Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза



Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза
Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза
B60L1/00 - Электрооборудование транспортных средств с электротягой; магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств; электродинамические тормозные системы для транспортных средств вообще (электромеханические сцепные устройства транспортных средств B60D 1/62; электрические отопительные устройства для транспортных средств B60H; расположение или монтаж электрических силовых установок B60K 1/00; расположение или монтаж трансмиссий с электрической передачей на транспортных средствах B60K 17/12,B60K 17/14; приводы вспомогательных устройств для транспортных средств B60K 25/00 ; размещение сигнальных или осветительных устройств, их установка, крепление или схемы их размещения для транспортных средств вообще B60Q; система управления тормозами транспортных средств

Владельцы патента RU 2654172:

Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" (RU)

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит n-число статических преобразователей, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты. Блок связи с микропроцессорной системой, статические преобразователи и n-число преобразователей частоты связаны между собой кодовой линией связи. При этом преобразовательная система содержит n-число каналов электропитания, состоящих из входных фильтров, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статических преобразователей с гальванической развязкой, подсоединенных к выходу фильтров. Каналы включены параллельно, выходом которых является линия распределения электропитания, к которой подсоединено n-число преобразователей частоты, к выходу одного из которых подсоединена первичная обмотка трансформатора. Трансформатор имеет две группы вторичных обмоток, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю, к выходу каждого из которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей. Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона входных напряжений. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к областям электротехники и железнодорожного транспорта, в частности к преобразованию постоянного напряжения контактной сети в гальванически развязанные напряжения линии распредения, питанию обмоток тяговых электродвигателей, преобразованию напряжения линии распеределения в напряжение, необходимое для питания потребителей собственных нужд электровоза.

Известно изобретение «Преобразовательная система» по патенту РФ 2385237 с датой публикации 27.03.2010. Преобразовательная система содержит блок защиты, вход которого является входом преобразовательной системы от контактной сети, статический преобразователь, выполненный с возможностью обеспечения питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей и линии распределения электропитания, к которой подключены входы преобразователей собственных нужд электровоза, при этом блок связи с микропроцессорной системой управления и диагностики, статический преобразователь и преобразователи собственных нужд связаны между собой кодовой линией связи.

Недостатками данного технического решения являются:

- высокие массогабаритные характеристики;

- не реализована возможность подключения двух исполнительных механизмов к исправному преобразователю частоты при возникновении неисправности одного из преобразователей частоты;

- отсутствует резервирование входного канала питания преобразователя частоты.

Наиболее близким техническим решением является изобретение «Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза» по патенту РФ 2612064 с датой публикации 02.03.2017, содержащее статический преобразователь, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей собственных нужд электровоза. При этом блок связи с микропроцессорной системой управления и диагностики, статический преобразователь и n-число преобразователей собственных нужд связаны между собой кодовой линией связи.

Недостатками прототипа являются:

- высокие массогабаритные характеристики;

- отсутствует резервирование входного канала питания;

- в случае отказа статического преобразователя происходит отключение независимого возбуждения тяговых электродвигателей.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются расширение функциональных возможностей преобразовательной системы с уменьшением ее массогабаритных характеристик.

Техническими результатами изобретения являются:

- расширение диапазона входных напряжений;

- повышение частоты преобразования и КПД;

- повышение надежности преобразовательной системы за счет разделения основного канала питания на два;

- обеспечение резервирования канала питания промежуточной шины;

- при отказе входного преобразователя выполняется сохранение независимого возбуждения тяговых электродвигателей и осуществление питания с ограниченной выходной мощностью.

Технические результаты обеспечиваются за счет того, что преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит n-число статических преобразователей, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты. Блок связи с микропроцессорной системой, статические преобразователи и n-число преобразователей частоты связаны между собой кодовой линией связи. При этом преобразовательная система содержит n-число каналов электропитания, состоящих из входных фильтров, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статических преобразователей с гальванической развязкой, подсоединенных к выходу фильтров. Каналы включены параллельно, выходом которых является линия распределения электропитания, к которой подсоединено n-число преобразователей частоты, к выходу одного из которых подсоединена первичная обмотка трансформатора, имеющего две группы вторичных обмоток, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю, к выходу каждого из которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей.

К линии питания могут быть подключены n-число преобразователей напряжения. Выходные обмотки трансформатора могут быть выполнены со средней точкой. Фильтры могут быть в виде реакторов или дросселей и выполнены с возможностью накопления энергии для регулирования выходного напряжения преобразователей частоты. Преобразователи частоты могут быть выполнены взаимозаменяемыми по перераспределению нагрузки в случае отказа одного из них.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразовательной системы электроснабжения для собственных нужд электровоза.

