Дизель-электрическая приводная система

Авторы патента:


Дизель-электрическая приводная система
Дизель-электрическая приводная система
Дизель-электрическая приводная система
Дизель-электрическая приводная система
Дизель-электрическая приводная система
Дизель-электрическая приводная система

 


Владельцы патента RU 2427482:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к области транспорта и направлено на усовершенствование силовых установок с дизель-электрической приводной системой. Силовая установка содержит генератор, который на стороне ротора механически связан с дизельным двигателем и со стороны статора - с преобразователем частоты переменного тока промежуточного контура напряжения. В соответствии с изобретением в качестве генератора предусмотрен генератор с двумя многофазными системами обмоток, которые соединены с соответствующим автономным импульсным вентильным преобразователем генераторной стороны. При этом второй автономный импульсный вентильный преобразователь генераторной стороны со стороны постоянного напряжения включен электрически параллельно промежуточному контуру напряжения преобразователя частоты. По меньшей мере, одна входная фаза первого автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны посредством тормозного сопротивления электропроводно соединена с соответствующей входной фазой второго автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны. Технический результат заключается в снижении затрат на создание дизель-электрической приводной системы. 2 и 8 н.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к дизель-электрической приводной системе согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.

Приводная система, соответствующая родовому понятию, раскрыта в публикации “Energy Efficient Drive System for a Diesel Electric Shunting Locomotive”, Olaf Koerner, Jens Brand, Karsten Rechenberg, Konferenzband “EPE'2005”, EPE-Konferenz, Dresden, 11.-14.09.2005. В этой публикации сопоставляются две дизель-электрические приводные системы с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором. Эти обе приводные системы отличаются только тем, что выпрямитель переменного тока генераторной стороны преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения является в одном случае диодным выпрямителем, а в другом случае автономным импульсным вентильным преобразователем. В этой публикации автономный импульсный вентильный преобразователь обозначен как IGBT-выпрямитель. В обеих приводных системах тормозное сопротивление может соединяться с промежуточным контуром преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения. Для этого предусмотрен отключаемый тиристор, который также называется тиристором с коммутируемым затвором (GTO-тиристором). Посредством этого импульсного сопротивления постоянное напряжение в промежуточном контуре преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения в режиме торможения, то есть нагрузка, в частности, машина с вращающимся полем вырабатывает энергию в промежуточный контур, обеспечивая то, чтобы максимально допустимое напряжение промежуточного контура не превышалось. Часть этой мощности торможения может также применяться для того, чтобы скомпенсировать момент ведения дизельного мотора в режиме холостого хода. Недостатком оказалось то, что для регулятора торможения должно применяться дополнительное плечо моста выпрямителя переменного тока и должна осуществляться дополнительная ошиновка для этого регулятора торможения с ошиновкой промежуточного контура. В зависимости от мощности торможения может произойти то, что для регулятора торможения должны применяться другие плечи моста выпрямителя переменного тока. Кроме того, для регулятора торможения требуется управляющее устройство.

Из DE 10210164 A1 известно устройство для многократного подвода тока для выпрямителя переменного тока, возбуждаемого постоянными магнитами синхронного двигателя в силовой установке. Этот возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор имеет две многофазные системы обмоток статора, которые выполнены с различным числом витков. Одна система обмоток соединена с управляемым выпрямителем, например с IGBT-выпрямителем. Этот управляемый выпрямитель имеет задачу регулировать возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор относительно отдачи мощности и тем самым числа оборотов. Для этого в диапазоне меньших чисел оборотов ток и тем самым электрическая мощность протекает исключительно через эту систему обмотки и, таким образом, через управляемый выпрямитель, который подсоединен к промежуточному контуру постоянного тока. Вторая система обмотки подсоединена к неуправляемому выпрямителю, например, многопульсному диодному мосту, который подсоединен к тому же промежуточному контуру постоянного тока, что и управляемый выпрямитель. Если связанное (то есть от фаз к фазе) ротационное напряжение (также называемое синхронной эдс) больше, чем напряжение промежуточного контура для промежуточного контура постоянного напряжения, во второй системе обмотки может протекать ток, который через неуправляемый выпрямитель выпрямляется на промежуточный контур постоянного напряжения. При этом из-за магнитной связи между первой и второй системой обмотки на ток во второй системе обмотки может оказывать влияние по амплитуде и фазовому положению ток в первой системе обмотки, который регулируется активным выпрямителем (управляемым выпрямителем). Это означает, что с помощью управляемого выпрямителя также в известной степени может регулироваться ток в системе обмотки неуправляемого выпрямителя. Передача действительной мощности этого устройства возлагается, главным образом, на неуправляемый выпрямитель, чтобы управляемый выпрямитель по своей мощности мог быть рассчитан на малую мощность и тем самым был бы экономичным. С помощью этого управляемого выпрямителя, который также, в принципе, обозначается как автономный импульсный вентильный преобразователь, можно избежать сильно перевозбужденного режима возбуждаемого постоянными магнитами синхронного генератора. Кроме того, гармоники в генераторном моменте, которые обусловлены неуправляемым выпрямителем, компенсируются.

В дизель-электрических буксировочных приводных системах, например дизельных локомотивах или карьерных самосвалах, помещенный на этом двигателе генератор служит для того, чтобы поставлять энергию для привода. Электрическое напряжение генератора посредством диодных выпрямителей или IGBT-выпрямителя приводится на постоянное напряжение промежуточного контура, из которого снабжается автономный импульсный вентильный преобразователь нагрузочной стороны приводных двигателей. При электрическом торможении поток мощности в преобразователе частоты переменного тока промежуточного контура напряжения является точно обратным. Энергия через автономный импульсный вентильный преобразователь нагрузочной стороны поставляется в промежуточный контур напряжения преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения. Так как дизельный двигатель не может принимать никакой мощности торможения, энергия торможения должна посредством тормозного сопротивления преобразовываться в тепло. Для непрерывного изменения мощности напряжение, модулированное по длительности импульсов регулятором торможения, выдается в тормозное сопротивление.

Недостатком в этом принципе действия является то, что в режиме торможения выпрямитель (диодный или IGBT-выпрямитель) остается неиспользованным, в то время как в режиме движения регулятор торможения может не использоваться. Тем самым в преобразователе частоты переменного тока устанавливается больше мощных полупроводников, чем необходимо.

Таким образом, проблема состоит в том, чтобы найти решение или схему, при которых мощные полупроводники как в режиме движения, так и в режиме торможения могли использоваться, не требуя переконфигурирования топологии посредством силовых переключателей.

Изобретение исходит из знания того, что именно при высоких мощностях основываются не на числе мощных полупроводников, а на их установленной мощности или площади чипа. Как раз при высоких мощностях мощные полупроводники включаются параллельно.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать соответствующую родовому понятию дизель-электрическую приводную систему, чтобы можно было отказаться от дополнительного регулятора торможения.

Эта задача в соответствии с изобретением решается отличительными признаками пункта 1 формулы изобретения в комбинации с признаками его ограничительной части.

За счет того что предусмотрен второй автономный импульсный вентильный преобразователь генераторной стороны, разделяется мощность автономного импульсного выпрямителя тока генераторной стороны, соответствующей родовому понятию дизель-электрической приводной системы на эти оба автономных импульсных вентильного преобразователя. При этом предусмотрен генератор, который вместо системы обмотки в статоре имеет только две многофазные системы обмоток. Тем самым получают дополнительную степень свободы, которая может использоваться для подключения тормозных сопротивлений. В соответствии с изобретением тормозное сопротивление соединяет, по меньшей мере, одну входную фазу автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны с соответствующей входной фазой второго автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения.

За счет этого соответствующего изобретению дальнейшего развития дизель-электрической приводной системе, соответствующей родовому понятию, можно полностью отказаться от регулятора торможения в промежуточном контуре преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения. То есть установленная мощность или площадь чипа соответствующего изобретению преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения уменьшается по сравнению с соответствующим родовому понятию преобразователем частоты переменного тока промежуточного контура напряжения, причем отдача мощности остается неизменной.

В другой форме выполнения дизель-электрической приводной системы, соответствующей изобретению, выведенные нулевые точки в соединении звездой (нейтрали) обеих многофазных систем обмоток генератора электропроводно соединены одна с другой посредством тормозного сопротивления. Эта другая форма выполнения имеет по сравнению с первой формой выполнения те же преимущества.

Если желательно достичь более высокого тормозного действия, то каждая входная фаза первого автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны посредством тормозного сопротивления электропроводно соединена с соответствующей входной фазой второго автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны.

Другие предпочтительные формы выполнения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению приведены в зависимых пунктах от 3 по 6.

В режиме движения оба автономных импульсных вентильных преобразователя генераторной стороны дизель-электрической приводной системы согласно изобретению тактируются синфазно. Тем самым разностные напряжения на тормозных сопротивлениях равны нулю, за счет чего никакая мощность в тормозных сопротивлениях не может преобразовываться. Таким образом, схема действует как обычная генераторная система с обмоткой и трехфазным импульсным выпрямителем тока.

В режиме движения оба автономных импульсных вентильных преобразователя генераторной стороны дизель-электрической приводной системы согласно изобретению управляются таким образом, что формируется система нулевого напряжения. Подобная система нулевого напряжения формируется за счет того, что либо фаза тактового сигнала, либо тактовое отношение смещается. Тем самым получают временное смещение потенциала входной фазы автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны по отношению к соответствующей входной фазе другого автономного импульсного вентильного преобразователя генераторной стороны преобразователя частоты переменного тока дизель-электрической приводной системы согласно изобретению. За счет этого напряжение на соответствующем тормозном сопротивлении спадает. В зависимости от временного значения смещения определяется мощность, которая преобразуется в тормозном сопротивлении. Это означает, что для предварительно определенной мощности торможения смещение фазы или смещение тактового отношения должно принимать предварительно определенное значение.

Посредством смещения фазы тактовых сигналов или посредством смещения тактового отношения среднее значение напряжения в периоде импульса в соответствующих входных напряжениях обоих автономных импульсных вентильных преобразователей генераторной стороны преобразователя частоты переменного тока дизель-электрической приводной системы остается одинаковым. Таким образом, генераторный ток или его момент вращения независимо регулируется, но одновременно можно посредством смещения фазы или смещения тактового отношения избыточную энергию (энергию торможения) посредством тормозного сопротивления преобразовывать в тепло.

Для дальнейшего разъяснения изобретения даются ссылки на чертежи, на которых наглядно представлена форма выполнения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению.

Фиг.1 - эквивалентная схема соответствующей родовому понятию дизель-электрической приводной системы;

Фиг.2 - эквивалентная схема другой известной дизель-электрической приводной системы;

Фиг.3 - эквивалентная схема предпочтительной формы выполнения первой формы выполнения преобразователя частоты переменного тока промежуточного контура напряжения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению;

Фиг.4 - тактовые сигналы и входные фазные напряжения двух соответствующих фаз обоих автономных импульсных вентильных преобразователей генераторной стороны преобразователя частоты переменного тока согласно фиг.3 на диаграмме во времени;

Фиг.5 - эквивалентная схема упрощенного выполнения первой формы выполнения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению и

Фиг.6 - эквивалентная схема второй формы выполнения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению.

На фиг.1, где показана эквивалентная схема соответствующей родовому понятию дизель-электрической приводной системы, представлены дизельный двигатель 2, генератор 4, в частности возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор, преобразователь 6 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения, несколько машин 8 с вращающимся магнитным полем, в частности трехфазных асинхронных двигателей, и тормозной прерыватель (модулятор) 10. Преобразователь частоты переменного тока промежуточного контура напряжения имеет автономные импульсные вентильные преобразователи 12 и 14 генераторной и нагрузочной стороны, которые посредством промежуточного контура 18, имеющего конденсаторную батарею 16, на стороне постоянного напряжения электропроводно соединены друг с другом. Электрически параллельно к этому промежуточному контуру 18 включен тормозной прерыватель 10, который имеет тормозное сопротивление 20 и регулятор 22 торможения, например выключаемый тиристор, которые соединены электрически последовательно. Кроме того, показан инвертор 28 вспомогательного режима. На выводах стороны переменного напряжения инвертора 28 вспомогательного режима подключены вспомогательные приводы, которые здесь в явном виде не показаны. Дизельный двигатель 2 и возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор 4 на стороне ротора механически соединены друг с другом, причем этот возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор 4 на стороне статора соединен с выводами стороны переменного напряжения автономного импульсного вентильного преобразователя 12 генераторной стороны преобразователя 6 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения.

Так как эта эквивалентная схема является эквивалентной схемой дизель-электрического локомотива, позицией 30 обозначен тяговый контейнер, в котором размещена электроника выпрямителя тока. Вне этого тягового контейнера размещены тормозное сопротивление и приводимый дизелем, возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор 4. Четыре трехфазных асинхронных двигателя 8 являются двигателями обоих поворотных тележек дизель-электрического локомотива.

Тормозное сопротивление 20, которое на этой эквивалентной схеме показано как сопротивление, может также быть выполнено как соединенные последовательно или параллельно сопротивления. Отключаемый тиристор 22 представляет собой в реализации модуль плеча моста выпрямителя тока, в котором на месте второго отключаемого тиристора применяется только соответствующий безынерционный диод.

