически связаны друг с другом, причем этот возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор 4 связан со стороны статора с выводами со стороны переменного напряжения предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6.

Так как эта схема замещения является схемой замещения дизель-электрического маневрового локомотива, позицией 30 обозначен тяговый контейнер, который содержит преобразовательную электронику. Вне этого тягового контейнера 30 расположены тормозной резистор и возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор 4 с приводом от дизеля. Четыре трехфазных асинхронных двигателя 8 являются двигателями обеих поворотных тележек дизель-электрического маневрового локомотива.

Тормозной резистор 20, который в этой схеме замещения выполнен в виде одного резистора, может быть выполнен также в виде последовательно включенных резисторов. Отключаемый тиристор 22 является в этой реализации модулем плеча моста вентильного преобразователя электроэнергии, при котором вместо второго отключаемого тиристора применяют только соответствующий нулевой вентиль. К этому модулю плеча моста вентильного преобразователя электроэнергии относятся, кроме того, монтажная схема для отключаемого тиристора и так называемый вентильный блок Gate-Unit.

На Фигуре 2 схематически представлена схема замещения первой формы выполнения соответствующей изобретению дизель-электрической системы привода. По причинам наглядности находящийся со стороны нагрузки автономный импульсный вентильный преобразователь электроэнергии 14 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6 и трехфазные асинхронные двигатели 8, как показано на Фигуре 1, больше не представлены. Предусмотренные со стороны переменного напряжения выводы R, S и Т находящегося со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6 разъемно соединены соответственно посредством силового выключателя 40 с предусмотренным со стороны статора выводами 42, 44 и 46 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4. В этом представлении от этого возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4, кроме того, представлены обмотки 78, 80 и 82 его многофазной системы статорной обмотки 74. Эти обмотки 78, 80 и 82, с одной стороны, электропроводяще соединены соответственно с находящимися со стороны статора выводами 42, 44 и 46 и, с другой стороны, с одним из трех тормозных резисторов 34, 36 и 38. Тормозные резисторы 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов в этом представлении электрически включены звездой и соответствуют по значениям тормозному резистору 20 формы выполнения согласно Фигуре 1. Эти тормозные резисторы 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов могут быть также электрически включены треугольником (Фигура 3). Снаружи соответственно точка соединения 86 и 88 посредством коммутационного устройства 32 является электропроводяще соединяемой с точкой соединения 84. Точка соединения коммутационного устройства 32, которая электропроводяще соединена с точкой соединения 84, образует нулевую точку 90, лежащую снаружи возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4. Эта нулевая точка 90 в генераторном режиме представлена посредством этого многофазного коммутационного устройства 32, которое, например, является двухполюсным разъединителем, который коммутируется обесточенно при запертом предусмотренном со стороны генератора автономном импульсном вентильном преобразователе электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6. Это может происходить также при номинальной частоте вращения дизель-электрического генератора, так как имеет место недовозбужденный режим работы возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4, и возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор 4 также при полной частоте вращения не может вводить питание в промежуточное звено 18 через нулевые вентили запертого предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6. В этом недовозбужденном режиме работы роторное напряжение этого возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 является для этого слишком малым. Таким образом, можно очень быстро переходить от максимальной мощности дизель-генератора при номинальной частоте вращения дизельного двигателя 2 в режим торможения, без необходимости работы дизельного двигателя 2 на холостом ходу. За счет отделения лежащей снаружи нулевой точки 90 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 тогда при короткозамкнутом возбуждаемом постоянными магнитами синхронном генераторе 4 приблизительно полное входное напряжение предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 лежит на резисторных зажимах (точки соединения 84, 86 и 88). Для того чтобы эти тормозные резисторы 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов могли электрически последовательно подключаться соответственно к обмотке 78, 80 и 82 многофазной системы статорной обмотки 74 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4, концы обмоток (точки соединения 84, 86 и 88 и находящиеся со стороны статора выводы 42, 44, 46) этих обмоток 78, 80 и 82 должны быть выведены из возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4. Посредством многофазного коммутационного устройства 32 тогда для нормального режима работы может подключаться лежащая вне возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 нулевая точка 90 системы статорной обмотки 74.

С помощью этого соответствующего изобретению коммутируемого последовательного включения трех тормозных резисторов 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов с обмотками 78, 80 и 82 многофазной системы статорной обмотки 74 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 с двухзвенным вентильным преобразователем напряжения 6 можно производить посредством двухполюсного включенного обесточенно разъединителя 32 переключение между генераторным режимом и режимом торможения, за счет чего реализуется высокая мощность торможения и частота вращения дизельного двигателя в режиме торможения может устанавливаться свободно.

Предусмотренный со стороны генератора автономный импульсный вентильный преобразователь электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6 в этой форме выполнения дизель-электрической системы привода реализован посредством модулей плечей моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии. Схема замещения модуля плеча моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии представлена более подробно на Фигуре 4. Предусмотренные со стороны постоянного напряжения выводы 50 и 52 каждого модуля плеча моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии находящегося со стороны генератора автономного вентильного преобразователя электроэнергии 12 электропроводяще соединены соответственно с потенциалом промежуточного звена 18 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6. При этом предусмотренные со стороны постоянного напряжения выводы 50 трех модулей плечей моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 соответственно соединены с положительным потенциалом Р промежуточного звена 18, в то время как предусмотренные со стороны постоянного напряжения выводы 52 этих трех модулей плечей моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии связаны соответственно с отрицательным потенциалом N промежуточного звена 18.

Согласно этой схеме замещения, согласно Фигуре 4 модуль плеча моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии содержит два модуля плечей моста 54, которые включены электрически параллельно. Каждый модуль плеча моста 54 содержит два включенных электрически последовательно отключаемых полупроводниковых ключа 56 и 58, в частности два биполярных транзистора с изолированным затвором (IGBT=Insulated Gate Bipolar Transistor), которые снабжены каждый соответствующим нулевым вентилем 60 или соответственно 62. В тяговой технике тяговые преобразователи выполняют по возможности модульными, причем в качестве самого маленького блока применяют модуль плеча моста 54. В представлении согласно Фигуре 4 за счет параллельного включения двух модулей плеча моста 54 получают модуль плеча моста 48 вентильного преобразователя электроэнергии для высокой мощности.

На Фигуре 5 в прямоугольной системе координат d, q представлена векторная диаграмма, которая справедлива для режима торможения при полной мощности торможения. В режиме торможения три тормозных резистора 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов включены соответственно электрически последовательно с обмоткой 78, 80 и 82 многофазной системы статорной обмотки 74 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4. За счет этого возбуждаемый постоянными магнитами синхронный генератор 4 работает почти короткозамкнутым, причем при достаточной последовательной индуктивности Ld ток длительного короткого замыкания Isd не превышает или только мало превышает номинальный ток. Этот ток длительного короткого замыкания Isd течет через последовательно включенные тормозные резисторы 34, 36 и 38, за счет чего рассеивается необходимая мощность торможения. За счет почти полностью короткозамкнутого возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 напряжение US, присутствующее на выводах со стороны переменного напряжения R, S и Т предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6, приложено почти полностью к зажимам (точки соединения 84, 86 и 88) тормозных резисторов 34, 36 и 38, чтобы возбуждать ток торможения IS. Так как ток длительного короткого замыкания Isd возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 между холостым ходом, например 600-700 мин-1, и номинальной частотой вращения, например 1800-1900 мин-1, дизельного двигателя 2 является приблизительно постоянным, в режиме торможения частота вращения дизельного двигателя 2 может выбираться свободно. Потери в стали возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора в режиме торможения вследствие ослабляющего поле возбуждения тока короткого замыкания Isd являются очень малыми. Соответствующие частоте вращения дизельного двигателя 2 потери ведения могут компенсироваться возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором 4 с небольшой положительной q-компонентой тока (образующий вращающий момент ток Isq). За счет этого дизельный двигатель 2 может работать без впрыска топлива в режиме торможения дизель-электрической системы привода.

