Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства

Авторы патента:

Клименко Юрий Иванович (RU)

Спиридонов Дмитрий Сергеевич (RU)

Чудаков Павел Леонидович (RU)

Линьков Владимир Александрович (RU)

Бабков Юрий Валерьевич (RU)

Котов Олег Михайлович (RU)

H02M3/04 - с помощью статических преобразователей

H02J7/14 - схемы зарядки батарей от электрических генераторов, вращающихся с переменной скоростью, например на транспортных средствах

B61C5/00 - Тепловозы и моторные вагоны с двигателем внутреннего сгорания или газовой турбиной (отличающиеся типом используемой системы передач B61C 9/00; двигатели F02)

B60L11/02 - с генераторами, приводимыми в действие тепловыми двигателями

Владельцы патента RU 2623643:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства заключается в том, что в качестве первичного источника напряжения используют силовую установку транспортного средства, имеющую в своем составе генератор. В качестве силовой установки транспортного средства используют систему газовая турбина - генератор. Напряжение с силовых обмоток тягового генератора подают на входные шины тягового выпрямителя, к выходным шинам которого подключают многоканальный преобразователь собственных нужд. Преобразователь собственных нужд содержит каналы с выходным напряжением для питания бортового коммутационного оборудования и несколько каналов с высоковольтным выходным напряжением, обеспечивающим заряд бортовых аккумуляторных батарей и работу статических преобразователей частоты, питающих вспомогательные приводы. Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы регулирования напряжения питания вспомогательных нагрузок. 1 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к газотурбовозам, гибридным локомотивам и другим транспортным средствам с электрическим приводом вспомогательных нагрузок.

Недостатками реализации данного способа на маневровом тепловозе являются:

- наличие большого количества коммутационной аппаратуры, что сказывается на надежности работы локомотива;

- присутствие основного и вспомогательного дизель-генераторов, требующих наличия своей топливной аппаратуры и необходимость использования на локомотиве, помимо газового, и дизельного топлива, что оказывает неблагоприятное влияние на экологическое состояние окружающей среды.

Известен маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок, на котором реализован способ регулирования напряжения для питания вспомогательных электрических приводов локомотива посредством использования на тепловозе дизеля, тягового генератора, электродвигателей вспомогательных нагрузок: компрессора, вентилятора холодильника дизеля, вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, питающихся от генератора вспомогательных нагрузок, цепи управления, заряда аккумуляторной батареи и обмоток возбуждения генераторов, питающихся от вспомогательного генератора, причем генератор для привода вспомогательных нагрузок и питания цепей управления, заряда батареи и обмоток возбуждения тягового и вспомогательных генераторов выполнен единым в виде вспомогательного генератора переменного трехфазного тока, к которому подсоединены: через статический преобразователь электродвигатели компрессора и дополнительного вентилятора холодильника дизеля, цепи управления и заряда аккумуляторной батареи и дополнительно через регулятор тока обмотка возбуждения вспомогательного генератора, через инвертор напряжения и автоматический выключатель электродвигатель основного вентилятора холодильника дизеля, непосредственно через автоматические выключатели электродвигатели вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, через трехфазный выпрямитель и свой регулятор тока обмотка возбуждения тягового генератора, при этом регуляторы тока обмоток возбуждения тягового и вспомогательного генераторов соединены с микропроцессорным блоком для управления токами возбуждения (Патент РФ №88326, МПК В61С 5/00, опубл. 10.11.2009 г.).

Недостатками реализации данного способа на маневровом тепловозе являются:

- наличие вспомогательного генератора, что повышает стоимость силового агрегата и повышает сложность его обслуживания;

- наличие большого количества коммутационной аппаратуры, что сказывается на надежности работы локомотива;