На фиг. 2 также показана эквивалентная схема известной из вышеупомянутой публикации “EPE'2005, Dresden” дизель-электрической приводной системы. Эта эквивалентная схема отличается от эквивалентной схемы по фиг.1 тем, что на месте автономного импульсного вентильного преобразователя 12 генераторной стороны, который в этой публикации также обозначается как IGBT-вентильный преобразователь, предусмотрен диодный выпрямитель 32. Эта схема дизель-электрической приводной системы по сравнению с дизель-электрической приводной системой по фиг.1 является менее затратной, так как для вентильного преобразователя генераторной стороны требуются только диоды. Это не требует никаких устройств управления, как отключаемые силовые полупроводниковые выключатели, в частности биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), IGBT-вентильного преобразователя по фиг.1. На месте возбуждаемого постоянными магнитами синхрогенератора 4 в эквивалентной схеме по фиг.1 или 2 может также применяться синхронный генератор с внешним возбуждением или также асинхронный генератор. В случае синхрогенератора с внешним возбуждением дополнительно необходима схема для возбуждения поля. И при применении асинхронного генератора необходима дополнительная схема, с помощью которой в асинхронном генераторе может создаваться поле.

Несмотря на эти различные формы выполнения дизель-электрического генератора, преобразователь 6 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения остается неизменным. Это означает, что ему всегда будет требоваться тормозной прерыватель 10, чтобы иметь возможность электрически затормаживать трехфазные машины 8. Тем самым плечо моста тормозного прерывателя 10, реализация представленного регулятора 22 торможения требуется только в режиме торможения этой дизель-электрической приводной системы. В режиме движения этот регулятор торможения не используется.

На фиг.3 показана эквивалентная схема предпочтительной формы выполнения первой формы выполнения преобразователя 34 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению. На этой эквивалентной схеме также представлен генератор 36 дизель-электрической приводной системы в виде эквивалентной схемы. Этот преобразователь 34 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения отличается от известного преобразователя 6 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения по фиг.1 или 2 тем, что на генераторной стороне предусмотрено два автономных вентильных преобразователя 38 и 40 тока, которые на стороне постоянного тока включены электрически параллельно к конденсаторной батарее 16 промежуточного контура промежуточного контура 18 постоянного напряжения. По мощности эти оба автономных импульсных вентильных преобразователя 38 и 40 соответствуют мощности автономного импульсного вентильного преобразователя 12 преобразователя 6 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения по фиг.1. То есть установленная мощность и тем самым примененная площадь чипа силового полупроводникового выключателя вентильного преобразователя генераторной стороны осталась неизменной.

Со стороны входа автономный импульсный вентильный преобразователь 38 или 40 генераторной стороны электропроводно соединен с трехфазной системой 42 или 44 обмоток генератора 36. На эквивалентной схеме для этого генератора 36 с двумя трехфазными системами 42 и 44 обмоток соответственно на фазу изображен источник 46 или 48 напряжения и индуктивность 50 или 52. Посредством соответствующего сопротивления 54, в частности тормозного сопротивления 54, выходные фазы R1, S1, T1 первой трехфазной системы 42 обмоток генератора 36 электропроводно соединены с соответствующими выходными фазами R2, S2, T2 второй трехфазной системы 44 обмоток генератора 36.

С помощью этой схемы преобразователя 34 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения возможны различные типы режимов:

А) Режим движения:

Так как обе трехфазные системы 42 или 44 обмоток генератора 36 вырабатывают одинаковое напряжение U 1, U 2, то автономные импульсные вентильные преобразователи 38 и 40 генераторной стороны могут тактироваться синфазно. Эти автономные импульсные вентильные преобразователи 38 и 40 генераторной стороны имеют для непрерывного управления мощностью модулятор ширины импульсов, который в явном виде не показан на этом чертеже. Посредством подобного модулятора ширины импульсов выполняется синусоидально-треугольная модуляция или супер-синусоидальная модуляция, или модуляция пространственных координат. При синусоидально-треугольной модуляции номинальное напряжение U*, также называемое опорным синусоидальным напряжением, сравнивается с высокочастотным треугольным напряжением UD. На выходе подобного модулятора тогда имеются, например, три фазных напряжения UR,S,T широтно-импульсной модуляции. Если оба автономных импульсных вентильных преобразователя 38 и 40 генераторной стороны тактируются синфазно, то это соответствует тому, что оба треугольных напряжения UD1, UD2 конгруэнтны. Тем самым никакая мощность не теряется на этих тормозных сопротивлениях 54. Полная вырабатываемая дизель-электрическим генератором 36 мощность без потерь вводится в конденсаторную батарею 16 промежуточного контура 18 напряжения преобразователя 34 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения.

b) Режим торможения I:

Если мощность из конденсаторной батареи 16 промежуточного контура 18 постоянного напряжения преобразователя 34 частоты переменного тока промежуточного контура напряжения должна потребляться, то посредством автономных импульсных вентильных преобразователей 38 и 40 генераторной стороны в генераторе 36 с двумя трехфазными системами 42 и 44 обмоток может формироваться вращающий момент. За счет этого генератор 36 ускоряется. Эта мощность может передаваться далее, поскольку дизельный двигатель в режиме буксировки может ее принимать. Тем самым этот режим торможения I отличается тем, что энергия, возвращенная в конденсаторную батарею 16 промежуточного контура автономным импульсным вентильным преобразователем 14 нагрузочной стороны, сохраняется промежуточным образом и за счет торможения дизельным двигателем снижается.

с) Режим торможения II:

Если при увеличившейся мощности торможения потребление в дизельном двигателе больше невозможно, то имеющиеся тормозные сопротивления 54 применяются для аннулирования энергии. Для того чтобы на сопротивлениях 54 соответствующая энергия могла быть преобразована в тепло, должно иметь место соответствующее дифференциальное падение напряжения UBr на тормозном сопротивлении 54. Чтобы иметь возможность выработать подобное дифференциальное напряжение UBr, оба автономных импульсных вентильных преобразователя 38 и 40 генераторной стороны управляются таким образом, что возникает система нулевого напряжения. За счет того, что напряжения UR1, US1, UT1, UR2, US2, UT2 на входах обоих автономных импульсных вентильных преобразователей 38 и 40 генераторной стороны могут устанавливаться произвольным образом от нуля до максимального напряжения UZW промежуточного контура, также может устанавливаться дифференциальное напряжение UBr соответственно между входом автономного импульсного вентильного преобразователя 38 генераторной стороны и соответствующим входом автономного импульсного вентильного преобразователя 40 генераторной стороны. За счет выработанного таким образом дифференциального напряжения UBr протекает теперь соответствующий ток через тормозные сопротивления 54.

Для непрерывного управления мощностью, преобразуемой на тормозных сопротивлениях 54, существуют различные способы.

Если исходить из того, что каждая из фаз R1, S1, T1, R2, S2 и T2 управляется посредством широтно-импульсной модуляции, в частности синусоидально-треугольной модуляции, то получается особенно простая реализация для получения системы нулевого напряжения. За счет смещения треугольного напряжения UD1 или UD2 автономного импульсного вентильного преобразователя 38 или 40 генераторной стороны по отношению к треугольному напряжению UD2 или UD1 автономного импульсного вентильного преобразователя 40 или 38 генераторной стороны смещаются фазные напряжения UR1 или UR2, US1 или US2, UT1 или UT2 относительно друг друга, из-за чего возникает дифференциальное напряжение UBr на соответствующем тормозном сопротивлении 54.

На фиг.4 на диаграмме по времени t показаны соответственно фазное напряжение UR1 и UR2, треугольное напряжение UD1 и UD2 и номинальное напряжение U*. Из этой диаграммы можно видеть, что треугольное напряжение UD2 относительно треугольного напряжения UD1 электрически сдвинуто по фазе на 180о. За счет непрерывного фазового сдвига между 0о и 180о одного из этих треугольных напряжений UD1 и UD2 по отношению к другому треугольному напряжению UD2 и UD1 может непрерывно устанавливаться мощность торможения.

Из диаграммы на фиг.4 также можно видеть, что в каждый момент времени средние значения фазных напряжений UR1 и UR2 в периоде импульса равны. Это означает, что основное колебание фазных напряжений UR1 и UR2 с широтно-импульсной модуляцией следует номинальному напряжению U*. Таким образом, ток генератора или его вращающий момент является регулируемым, причем одновременно посредством генерации системы нулевого напряжения избыточная энергия может быть преобразована в тепло посредством тормозных сопротивлений 54.