Преобразовательная система 1 содержит два канала электропитания, состоящих из входных фильтров 2 и 3, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статических преобразователей с гальванической развязкой 5 и 6 (3 кВ в 600 В), подсоединенных к выходу фильтров. Каналы включены параллельно, выходом которых является линия распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты 7, 8, 9. При этом блок связи с микропроцессорной системой 4, преобразователи 5 и 6, преобразователи частоты 7, 8, 9, тиристорные выпрямители 11, 12 связаны между собой кодовой линией связи. К линии распределения электропитания подсоединен преобразователь частоты 7, к выходу которого подсоединена первичная обмотка трансформатора 13, который имеет две выходные обмотки, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю 11 или 12, к выходу которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей. Преобразователь напряжения 10 может быть соединен кодовой линией связи с другими элементами, связанными между собой этим типом связи.

Преобразовательная система электроснабжения работает следующим образом.

Напряжение контактной сети с номинальным значением 3000 В постоянного тока поступает на вход входных фильтров 2 и 3, которые подавляют высоковольтные помехи, содержащиеся во входном напряжении, и транслируют это напряжение на вход статических преобразователей с гальванической развязкой 5 и 6 (3 кВ в 600 В). Фильтры 2 и 3 могут представлять собой реактор или дроссель, сглаживающий высоковольтную импульсную составляющую входного напряжения. Фильтры 2, 3 совместно с преобразователями 5,6 имеют функцию накопления энергии и регулирования выходного напряжения. Преобразователи 5, 6 обеспечивают понижение напряжения до 600 В и подают его на линию распределения электропитания. Блок связи 4 представляет собой микропроцессорное устройство с тремя каналами обмена по интерфейсу RS-485 и обеспечивает управление и диагностику преобразовательной системы в целом.

Напряжение 600 В поступает на входы преобразователей частоты 7, 8, 9 и на вход преобразователя напряжения 10. Преобразователи частоты 8 и 9 обеспечивают преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное, плавный разгон при пуске для электропитания вентиляторов обдува тяговых двигателей и тормозного компрессора. Преобразователь напряжения 10 обеспечивает электропитание бортовой сети и заряд аккумуляторной батареи электровоза. Преобразователь частоты 7, обеспечивающий преобразование входного напряжения в прямоугольное, подает напряжение на трансформатор 13, который обеспечивает гальваническую развязку, понижение прямоугольного напряжения и передачу его по двум каналам к тиристорным выпрямителям 11 и 12. Выпрямители 11, 12 регулируют уровень напряжения, подаваемого на обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, для поддержания в них требуемого значения тока.

При одной возможной неисправности преобразовательная система работает следующим образом:

- при отказе одного из входных преобразователей 5 или 6, а также при выходе из строя фильтра 2 или 3 сохраняется независимое возбуждение тяговых электродвигателей и осуществляется питание с ограниченной выходной мощностью;

- при неисправности одного из преобразователей частоты производится переключение вспомогательных машин к исправному преобразователю частоты с помощью переключателя, тем самым обеспечивая работу двух исполнительных механизмов от одного преобразователя частоты;

- в случае отказа преобразователя частоты 8 нагрузка с него переходит на преобразователь частоты 9. Если отказывает в работе преобразователь частоты 9, то нагрузка с него переходит на преобразователь частоты 8. В случае выхода из строя преобразователя частоты 7 трансформатор 13 подключается к преобразователю частоты 8, при этом нагрузка преобразователя 8 дополнительно подключается к преобразователю 9 либо подключается к преобразователю 9, а дополнительная нагрузка переходит на преобразователь 8. Таким образом, предусмотрена взаимозаменяемость преобразователей частоты для сохранения работоспособности преобразовательной системы в случае неисправности любого из преобразователей частоты 7, 8, 9.

Выполнение преобразовательной системы электроснабжения собственных нужд электровоза, выраженной совокупностью признаков независимого пункта формулы, обеспечивает получение заявленных технических результатов. Кроме того, признаки зависимых пунктов формулы изобретения также влияют на получение заявленных технических результатов, таких как расширение диапазона входных напряжений, повышение частоты преобразования, КПД и надежности преобразовательной системы, обеспечение резервирования канала питания промежуточной шины, сохранение независимого возбуждения тяговых электродвигателей и осуществление питания с ограниченной выходной мощностью при отказе входного преобразователя.

1. Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза, содержащая n-число статических преобразователей, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты, при этом блок связи с микропроцессорной системой управления и диагностики, статический преобразователь и n-число преобразователей собственных нужд связаны между собой кодовой линией связи, отличающаяся тем, что содержит n-число каналов электропитания, состоящих из входного фильтра, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статического преобразователя с гальванической развязкой, подсоединенного к выходу фильтров, при этом каналы включены параллельно, выходом является линия распределения электропитания, к которой подсоединено n-число преобразователей частоты, к выходу одного из которых подсоединена первичная обмотка трансформатора, имеющего две группы вторичных обмоток, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю, к выходу каждого из которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей.

2. Преобразовательная система по п. 1, отличающаяся тем, что к линии питания могут быть подключены n-число преобразователей напряжения.

3. Преобразовательная система по п. 1, отличающаяся тем, что трансформатор содержит две выходные обмотки со средней точкой.

4. Преобразовательная система по п. 1, отличающаяся тем, что преобразователи частоты выполнены взаимозаменяемыми по перераспределению нагрузки в случае отказа одного из них.

5. Преобразовательная система по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр может быть выполнен в виде реактора.

6. Преобразовательная система по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр может быть выполнен в виде дросселя.

7. Преобразовательная система по п. 1, отличающаяся тем, что фильтр выполнен с возможностью накопления энергии для регулирования выходного напряжения одного из преобразователей частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит блок защиты, статический преобразователь и линия распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей собственных нужд электровоза.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к приборам для подзарядки имплантата. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания электрических машин переменного тока. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано в электрических схемах различных источников питания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя напряжения для питания электрических машин переменного тока Преобразователь постоянного напряжения содержит набор входных фильтров, однофазные инверторы, понижающие трансформаторы, мостовой выпрямитель и LC-фильтр, к выходу которого подключен трехфазный инвертор напряжения для питания асинхронного двигателя.

Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано в электрических схемах различных источников питания постоянным током.

Изобретение относится к схемам электропитания усилителя мощности, в частности к мостовым линейным усилителям. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности, к источникам вторичного электропитания радиотехнической аппаратуры. .

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. .

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Электрическое транспортное средство с комбинированным накопителем энергии содержит тяговый двигатель, имеющий возможность подключения через тяговый преобразователь к контактной сети или к батареям аккумуляторов, соединительный узел, выполненный с возможностью параллельного и последовательного включения батарей аккумуляторов при заряде и разряде соответственно.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство регулирования скорости электроподвижного состава содержит в себя две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены по перекрестной схеме.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит блок защиты, статический преобразователь и линия распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей собственных нужд электровоза.

Изобретение относится к транспортным средствам с комбинированным источником электропитания. Транспортное средство с автономным ходом содержит токоприемники, устройство управления, преобразователь напряжения, подключенный к аккумуляторной батарее и соединенный с тяговым двигателем, зарядное устройство, запитанное от контактной сети и соединенное с аккумуляторной батареей.

Изобретение относится к системам преобразования постоянного напряжения контактной сети в многоканальную систему напряжений электровоза постоянного тока. .

Изобретение относится к средствам управления тяговыми электроприводами постоянного тока электровозов. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование объектов электроподвижного состава постоянного тока с электрическим торможением.

Изобретение относится к области электрифицированного железнодорожного транспорта и направлено на повышение надежности устройства для управления тяговыми электродвигателями по току возбуждения.

Изобретение относится к технике управления тягой и торможением электроподвижных средств переменного тока. .

Изобретение относится к области тягового привода электровоза с двигателями постоянного тока. .

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Преобразователь тяговый электровоза содержит блок электродвигателя, средства фильтрации, преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит n-число статических преобразователей, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты. Блок связи с микропроцессорной системой, статические преобразователи и n-число преобразователей частоты связаны между собой кодовой линией связи. При этом преобразовательная система содержит n-число каналов электропитания, состоящих из входных фильтров, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статических преобразователей с гальванической развязкой, подсоединенных к выходу фильтров. Каналы включены параллельно, выходом которых является линия распределения электропитания, к которой подсоединено n-число преобразователей частоты, к выходу одного из которых подсоединена первичная обмотка трансформатора. Трансформатор имеет две группы вторичных обмоток, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю, к выходу каждого из которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей. Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона входных напряжений. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх