Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации



Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации
Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации
Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации
Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации
Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации
Способ повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения и устройство для его реализации
B60L2200/26 - 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 2659756:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) (RU)

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Способ повышения работоспособности электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения заключается в том, что при пропуске управляющего импульса управления на одно из тиристорных плеч выпрямительно-инверторного преобразователя, в зависимости от зоны регулирования и направления электродвижущей силы тягового трансформатора, блок управления формирует и подает новые импульсы управления, предназначенные для плеч, работа которых исключает образование короткого замыкания в цепи. Устройство для реализации повышения работоспособности выпрямительно-инверторного преобразователя включает в себя блоки отслеживания импульсов управления, которые устанавливаются непосредственно на каждом преобразователе. Блоки отслеживания состоят из двух параллельных групп диодов, которые своей анодной группой подключаются к проводам, подходящим к тиристорным плечам преобразователя, а катодной группой - к двум возвращающимся к блоку управления проводам. Технический результат заключается в повышении работоспособности выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза. 2 н.п. ф-лы, 6 ил

 

Изобретение относится к способу повышения работоспособности электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения. Способ заключается в отслеживании импульсов управления, подаваемых на управляющие электроды тиристоров плеч выпрямительно-инверторных преобразователей (ВИП), и в случае пропуска импульса управления на одно из тиристорных плеч ВИП, блок управления ВИП формирует и подает новый импульс, предотвращая аварийный режим - короткое замыкание генератора, сохраняя тем самым работоспособность электровоза в режиме рекуперативного торможения. Изобретение включает в себя новый алгоритм управления ВИП электровоза и дополнительную установку блоков отслеживания импульсов на каждый ВИП.

Целью данного изобретения является сохранение работоспособности электровоза в режиме рекуперативного торможения при пропуске управляющих импульсов, подаваемых на тиристорные плечи ВИП, неизбежно вызывающих аварийный режим - короткого замыкания в его силовой цепи.

Анализ причин выхода из строя ВИП показал, что основная часть отказов и повреждений силовой части преобразователя происходит из-за повреждения электронных элементов и сбоев в работе системы управления преобразователем. Значительная часть таких отказов приходится на пропуск управляющих импульсов, подаваемых на управляющие электроды тиристоров плеч ВИП.

Пропуск импульса управления может произойти по ряду причин: неисправность блока управления, обрыв проводов управления, замыкание проводов на корпус, замыкания проводов между собой и др., вследствие чего образуется аварийный режим работы ВИП, ток многократно увеличивается и приводит к выходу из строя электрическое оборудование всей силовой цепи электровоза.

На фиг. 1 показана диаграмма выпрямленного напряжения (Ug), тока генератора (Ig), направление электродвижущей силы тягового трансформатора (Е) и токов плеч ВИП (IVS) с типовым алгоритмом управления [1], на примере 4-ой зоны регулирования при пропуске импульса управления на тиристорное плечо VS2. На фиг. 2 показаны мгновенные схемы замещения ВИП на 4-ой зоне регулирования с типовым алгоритмом. Для более подробного анализа первый полупериод разбивается на временные интервалы 0-1-2-3-4-5-π, а второй полупериод - на интервалы π-6-7-8-9-10-2π, фиг. 1.

Допустим, что в первом полупериоде напряжения, обозначенном сплошной стрелкой, ток протекает на интервале 0-1 через тиристорные плечи VS1, VS8. В момент времени, соответствующий точке 1, после подачи импульса управления αр (регулируемый угол открытия тиристоров) на тиристоры плеча VS3 начинается коммутация тока с тиристоров плеч VS1 на VS3. Коммутация γр, которой соответствует интервал 1-2, происходит под действием напряжения секции a1-1 вторичной обмотки тягового трансформатора. После окончания коммутации на интервале 2-3 напряжение инвертора определяется уже напряжением секций 1-х1 тягового трансформатора. В конце полупериода с опережением на угол β (угол опережения открытия тиристоров), точка 3, подаются одновременно импульсы управления на тиристорные плечи VS2 и VS7. Однако на плечо VS2 импульс управления не приходит по одной из указанных выше причин. В связи с этим отсутствует коммутация, с плеча тиристоров VS8 на плечо VS2, в этот момент образуется аварийный режим - короткое замыкание генератора. На интервалах 5-6-7-8-9-10-π; напряжение инвертора Uи равно нулю, так как ток генератора протекает через одновременно открытые плечи тиристоров, минуя вторичную обмотку тягового трансформатора. Из-за малого сопротивления выпрямленной цепи сила тока многократно увеличивается.

Известны электровозы переменного тока ВЛ80Р, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1(П, М), 2(3,4)ЭС5К, Э5К на которых применяются тиристорные ВИПы [1-3]. На данных электровозах в качестве защиты ВИП от аварийных режимов устанавливаются быстродействующие выключатели и реле перегрузки. В случае возникновения аварийного режима, цепи защиты срабатывают и разбирают схему работы рекуперативного торможения и электровоз теряет тормозной эффект ВКЭ=0, появляется необходимость применения пневматического торможения. В этот момент в поезде происходят значительные продольные динамические реакции, которые могут привести к сходу подвижного состава с рельсового пути.

Технический результат - повышение работоспособности ВИП электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения и исключение развития аварийного режима - короткого замыкания генератора.

Предлагаемый способ повышения работоспособности электровоза переменного тока не только исключает выход из строя электрического оборудования цепи преобразователя, но и сохраняет режим рекуперативного торможения электровоза в эксплуатации.

Способ заключается в совершенствовании алгоритма управления ВИП и дополнительной установке на каждом преобразователе блоков отслеживания импульсов. Блок устанавливается непосредственно на самом преобразователе и подключается параллельно к проводам управления ВИП, фиг. 3. Блок содержит две параллельно включенные группы диодов, условно разделяющие подходящие к ВИПу провода управления на 1-ю и 2-ю группы. К 1-ой группе относятся тиристорные плечи преобразователя: VS1, VS2, VS3, VS4, а ко 2-й: VS5, VS6, VS7, VS8. При работе преобразователя на каждой из зон регулирования одновременно, согласно типовому алгоритму [1], подаются импульсы β на плечи преобразователя 1-й и 2-й группы. Блок осуществляет обратную связь с блок управления с помощью двух выходящих из него проводов управления, фиг. 3. При отсутствии на одном из проводов сигнала, система управления включает предлагаемый (аварийный) алгоритм работы плеч инвертора фиг. 4.

Рассмотрим процесс работы ВИП в режиме рекуперативного торможения при пропуске импульса управления согласно предлагаемому алгоритму управления тиристорными плечами на примере четвертой зоны регулирования. На фиг. 5 показана диаграмма выпрямленного напряжения (Ug), тока генератора (Ig), направление электродвижущей силы контактной сети (Е) и токов плеч ВИП (IVS) с типовым алгоритмом управления (фиг. 4), на примере 4-й зоны регулирования при пропуске импульса управления на тиристорное плечо VS2.

Для более подробного анализа рассмотрим четыре полупериода каждый из которых разбивается на временные интервалы: 0-1-2-3-4-5-π, π-6-7-2π, 2π-8-9-10-11-3π, 3π-12-13-14-4π, фиг. 5. Мгновенные схемы замещения ВИП во временных интервалах: 0-1-2-3-4-5-π, π-6-7-2π, 2π-8-9-10-11-3π, 3π-12-13-14-4π, представлены на фиг. 6.

Пусть в полупериоде питающего напряжения, в котором эдс обозначена сплошной стрелкой, ток инвертора протекал через плечи VS1 и VS8, этому соответствует интервал 0-1. В момент времени, соответствующий точке 1, управляющий импуль αр подается на тиристоры плеча VS3. После этого происходит коммутация тока с длительностью γр с плеча VS1 на плечо VS3 инвертора. Мгновенная схема замещения ВИП во временном интервале 1-2. После фазовой коммутации γр ток инвертора будет протекать через тирсисторные плечи VS3 и VS8, чему соответствует интервал 2-3. В момент времени, соответствующий углу опережения β, точка 3, происходит подача импульсов на тиристоры плеч VS2 и VS7. Однако на плечо VS2 импульс управления не приходит. В связи с этим отсутствует коммутация тока с плеча тиристоров VS8 на плечо VS2, в этот момент начинается образование аварийного режима - короткое замыкание генератора. Система управления фиксирует отсутствие сигнала на тиристорном плече VS2. После чего импульсы управления буду подаваться на тиристорные плечи инвертора согласно аварийному алгоритму управления, фиг. 4. На интервале 4-5 происходит коммутация тока с плеча VS3 на плечо VS7. Мгновенная схема замещения ВИП во временном интервале 4-5. На интервале 5-6 напряжение инвертора Uи равно нулю, так как, ток генератора протекает через одновременно открытые плечи тиристоров, минуя вторичную обмотку тягового трансформатора. В момент времени, соответствующий углу опережения β, точка 6, происходит подача импульсов на тиристоры плеч VS1 и VS8. Происходит коммутация тока с тиристорного плеча VS7 на плечо VS1. В соответствии с аварийным алгоритмом управления тиристорными плечами инвертора, фиг. 4, в момент времени, соответствующий точке 10, управляющие импульсы β подаются одновременно на тиристоры плеч VS4 и VS7. В результате происходит коммутация, сначала в большом контуре с тиристорного плеча VS1 на тиристорное плечо VS7, потом в малом контуре с тиристорного плеча VS8 на тиристорное плечо VS4. Далее ток инвертора будет протекать через тиристорные плечи VS4 и VS7, чему соответствует интервал 12-13, тем самым поддерживается напряжение на выходе инвертора для ограничения тока якоря. Таким образом исключается возникновение короткого замыкания генератора.

Предлагаемый (аварийный) алгоритм управления тиристорными плечами ВИП в режиме рекуперативного торможения при пропуске импульса управления на одно из плеч инвертора не только предотвратит выход из строя электрического оборудования цепи ВИП, но и сохраняет режим рекуперативного торможения электровоза в эксплуатации.

Список источников

1. Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднжова и др. Электровоз ВЛ85. Руководство по эксплуатации. М., 1992, 480 с.

2. Руководство по эксплуатации. Электровоз магистральный 2ЭС5К (ЗЭС5К) Ермак. ИДМБ.661142.009РЭ. - 2006.

3. Электровоз ЭП1. Руководство по эксплуатации. Том 2 в 4-х книгах. "ПК "НЭВЗ", 2006 г. - 580 с.

1. Способ повышения работоспособности электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения, отличающийся тем, что при пропуске управляющего импульса управления на одно из тиристорных плеч выпрямительно-инверторного преобразователя, в зависимости от зоны регулирования и направления электродвижущей силы тягового трансформатора, блок управления формирует и подает новые импульсы управления, предназначенные для плеч, работа которых исключает образование короткого замыкания в цепи.

2. Устройство для реализации повышения работоспособности выпрямительно-инверторного преобразователя, отличающееся тем, что включает в себя блоки отслеживания импульсов управления, которые устанавливаются непосредственно на каждом преобразователе и состоят из двух параллельных групп диодов, которые своей анодной группой подключаются к проводам, подходящим к тиристорным плечам преобразователя, а катодной группой - к двум возвращающимся к блоку управления проводам.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электроприводом петледержателя системы автоматического управления скоростью и натяжением полосы на непрерывных станах горячей прокатки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования тока возбуждения тяговых машин электроподвижного состава постоянного тока в режиме электрического торможения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах и системах бесперебойного питания переменного тока, а также в устройствах автоматики и измерительной техники.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления автономными инверторами напряжения (АИН), может быть использовано в электротехнических установках для управления мостовыми однофазными и трехфазными автономными инверторами напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах среднего напряжения. Техническим результатом является повышение точности обнаружения операций шунтирования, отказов или неправильных соединений в силовой ячейке.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для формирования преобразователя. Техническим результатом является уменьшение потерь мощности при коммутации за счет генерирования отрицательных напряжения для двухполярного тока.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение качества балансировки напряжений между подмодулями.

Группа изобретений относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Способ снабжения электрических потребителей (3, 31, 32) транспортного средства электрической энергией с помощью вспомогательных преобразователей (1, 11, 12) заключается в том, что вспомогательные преобразователи приводятся в действие с синхронизацией по основной волне и импульсной синхронизацией.

Изобретение относится к способу преобразования переменного тока в постоянный ток. Технический результат состоит в повышении надежности преобразования за счет ограничения амплитуды пусковых токов.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, в частности к преобразователям электрической энергии напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока (инверторам), и может быть использовано в составе двухзвенных преобразователей частоты либо в электроэнергетических системах с питанием от источника постоянного тока.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении замены источника питания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника постоянного тока автономных объектов, потребители которых предъявляют повышенные требования к качеству энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для повышения энергетической эффективности однофазных потребителей, путем рекуперации большей части потребляемой энергии в сеть за счет межфазного распределения тока (МРТ).

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

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное с периодичностью выпрямления 12N (где N=1, 2, 3, 4, …).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, многопульсное, с равными углами коммутации вентилей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях трехфазного переменного напряжения в постоянное 9-пульсное с купированием всех видов намагничивания трансформатора и равными углами коммутации вентилей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в источниках вторичного электропитания в качестве преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Изобретение относится к электротехнике и к импульсной силовой электронике, в частности к преобразователям постоянного напряжения в переменное - инверторам и регуляторам напряжения, и предназначено для использования в автономных системах электропитания и в электроприводах перспективных авиакосмических летательных аппаратах с преимущественно или полностью электрифицированным приводным оборудованием.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Способ повышения работоспособности электровоза переменного тока в режиме рекуперативного торможения заключается в том, что при пропуске управляющего импульса управления на одно из тиристорных плеч выпрямительно-инверторного преобразователя, в зависимости от зоны регулирования и направления электродвижущей силы тягового трансформатора, блок управления формирует и подает новые импульсы управления, предназначенные для плеч, работа которых исключает образование короткого замыкания в цепи. Устройство для реализации повышения работоспособности выпрямительно-инверторного преобразователя включает в себя блоки отслеживания импульсов управления, которые устанавливаются непосредственно на каждом преобразователе. Блоки отслеживания состоят из двух параллельных групп диодов, которые своей анодной группой подключаются к проводам, подходящим к тиристорным плечам преобразователя, а катодной группой - к двум возвращающимся к блоку управления проводам. Технический результат заключается в повышении работоспособности выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза. 2 н.п. ф-лы, 6 ил

Наверх