Гребная электрическая установка с многоуровневыми преобразователями частоты


 


Владельцы патента RU 2475376:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств, в частности к гребной электрической установке. Гребная электрическая установка содержит источники электроэнергии, главный распределительный щит с генераторными, фидерными и секционным выключателями, многообмоточные трансформаторы преобразователя частоты с первичными обмотками, входные выпрямительные модули, разъединитель, конденсаторы звена постоянного тока, инверторы, электродвигатель с двумя обмотками. Первичные обмотки многообмоточных трансформаторов соединены одна по схеме «звезда», другая - «треугольник». Преобразователи частоты для питания каждой из обмоток электродвигателя объединены в единую схему путем последовательного соединения их выпрямительных модулей. Между крайними внутренними узлами выпрямителей и конденсаторов преобразователей частоты, питающих различные обмотки электродвигателя, установлен разъединитель. Технический результат заключается в повышении надежности электропривода. 1 ил.

 

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств и электроприводу повышенной живучести и надежности с многоуровневыми преобразователями частоты и многообмоточными электродвигателями переменного тока и предназначено для использования на судах (кораблях) с электродвижением, других транспортных средствах с электродвижением, в электроприводе с многоуровневыми преобразователями частоты.

Известны многоуровневые преобразователи частоты [Н.Донской, А.Иванов, В.Матисон, И.Ушаков «Многоуровневые автономные инверторы для электропривода и электроэнергетики». Силовая электроника, 2008, №1].

Известен статический многоуровневый преобразователь частоты для питания асинхронных и синхронных электродвигателей [патент № RU (11) 2303851 (13) C1].

Известно электронное устройство для преобразования электрической энергии [патент РФ 2182741].

Недостатком таких многоуровневых преобразователей частоты является низкая надежность и живучесть, связанная с наличием только одного входного трансформатора.

За прототип взята гребная электрическая установка с двухобмоточным гребным электродвигателем, преобразователем частоты и входными многообмоточными трансформаторами, которые совместно с выпрямительными модулями формируют многопульсные системы выпрямления [L.Bergh, Ulrika Hellden «Electrical systems in pod propulsion», Goteborg, Sweden, Department of Energy and Environment, 2007].

Недостатками таких установок является повышенное влияние преобразователя электроэнергии на качество электроэнергии всей системы, высокие пульсации напряжения в звене постоянного тока, снижающие качество электроэнергии, потребляемой гребным электродвигателем.

Изобретение решает задачу улучшения синусоидальности тока, потребляемого системой трансформатор-преобразователь частоты-гребной электродвигатель, что ведет к улучшению синусоидальности напряжения на шинах главного распределительного щита системы, а также снижению пульсаций напряжения в звене постоянного тока преобразователей, повышению надежности и живучести электропривода.

Сущность изобретения заключается в использовании двух многообмоточных трансформаторов с первичными обмотками, соединенными одного трансформатора по схеме «звезда», второго - «треугольник», и последовательном соединении выпрямительных модулей преобразователей частоты, питающих различные обмотки гребного электродвигателя.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в том, что в результате такого соединения формируется система выпрямления с удвоенной пульсностью, что ведет к улучшению формы кривой суммарного тока, потребляемого преобразователем, а также использование двух трансформаторов и разъединителя повышает надежность и живучесть электропривода.

Изобретение поясняется схемой, где на фиг.1 изображена функциональная электрическая схема заявляемой гребной электрической установки.

Установка состоит из электростанции 1, в состав которой входят необходимое количество источников электроэнергии 2, главный распределительный щит 3 с генераторными 4, фидерными 5 и секционным 6 выключателями, многообмоточные трансформаторы 7, выпрямительные модули 8, конденсаторы звена постоянного тока 10, инверторы 11, разъединитель 9. Через фидерные выключатели получают питание первичные обмотки многообмоточных трансформаторов 7 преобразователя частоты, соединенные одна по схеме «звезда», другая - «треугольник». Количество и схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов определяются количеством уровней преобразователей. Схема преобразования состоит из входных выпрямительных модулей 8, разъединителя 9, конденсаторов звена постоянного тока 10, инверторов 11. С выхода инверторов получает питание электродвигатель с двумя обмотками 12. Количество выпрямителей 8 и конденсаторов 10 определяется количеством уровней выходных инверторов, что изображено на фигуре 1 пунктирными линиями.

Гребная электрическая установка работает следующим образом. В основных режимах использования электроэнергетической системы секционный выключатель 6 включен, тем самым суммарный ток источников электроэнергии 2 равен сумме токов, потребляемых трансформаторами 7. Различные схемы соединений первичных обмоток трансформаторов 7 обеспечивают сдвиг напряжений их вторичных обмоток на 30 электрических градусов, что приводит к удвоению пульсности схемы выпрямления, состоящей из соединенных последовательно выпрямительных модулей 8, по сравнению с пульсностью разобщенных преобразователей для каждой из обмоток электродвигателя. Разъединитель 9 предназначен для обеспечения раздельного функционирования преобразователей в зависимости от режимов использования установки или при неисправностях одного из преобразователей или одной из обмоток электродвигателя.

Между крайними внутренними узлами выпрямителей и конденсаторов преобразователей частоты, питающих различные обмотки гребного электродвигателя, установлен разъединитель 9. Разъединитель 9 предназначен для обеспечения раздельного функционирования преобразователей в зависимости от режимов использования установки или при неисправностях одного из преобразователей или одной из обмоток электродвигателя.

Таким образом, пульсность системы выпрямления удваивается, что улучшает форму кривой суммарного тока потребляемого преобразователем, а также повышается надежность и живучесть электропривода.

Гребная электрическая установка, состоящая из электростанции, в состав которой входят источники электроэнергии, главный распределительный щит с генераторными, фидерными и секционным выключателями, многообмоточные трансформаторы преобразователя частоты с первичными обмотками, входные выпрямительные модули, соединенные последовательно, разъединитель, конденсаторы звена постоянного тока, инверторы и электродвигатель с двумя обмотками, отличающаяся тем, что первичные обмотки многообмоточных трансформаторов соединены одна по схеме «звезда», другая - «треугольник», преобразователи частоты для питания каждой из обмоток электродвигателя объединены в единую схему путем последовательного соединения их выпрямительных модулей, между крайними внутренними узлами выпрямителей и конденсаторов преобразователей частоты, питающих различные обмотки гребного электродвигателя, установлен разъединитель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано к качестве источника питания для установок индукционного нагрева и формирования тока для нагрева.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано к качестве источника питания для установок индукционного нагрева и формирования тока для нагрева.

Изобретение относится к силовому преобразованию. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного тока для станков для повышения их быстродействия, для питания электроподвижного транспорта и для питания электрохимических производств.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления выпрямителем с емкостным фильтром на выходе при создании электромеханических систем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к однофазным полумостовым транзисторным инверторам, предназначено для использования в электротехнической промышленности и может применяться в различных вторичных источниках питания, например в электросварочных аппаратах, зарядных устройствах, источниках тока с высокой стабилизацией выходного выпрямленного тока и т.п.

Изобретение относится к области водного транспорта и направлено на усовершенствование подводного аппарата, который обеспечивает передвижение в водной среде автономных средств, и может быть использовано как движитель автономных средств в надводном и подводном положениях.

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым электроэнергетическим установкам с преобразователями частоты и гребными электродвигателями. .

Изобретение относится к области судостроения, в частности к усовершенствованию электроэнергетических установок судов с преобразователями частоты и гребными электродвигателями.

Изобретение относится к области судостроения. .

Изобретение относится к разборным плавучим сооружениям с небольшой осадкой и может быть использовано для самостоятельного передвижения автомобиля по воде. .

Изобретение относится к области транспорта, а именно к судам с электродвижением. .

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 водному транспорту, в частности к судостроению, и касается создания многофункциональных транспортно-перегрузочных комплексов для освоения малых рек, доставки грузов в малодоступные районы и т.д.

Изобретение относится к судостроению и касается создания судовых пропульсивных и/или рулевых комплексов, по крайней мере, частично окруженных водой. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тяговым системам транспортных средств с устройствами регулирования тока возбуждения в обмотках возбуждения тормозящих тяговых электродвигателей постоянного тока в электрической передаче тепловоза с автономным тепловым двигателем, тяговым генератором переменного тока в режиме электрического торможения тепловоза.
Наверх