- наличие дизеля, требующего свою топливную аппаратуру и использование на локомотиве дизельного топлива, что оказывает неблагоприятное влияние на экологическое состояние окружающей среды.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности системы регулирования напряжения питания вспомогательных нагрузок за счет исключения вспомогательных первичных источников напряжения, а также использование экологически безопасного топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства в качестве первичного источника напряжения используют силовую установку транспортного средства, имеющую в своем составе генератор, для питания обмотки возбуждения которого используют регулятор тока, электродвигатели вспомогательных приводов подключают к источнику питания через статические преобразователи частоты, для получения питающего напряжения постоянного тока используют выпрямитель, причем в качестве силовой установки транспортного средства используют систему газовая турбина - генератор, напряжение с силовых обмоток тягового генератора подают на входные шины тягового выпрямителя, к выходным шинам которого подключают многоканальный преобразователь собственных нужд, имеющий в своем составе один или несколько каналов с выходным напряжением, соответствующим напряжению бортовой сети для питания бортового коммутационного оборудования и несколько каналов с высоковольтным выходным напряжением, обеспечивающим заряд бортовых аккумуляторных батарей и работу статических преобразователей частоты, питающих вспомогательные приводы.

На чертеже представлена структурная блок-схема реализации способа регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства.

Система газовая турбина - генератор содержит газотурбинный двигатель 1, тяговый генератор 2, тяговый выпрямитель 3, преобразователь собственных нужд 4 с выходным каналом 5 и высоковольтными выходными каналами 6.1…6.N, 7 и 8, бортовую аккумуляторную батарею 9, тяговую аккумуляторную батарею 10, регулятор тока 11, статические преобразователи частоты 12.1…12.N, вспомогательные электроприводы 13.1…13.N.

Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства реализуется следующим образом.

После запуска системы газовая турбина-генератор газотурбинный двигатель 1 приводит во вращение тяговый генератор 2, имеющий две трехфазные обмотки (на чертеже не показаны). Напряжение с силовых обмоток тягового генератора 2 поступает на входные шины тягового выпрямителя 3, имеющего два диодных моста (на чертеже не показаны). С выходных шин тягового выпрямителя 3 напряжение постоянного тока поступает на вход преобразователя собственных нужд 4. Преобразователь собственных нужд 4 преобразует поступающее от тягового выпрямителя 3 входное напряжение в выходное напряжение канала 5 и высоковольтное выходное напряжение постоянного тока каналов 6.1…6.N, 7 и 8.

Выходное напряжение канала 5 соответствует напряжению бортовой сети постоянного тока и позволяет выполнять заряд бортовой аккумуляторной батареи 9, обеспечивающей питание бортового оборудования (на чертеже не показано). При необходимости количество каналов 5 преобразователя собственных нужд 4 может быть увеличено.

Высоковольтное выходное напряжение постоянного тока каналов 6.1…6.N необходимо для работы статических преобразователей частоты 12.1…12.N, обеспечивающих плавный запуск и регулирование режимов работы вспомогательных электроприводов 13.1…13.N транспортного средства (центральной вентиляционной системы, приводов тормозных компрессоров и др.). Количество реализуемых вспомогательных электроприводов 13.1…13.N определяется структурой оборудования транспортного средства и суммарной электрической мощностью нагрузок, ограниченной лимитирующим элементом схемы питания.

К каналу 8 преобразователя собственных нужд 4 подключен регулятор тока 11, регулирующий ток в обмотке возбуждения тягового генератора 2.

От канала 7 преобразователя собственных нужд 4 выполняется заряд тяговой аккумуляторной батареи 10.

При остановленном газотурбинном двигателе 1 питание преобразователя собственных нужд 4 производится от тяговой аккумуляторной батареи 10 напряжением постоянного тока, при этом выполняется заряд бортовой аккумуляторной батареи 9, обеспечивается питание бортовой схемы (на чертеже не показана), выполняется питание вспомогательных электроприводов 13.1…13.N преобразованным напряжением в соответствии с требуемыми режимами их работы при обеспечении маневрового режима движения транспортного средства. Внешней системой формирования задания режимов работы (на чертеже не показана) для регулятора тока 11 системы газовая турбина - генератор, преобразователя собственных нужд 4, статических преобразователей частоты 12.1…12.N является бортовая электронная микропроцессорная система управления (на чертеже не показана).

Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства, в котором в качестве первичного источника напряжения используют силовую установку транспортного средства, имеющую в своем составе генератор, для питания обмотки возбуждения которого используют регулятор тока, электродвигатели вспомогательных приводов подключают к источнику питания через статические преобразователи частоты, для получения питающего напряжения постоянного тока используют выпрямитель, отличающийся тем, что в качестве силовой установки транспортного средства используют систему газовая турбина - генератор, напряжение с силовых обмоток тягового генератора подают на входные шины тягового выпрямителя, к выходным шинам которого подключают многоканальный преобразователь собственных нужд, имеющий в своем составе один или несколько каналов с выходным напряжением, соответствующим напряжению бортовой сети для питания бортового коммутационного оборудования, и несколько каналов с высоковольтным выходным напряжением, обеспечивающим заряд бортовых аккумуляторных батарей и работу статических преобразователей частоты, питающих вспомогательные приводы.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности подачи питания.

Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд газотурбовоза // 2612068

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд газотурбовоза содержит блок управления, два входа питания постоянным напряжением и две ветви преобразования напряжения входного питания.

Коммутатор цепи питания (варианты) // 2565607

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в устройствах коммутации нагрузки с импульсным потреблением тока от источника постоянного напряжения.

Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур с элегазом // 2564994

Изобретение относится к электротехнике, к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с достаточным периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее.

Преобразователь энергии перепада температур с электронным управлением // 2557066

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с достаточным периодическим перепадом температур.

Управляемый источник тока для заземленной нагрузки // 2549252

Изобретение относится к области автоматики и электроники как средство для управления физическими процессами и может быть использовано в технологиях электрохимических измерений при экологических и океанографических исследованиях. Технический результат - уменьшение искажения сигнала, снимаемого с заземленной нагрузки при контроле управляемого тока, что повышает точность преобразования входного напряжения в выходной ток.

Преобразователь энергии перепада температур с жидкометаллическим электродом // 2526535

Изобретение относится к емкостным преобразователям энергии и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с достаточным периодическим перепадом температур.

Преобразователь энергии перепада температур с электродом из жидкого диэлектрика с высоким значением диэлетрической проницаемости // 2513539

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с периодическим перепадом температур, например дневных и ночных.

Статический преобразователь // 2333587

Изобретение относится к области электротехники. .

Импульсный регулятор напряжения // 1545301

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания. .

Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд газотурбовоза // 2612068

Способ и система определения необходимой степени заряженности для зарядки аккумуляторной батареи // 2607469

Использование: в области электротехники. Технический результат - определение необходимой степени заряженности тяговой аккумуляторной батареи до начала цикла езды для обеспечения возможности рекуперирования энергии торможения во время цикла езды.

Система и способ управления генератором переменного тока // 2606206

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах для регулирования выходного напряжения генератора переменного тока, используемого для поддержания заряда (зарядки) аккумуляторов.

Способ запуска двигателя (варианты) и система запуска двигателя транспортного средства с гибридным приводом // 2606160

Изобретение относится к улучшению ездовых качеств транспортного средства. В способе запуска двигателя запускают двигатель посредством первой электрической машины при требуемом потреблении крутящего момента меньше пороговой величины.

Устройство для зарядки аккумуляторных батарей при длительной стоянке железнодорожного состава // 2596205

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Устройство для зарядки вагонных аккумуляторных батарей при длительной стоянке железнодорожного состава включает в себя подвагонный генератор с приводом от колесной пары, клиноременную передачу с натяжным устройством.

Аккумулятор переменной конфигурации и способ изменения его конфигурации // 2587988

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводных системах электрических транспортных средств. Техническим результатом является возможность осуществления в сочетании с электромотором выборочного управления скоростью и восстановления заряда аккумулятора в соответствии с выходными параметрами мотора.

Система зарядки аккумулятора // 2568669

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Устройство для производства электроэнергии и зарядки для продолжительного движения автомобиля // 2567497

Изобретение относится к зарядке электромобилей. Устройство для производства электроэнергии и зарядки для продолжительного движения электрического автомобиля содержит генераторы, зарядное устройство и аккумуляторную батарею.

Устройство бесконтактной подачи электричества // 2554103

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эффективности.

Система и способ автоматизированной замены и заряда аккумуляторных батарей // 2551382

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системе и способу замены и заряда аккумуляторных батарей (АКБ) в условиях отсутствия стационарной системы электроснабжения.

Способ регулирования электрической передачи тепловоза // 2621794

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Способ регулирования электрической передачи тепловоза заключается в том, что задают частоту вращения вала двигателя внутреннего сгорания, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.