На Фигуре 6 схематически представлена вторая форма выполнения дизель-электрической системы привода, соответствующей изобретению. Эта форма выполнения отличается от формы выполнения согласно Фигуре 2 тем, что к находящимся со стороны статора выводам 42, 44 и 46 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 теперь подключены тормозные резисторы 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов. Соответственно вторые выводы тормозных резисторов 34, 36 и 38 образуют тем самым предусмотренные со стороны переменного напряжения выводы 92, 94 и 96 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4, к которым посредством многофазного силового выключателя 40 подключены выводы со стороны переменного напряжения R, S и Т находящегося со стороны генератора автономного импульсного вентильного преобразователя электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6. Обмотки 78, 80 и 82 многофазной системы статорной обмотки 74 возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 в этой форме выполнения электрически включены звездой посредством лежащей внутри нулевой точки 98. Тормозные резисторы 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов являются соответственно электрически шунтируемыми посредством многофазного коммутационного устройства 32. Это значит, что вне режима торможения дизель-электрической системы привода эти тормозные резисторы 34, 36 и 38 являются короткозамкнутыми.

Вместо трех тормозных резисторов 34, 36 и 38 могут также предусматриваться только два тормозных резистора 34 и 38 или, однако, только один тормозной резистор 36, которые также могут включаться электрически последовательно к двум или соответственно одной обмотке 78 и 82 или соответственно 80 многофазной системы статорной обмотки 74 посредством коммутационного устройства 32. Эти обе возможности также наглядно показаны в виде вырезанных фрагментов в этом представлении Фигуры 6. Соответственно количеству примененных тормозных резисторов 34, 36 и 38 многофазной схемы тормозных резисторов коммутационное устройство 32 содержит трехполюсный или соответственно двухполюсный разъединитель. Соответственно требующейся мощности торможения и в зависимости от тока Isd, текущего в возбуждаемом постоянными магнитами синхронном генераторе 4, в режиме торможения должны рассчитываться тормозные резисторы или тормозной резистор 34 и 38 или соответственно 36. Преимущество этой представленной на Фигуре 6 формы выполнения заключается в том, что из возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора 4 не должны выводиться больше все концы обмоток 78, 80 и 82 многофазной системы статорной обмотки 74. Тем самым может применяться каждая предлагаемая в торговле возбуждаемая постоянными магнитами синхронная машина.

На Фигуре 7 наглядно представлена третья форма выполнения дизель-электрической системы привода согласно изобретению. Эта форма выполнения отличается от формы выполнения согласно Фигуре 6 тем, что вместо многофазного коммутационного устройства 32 теперь применяют многофазный силовой выключатель 40. Этот силовой выключатель 40 принимает на себя, следовательно, две задачи, а именно - защиту предусмотренного со стороны генератора автономного импульсного преобразователя электроэнергии 12 двухзвенного вентильного преобразователя напряжения 6 в нормальном режиме работы и в режиме торможения и функцию трехфазного короткого замыкания тормозных резисторов 34, 36 и 38. По своему принципу действия эти три формы выполнения соответствующей изобретению дизель-электрической системы привода согласно Фигурам 2, 6 и 7 не отличаются друг от друга.

1. Дизель-электрическая система привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором (4), который со стороны ротора механически связан с дизельным двигателем (2) и со стороны статора электропроводяще соединен с двухзвенным вентильным преобразователем напряжения (6), который со стороны генератора и нагрузки содержит соответственно по автономному импульсному вентильному преобразователю (12, 14), которые со стороны постоянного напряжения связаны друг с другом посредством промежуточного звена постоянного напряжения (18), и с тормозным резистором, отличающаяся тем, что в качестве тормозного резистора предусмотрена многофазная схема тормозных резисторов и что эта многофазная схема тормозных резисторов посредством многофазного коммутационного устройства (32) является соответственно электрически последовательно подключаемой к многофазной системе статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4).

2. Дизель-электрическая система привода по п.1, отличающаяся тем, что соответственно одна обмотка (78, 80, 82) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4) и тормозной резистор (34, 36, 38) многофазной схемы тормозных резисторов являются подключаемыми электрически последовательно и что многофазное коммутационное устройство (32) содержит два разъединителя, которые с одной стороны соединены соответственно с точкой соединения (86, 88) тормозного резистора (36, 38) с обмоткой (80, 82) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4) и с другой стороны между собой, и что эта общая точка подключения (90) обоих разъединителей связана с точкой подключения (84) тормозного резистора (38) с обмоткой (78) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4).

3. Дизель-электрическая система привода по п.1, отличающаяся тем, что соответственно одна обмотка (78, 80, 82) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4) включена электрически последовательно с тормозным резистором (34, 36, 38) многофазной схемы тормозных резисторов и что многофазное коммутационное устройство (32) содержит три короткозамыкателя, которые соответственно включены электрически параллельно к тормозному резистору (34, 36, 38) трехфазной схемы тормозных резисторов.

4. Дизель-электрическая система привода по п.1, отличающаяся тем, что соответственно две обмотки (78, 82) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4) включены электрически последовательно с тормозным резистором (34, 38) многофазной схемы тормозных резисторов и что многофазное коммутационное устройство (32) содержит два короткозамыкателя, которые соответственно включены электрически параллельно к тормозному резистору (34, 38) трехфазной схемы тормозных резисторов.

5. Дизель-электрическая система привода по п.1, отличающаяся тем, что одна обмотка (80) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4) включена электрически последовательно с тормозным резистором (36) многофазной схемы тормозных резисторов, что коммутационное устройство (32) содержит короткозамыкатель, который включен электрически параллельно этому тормозному резистору (36).

6. Дизель-электрическая система привода по п.1, отличающаяся тем, что соответственно одна обмотка (78, 80, 82) многофазной системы статорной обмотки (74) возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора (4) включена электрически последовательно с тормозным резистором (34, 36, 38) многофазной схемы тормозных резисторов и что многофазный силовой выключатель (40) включен электрически параллельно к этим тормозным резисторам (34, 36, 38).

7. Дизель-электрическая система привода по п.2, отличающаяся тем, что тормозные резисторы (34, 36, 38) многофазной схемы тормозных резисторов включены электрически звездой.

8. Дизель-электрическая система привода по п.2, отличающаяся тем, что тормозные резисторы (34, 36, 38) многофазной схемы тормозных резисторов включены электрически последовательно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления антеннами кругового обзора, в главных приводах грузоподъемных механизмов и в оборудовании для создания нагружающих моментов при испытаниях следящих систем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводе гребного винта для надводных судов, в приводе гребного винта, представляющего собой пропульсивную установку, в модуле, содержащем пропульсивную установку и выполненном с возможностью разворота относительно корпуса судна.

Изобретение относится к области бурового оборудования и может быть использовано для буровых лебедок. .

Изобретение относится к области тягового электропривода. .

Изобретение относится к системам тягового электропривода постоянного тока аккумуляторных электромобилей. .

Изобретение относится к транспортному средству с электрическим приводом, содержащему, по меньшей мере одно ведущее колесо, средство механического торможения этого колеса, по меньшей мере один электрический двигатель, перезаряжаемый электрической энергией аккумулятор, средство передачи и управления энергией, соединенное с аккумулятором и с электрическим двигателем, содержащее средство электрического торможения, обеспечивающее перевод электрического двигателя в режим генератора, а также средство рассеяния электрической энергии, произведенной в ходе электрического торможения, причем средство рассеяния содержит систему охлаждения с циркулирующей текучей средой и резистор рассеяния, взаимодействующий с указанной системой охлаждения.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на электровозах с питанием от контактной сети постоянного тока. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электроприводу постоянного тока, и может быть применено на электротранспортных средствах. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электроприводу постоянного тока, и может быть применено на электротранспортных средствах. .

Изобретение относится к гибридной силовой передаче бесступенчатой трансмиссии сельскохозяйственного транспортного средства. .
Наверх