Наряду со сдвигом фазы треугольного напряжения UD1 или UD2 по отношению к другому треугольному напряжению UD2 или UD1 система нулевого напряжения может также генерироваться посредством сдвига тактового отношения фазных напряжений UR1, US1 и UT1 с широтно-импульсной модуляцией автономного импульсного вентильного преобразователя 38 генераторной стороны по отношению к входным напряжениям UR2, US2 и UT2 с широтно-импульсной модуляцией автономного импульсного вентильного преобразователя 40 генераторной стороны. Для этого в частичной системе к номинальному напряжению U* прибавляется постоянное напряжение ΔU, пропорциональное мощности торможения, в то время как для другой частичной системы это постоянное напряжение ΔU вычитается. Общим для всех является то, что генерируется система нулевого напряжения, которая из-за условий симметрии свободной нейтрали генератора не возбуждает в ней никакого тока.

На фиг.5 представлена эквивалентная схема упрощенного выполнения первой формы выполнения дизель-электрической приводной системы согласно изобретению. Эта простая форма выполнения отличается от предпочтительной формы выполнения согласно фиг.3 тем, что на месте трех тормозных сопротивлений 54 применяются только два тормозных сопротивления 54 или только одно тормозное сопротивление 54. Какая входная фаза R1 или S1, или T1 первого автономного импульсного вентильного преобразователя 38 генераторной стороны электропроводно соединена с соответствующей входной фазой R2 или S2, или T2 второго автономного импульсного вентильного преобразователя 40 генераторной стороны, является несущественным. На эквивалентной схеме этой фиг.5 входная фаза Т1 электропроводно соединена с соответствующей входной фазой Т2, и входная фаза S1 - с соответствующей входной фазой S2 соответственно через тормозное сопротивление 54. Так как в этой простой форме выполнения первого выполнения дизель-электрической приводной системы применяются только два тормозных сопротивления 54, также только 2/3 мощности торможения в форме выполнения по фиг.3 преобразуется в тепло. Если теперь применяется тормозное сопротивление 54, то по сравнению с формой выполнения по фиг.3 в тепло преобразуется только 1/3 причитающейся мощности торможения.

Если обе многофазных системы 42 и 44 обмоток генератора 36 имеют соответственно выведенную нейтраль 54 и 56 (фиг.6), то одно тормозное сопротивление 54 может быть подключено на месте входной фазы R1 или S1, или Т1 и соответствующей входной фазы R2 или S2, или Т2 к этим обеим нейтралям 54 и 56. Тем самым способ функционирования соответствующей изобретению дизель-электрической приводной системы согласно форме выполнения по фиг.5 не изменяется.

Существенным признаком соответствующей изобретению дизель-электрической приводной системы является соединение между двумя трехфазными системами напряжения через тормозные сопротивления 54. По сравнению с соответствующей родовому понятию дизель-электрической приводной системой согласно фиг.1 в случае соответствующей изобретению дизель-электрической приводной системы IGBT-вентильный преобразователь и регулятор торможения функционально объединены. Там, где до сих пор в режиме движения и режиме торможения соответственно один из них не использовался, в соответствующей изобретению дизель-электрической приводной системе оба выпрямителя используются одновременно. За счет функциональной интеграции обоих выпрямителей в двух автономных импульсных вентильных преобразователях 38 и 40 тока генераторной стороны наполовину снижаются не только затраты на силовые полупроводниковые выключатели, но и стоимость.

1. Дизель-электрическая приводная система с генератором (4), который на стороне ротора механически связан с дизельным двигателем (2) и со стороны статора - с преобразователем (6) частоты переменного тока промежуточного контура напряжения с автономным импульсным вентильным преобразователем (12,14) генераторной стороны и нагрузочной стороны и с тормозным сопротивлением (20), отличающаяся тем, что в качестве генератора (4) предусмотрен генератор (36) с двумя многофазными системами обмоток, которые соединены с соответствующим автономным импульсным вентильным преобразователем (38, 40) тока генераторной стороны, причем второй автономный импульсный вентильный преобразователь (40) генераторной стороны со стороны постоянного напряжения включен электрически параллельно промежуточному контуру (18) напряжения преобразователя (34) частоты переменного тока промежуточного контура напряжения, и, по меньшей мере, одна входная фаза (R1, S1, T1) первого автономного импульсного вентильного преобразователя (38) генераторной стороны посредством тормозного сопротивления (54) электропроводно соединена с соответствующей входной фазой (R2, S2, Т2) второго автономного импульсного вентильного преобразователя (40) генераторной стороны.

2. Дизель-электрическая приводная система с генератором (4), который на стороне ротора механически связан с дизельным двигателем (2) и со стороны статора - с преобразователем (6) частоты переменного тока промежуточного контура напряжения с автономным импульсным вентильным преобразователем (12, 14) генераторной стороны и нагрузочной стороны и с тормозным сопротивлением (20), отличающаяся тем, что в качестве генератора (4) предусмотрен генератор (36) с двумя многофазными системами обмоток, которые соединены о соответствующим автономным импульсным вентильным преобразователем (38, 40) генераторной стороны, причем второй автономный импульсный вентильный преобразователь (40) генераторной стороны со стороны постоянного напряжения включен электрически параллельно промежуточному контуру (18) напряжения преобразователя (34) частоты переменного тока промежуточного контура напряжения, и что тормозное сопротивление (54) связано с выведенными нулевыми точками (54, 56) в соединении звездой обеих многофазных систем (42, 44) обмоток генератора.

3. Дизель-электрическая приводная система по п.1, отличающаяся тем, что каждая входная фаза (R1, S1, T1) первого автономного импульсного вентильного преобразователя (38) генераторной стороны посредством тормозного сопротивления (54) электропроводно соединена с соответствующей входной фазой (R2, S2, Т2) второго автономного импульсного вентильного преобразователя (40) генераторной стороны.

4. Дизель-электрическая приводная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве генератора (36) предусмотрен возбуждаемый постоянными магнитами синхрогенератор (4).

5. Дизель-электрическая приводная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве генератора (36) предусмотрен синхрогенератор с внешним возбуждением.

6. Дизель-электрическая приводная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве генератора (36) предусмотрен асинхронный генератор.

7. Способ для режима движения дизель-электрической приводной системы по п.1 или 2, отличающийся тем, что оба автономных импульсных вентильных преобразователя (38, 40) генераторной стороны преобразователя (34) частоты переменного тока промежуточного контура напряжения тактируются синфазно.

8. Способ для режима торможения дизель-электрической приводной системы по п.1 или 2, отличающийся тем, что оба автономных импульсных вентильных преобразователя (38, 40) генераторной стороны преобразователя (34) частоты переменного тока промежуточного контура напряжения управляются таким образом, что формируется система нулевого напряжения.

9. Способ для режима торможения по п.8, отличающийся тем, что тактовые сигналы (UD1, UD2) широтно-импульсной модуляции обоих автономных импульсных вентильных преобразователей (38, 40) генераторной стороны смещены относительно друг друга на предварительно определенное значение по времени.

10. Способ для режима торможения по п.8, отличающийся тем, что отношения тактирования обоих автономных импульсных вентильных преобразователей (38, 40) генераторной стороны смещены относительно друг друга на предварительно определенное значение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором.

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

Изобретение относится к транспортным средствам, содержащим устройство приведения в движение нагрузки. .

Изобретение относится к электрооборудованию тягового транспортного электроподвижного состава. .

Изобретение относится к области тяговых транспортных средств. .

Изобретение относится к области транспорта и касается устройства электрической передачи мощности тягового транспортного средства. .

Изобретение относится к тяговому электрооборудованию транспортного электроподвижного состава. .

Изобретение относится к тяговым и транспортным средствам и может быть использовано в гусеничных машинах. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на автономных транспортных средствах - тепловозах, газотурбовозах и дизель-поездах с тяговым электроприводом.

Изобретение относится к электроприводу переменного тока автономных объектов

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, точнее к комбинированным силовым установкам, предназначенным, преимущественно, для гибридных транспортных средств

Изобретение относится к гибридной двигательной и трансмиссионной системе для мотоциклов

Изобретение относится к электроснабжению транспортных средств, в частности к силовым полупроводниковым преобразователям для пассажирских и грузовых тепловозов, преобразующим энергию переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания, по меньшей мере, одной асинхронной машины на борту летательного аппарата

Изобретение относится к электрической передаче мощности тягового транспортного средства. Электрическая передача содержит первичный тепловой двигатель, асинхронный генератор переменного тока с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, обратимый статический преобразователь частоты. Первичный тепловой двигатель механически соединен с валом асинхронного генератора. Статорная обмотка асинхронного генератора подключена непосредственно к статорной обмотке тягового асинхронного электродвигателя. Роторная обмотка асинхронного генератора подключена к одному из входов обратимого статического преобразователя частоты. Другой вход обратимого статического преобразователя частоты подключен непосредственно к соединенным между собой статорным обмоткам асинхронного генератора и тягового асинхронного электродвигателя. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности и надежности электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электрических тяговых систем с машинами переменного тока. Электромеханическая трансмиссия содержит тепловой двигатель, тяговое устройство, две реактивные индукторные машины, электронный коммутатор, силовые электрические шины, накопитель электрической энергии, блок управления. Каждая индукторная машина содержит ротор, на валу которого закреплен зубчатый магнитопровод, статор с полюсами и фазными обмотками. Накопитель энергии содержит пленочный конденсатор. Трансмиссия дополнительно снабжена вторым накопителем энергии, подключенным к первому накопителю энергии и второй силовой шине. Первые выводы фазных обмоток второй индукторной машины соединены с электронным коммутатором, а вторые выводы обмоток первой и второй индукторных машин подключены к точке соединения первого и второго накопителей энергии. Электронный коммутатор содержит цепи, в каждой из которых управляемый ключ соединен с фазной обмоткой первой индукторной машиной и катодом диода и с первой силовой шиной. Достигается улучшение характеристик трансмиссии. 2 ил.

Изобретение относится к способу согласованного управления электромеханической трансмиссией транспортного средства. В способе предварительно задают минимальные и максимальные параметры каждого тягового электродвигателя, мотор-генератора, теплового двигателя, тяговых электродвигателей. Для каждого теплового двигателя задают зависимость требуемой величины скорости вращения от требуемой мощности, зависимость полезного момента от требуемой или фактической скорости его вращения. В каждый момент времени задают требуемую величину суммарного электромагнитного момента тяговых электродвигателей, которую распределяют по тяговым электродвигателям, определяя требуемый момент каждого из них. Определяют напряжение шины постоянного тока, скорости вращения мотор-генераторов, тяговых электродвигателей, тепловых двигателей, требуемую мощность каждого тягового электродвигателя, величину суммарной мощности мотор-генераторов, определяют необходимое для ее генерирования количество тепловых двигателей и связанных с ними мотор-генераторов. Распределяют по тепловым двигателям требуемую величину суммарной мощности мотор-генераторов. Определяют требуемую скорость вращения теплового двигателя, суммарный электромагнитный момент, который должны обеспечить мотор-генераторы, приводимые от a-го теплового двигателя, разницу фактической и требуемой скорости вращения каждого теплового двигателя, суммарный электромагнитный момент, который должны обеспечить все мотор-генераторы, и реализуемую величину суммарного электромагнитного момента всех мотор-генераторов и распределяют ее по мотор-генераторам, определяя реализуемый электромагнитный момент каждого из них. Определяют реализуемую величину суммарного электромагнитного момента тяговых электродвигателей и распределяют реализуемую величину суммарного электромагнитного момента по тяговым электродвигателям, определяя реализуемый момент каждого из них. Создают электромагнитный момент каждого тягового электродвигателя и электромагнитный момент каждого мотор-генератора. Достигается обеспечение плавного ограничения моментов электрических машин, исключающего выход параметров работы электромеханической трансмиссии за допустимые границы, оптимального распределения потоков мощности, оптимальной работы электромеханической трансмиссии. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электрическая передача переменного тока транспортного средства с микропроцессорной системой управления содержит тепловой двигатель, вал которого соединен с валом трехфазного синхронного генератора. К обмоткам генератора посредством тиристорных коммутаторов подключаются статорные обмотки асинхронного тягового двигателя с короткозамкнутым ротором. Датчик частоты вращения энергетической установки, датчик частоты вращения вала асинхронного тягового двигателя, датчики напряжения и тока синхронного генератора, датчик перемещения элементов органов топливоподачи теплового двигателя, датчик магнитного потока асинхронного двигателя и орган управления тяговым транспортным средством связан с тепловым двигателем и микропроцессорным контроллером. Микропроцессорный контроллер подключен к блоку тиристорных коммутаторов и к возбудителю синхронного генератора. Микропроцессорный контроллер в соответствии с заложенной программой обеспечивает включение и выключение соответствующего числа пар полюсов асинхронного тягового двигателя в зависимости от сигналов органа управления и оборотов вала асинхронного тягового двигателя. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности электрической передачи мощности переменного тока тягового транспортного средства. 4 табл., 15 ил.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам с электромеханической трансмиссией. Способ согласованного управления электромеханической трансмиссией гибридного транспортного средства заключается в том, что в каждый момент времени реализуют режим максимальной экономичности или максимальной динамичности работы трансмиссии. В режиме максимальной экономичности определяют энергию движения транспортного средства и коэффициент полезного действия рекуперации энергии в накопителе. В режиме максимальной динамичности задают пороговое значение требуемого суммарного электромагнитного момента тяговых электродвигателей или параметра движения/управления транспортного средства. Дополнительно определяют энергию, запасенную в накопителях, и регулируют задание суммарной мощности. Расширяются функциональные возможности управления. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх