EA046400B1 - DRIVE SYSTEM - Google Patents

Description

Перекрестные ссылки на родственные заявкиCross references to related applications

Приоритет настоящей заявки заявляется по дате подачи предварительной заявки на патент США №63/077,267, поданной 11 сентября 2020 года, описание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.This application is asserted as to the filing date of U.S. Provisional Patent Application No. 63/077,267, filed September 11, 2020, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Предпосылки создания изобретенияPrerequisites for creating the invention

Область техникиTechnical field

Описанное в настоящем документе изобретение относится к системе привода, которая управляет торможением.The invention described herein relates to a drive system that controls braking.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the Prior Art

Рекуперативное торможение и реостатное торможение в системах с электрическим приводом позволяет менять направление тока в электромагнитных устройствах, например, в электродвигателях, с целью замедления движения систем с электрическим приводом, например, транспортных средств. Однако, когда система с электрическим приводом переходит в такой режим торможения, процесс торможения происходит в виде дискретных этапов, поскольку для этого применяют контакторные выключатели, размыкаемые и замыкаемые для управления пропусканием электрического тока. Это может приводить к искрению и сопутствующему износу и амортизации различных схемных компонентов в системе с электрическим приводом, например, контакторных выключателей и/или тормозных резисторов. Износ и амортизация этих компонентов могут вызывать необходимость дополнительного технического обслуживания, а также приводить к дополнительным затратам на замену изношенных компонентов.Regenerative braking and rheostatic braking in electrically driven systems can reverse the direction of current in electromagnetic devices, such as electric motors, to slow down the movement of electrically driven systems, such as vehicles. However, when an electrically driven system enters this braking mode, the braking process occurs in discrete steps because it uses contactor switches that are opened and closed to control the passage of electrical current. This can lead to arcing and associated wear and tear on various circuit components in an electrically driven system, such as contactor switches and/or braking resistors. Wear and amortization of these components may require additional maintenance and may result in additional costs to replace worn components.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В одном или нескольких вариантах выполнения настоящего изобретения предложена система привода, которая может содержать резистивные плечи цепи, соединенные с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом, и с источником электрического тока для питания электродвигателя, и расположенные между ними. Каждое плечо цепи может содержать тормозной резистор, соединенный с преобразователем. Каждое плечо цепи может содержать контактор, соединенный с тормозным резистором так, что тормозной резистор расположен между преобразователем и контактором. Каждое плечо цепи может содержать полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между полупроводниковым ключом и тормозным резистором. При работе в режиме рекуперативного торможения системы с электрическим приводом рекуперируемая из электродвигателя энергия может передаваться на тормозной резистор и рассеиваться в виде тепла.In one or more embodiments of the present invention, a drive system is provided that may include resistive circuit arms coupled to and located between a converter that converts electrical current for an electric motor of the electric drive system and an electrical current source for powering the motor. Each leg of the circuit may contain a braking resistor connected to the converter. Each leg of the circuit may include a contactor connected to a braking resistor such that the braking resistor is located between the converter and the contactor. Each leg of the circuit may include a semiconductor switch coupled to a contactor such that the contactor is located between the semiconductor switch and the braking resistor. When an electric drive system operates in regenerative braking mode, the energy recovered from the electric motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat.

В еще одном аспекте предложена система привода, которая может содержать тормозной резистор, соединенный с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом, а также несколько плеч цепи, которые соединены с тормозным резистором параллельно друг другу. Каждое плечо цепи может содержать контактор и полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между полупроводниковым ключом и тормозным резистором. При работе в режиме рекуперативного торможения системы с электрическим приводом рекуперируемая из электродвигателя энергия может передаваться на тормозной резистор и рассеиваться в виде тепла, в зависимости от того, какие из контакторов или полупроводниковых ключей замкнуты.In yet another aspect, a drive system is provided that may include a braking resistor coupled to a converter that converts electrical current for a motor of the electric drive system, as well as a plurality of circuit arms that are connected to the braking resistor in parallel with each other. Each arm of the circuit may include a contactor and a semiconductor switch connected to the contactor such that the contactor is located between the semiconductor switch and the braking resistor. When operating an electrically driven system in regenerative braking mode, energy recovered from the motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on which contactors or semiconductor switches are closed.

В одном или нескольких вариантах выполнения настоящего изобретения предложена система привода, которая может содержать индуктивности. Каждая из индуктивностей может быть выполнена с возможностью размещения на борту системы с электрическим приводом и для выборочного соединения с источником первого электрического тока и преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом. В дополнение, каждая индуктивность может быть соединена с узлом цепи между стоком полупроводникового ключа и анодом диода или управляемого полупроводникового ключа. Каждый анод может быть соединен с преобразователем, причем контакторы соединены параллельно друг другу между источником первого электрического тока и преобразователем. Также, каждый анод может быть соединен с тормозными резисторами, соединенными параллельно друг другу, при этом каждый тормозной резистор соединен последовательно с отдельным контактором, между этим контактором и преобразователем. Также, каждый анод может быть соединен с полупроводниковым ключом, соединенным с контактором так, что контактор расположен между полупроводниковым ключом и тормозными резисторами. В режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения, или в режиме работы системы с электрическим приводом, скомбинированном из этих двух режимов работы, рекуперируемый из электродвигателя электрический ток может быть передан на тормозной резистор и рассеян в виде тепла, в зависимости от того, какие из контакторов или первых полупроводниковых ключей замкнуты.In one or more embodiments of the present invention, a drive system is provided that may include inductors. Each of the inductors may be configured to be located on board the electrically driven system and to be selectively coupled to a source of first electrical current and a converter that converts electrical current for the electric motor of the electrically driven system. In addition, each inductor may be connected to a circuit node between the drain of the semiconductor switch and the anode of the diode or controllable semiconductor switch. Each anode may be connected to a converter, with contactors connected in parallel to each other between the first electrical current source and the converter. Also, each anode may be connected to braking resistors connected in parallel to each other, with each braking resistor connected in series to a separate contactor, between that contactor and the converter. Also, each anode may be connected to a semiconductor switch coupled to a contactor such that the contactor is located between the semiconductor switch and the braking resistors. In regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of these two operating modes in an electric drive system, the regenerative electric current from the motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on which of the contactors or the first semiconductor switches are closed.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Сущность настоящего изобретения может быть понята более детально при прочтении приведенного ниже описания неограничивающих вариантов его выполнения со ссылками на приложенные чертежи, где:The essence of the present invention can be understood in more detail by reading the following description of non-limiting embodiments with reference to the accompanying drawings, where:

фиг. 1 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя;fig. 1 is a schematic view of the drive system in a motor driven mode;

фиг. 2 изображает схематический вид системы привода в форсированном режиме;fig. 2 is a schematic view of the drive system in boost mode;

- 1 046400 фиг. 3 изображает схематический вид системы привода в режиме динамического торможения; фиг. 4 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 5 изображает схематический вид системы привода в форсированном режиме;- 1 046400 fig. 3 is a schematic view of the drive system in dynamic braking mode; fig. 4 is a schematic view of the drive system in motor driven mode; fig. 5 is a schematic view of the drive system in boost mode;

фиг. 6 изображает схематический вид системы привода в режиме динамического торможения; фиг. 7 изображает схематический вид системы привода в режиме динамического торможения;fig. 6 is a schematic view of the drive system in dynamic braking mode; fig. 7 is a schematic view of the drive system in dynamic braking mode;

фиг. 8 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 9 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 10 изображает схематический вид системы привода в режиме движения с помощью двигателя; фиг. 11 иллюстрирует пример способа динамического торможения в системе привода;fig. 8 is a schematic view of the drive system in a motor driven mode; fig. 9 is a schematic view of the drive system in a motor driven mode; fig. 10 is a schematic view of the drive system in a motor driven mode; fig. 11 illustrates an example of a dynamic braking method in a drive system;

фиг. 12 иллюстрирует пример способа динамического торможения в системе привода; и фиг. 13 иллюстрирует пример способа динамического торможения в системе привода.fig. 12 illustrates an example of a dynamic braking method in a drive system; and fig. 13 illustrates an example of a dynamic braking method in a drive system.

Подробное описание изобретенияDetailed Description of the Invention

Варианты выполнения изобретения, описанного в настоящем документе, относятся к системе привода с управлением торможением. Благодаря применению полупроводникового ключа, как вариант в комбинации с контактором и тормозным резистором, достигается управляемое замедление при торможении системы с электрическим приводом. К примеру, коммутация или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа может обеспечить возможность пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для пропускания одним полупроводниковым ключом, то может быть задействован еще один полупроводниковый ключ, способный пропускать такой ток, по меньшей мере некоторое время. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая передача управления ключами позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет снизить или даже полностью устранить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов. Это дает возможность получить систему со сравнительно меньшим количеством подвижных деталей, так что можно снизить сложность производства и затраты.Embodiments of the invention described herein relate to a brake controlled drive system. By using a semiconductor switch, optionally in combination with a contactor and braking resistor, controlled deceleration is achieved when braking an electrically driven system. For example, the switching, or opening and closing, of a semiconductor switch may allow smaller discrete amounts of electrical current to pass through a braking resistor. If the current is too high to be carried by one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be used that can carry that current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This transfer of key control allows continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce or even completely eliminate sparking, wear and shock absorption of discrete components. This makes it possible to obtain a system with comparatively fewer moving parts, so that production complexity and costs can be reduced.

Система привода может содержать контроллер. В одном варианте выполнения настоящего изобретения подходящим полупроводниковым ключом может быть биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Подходящим контактором может быть переключатель с электроуправлением, используемый для переключения силовых электрических цепей. Контактор может управляться схемой, которая имеет меньший уровень напряжения, чем коммутируемая цепь, например, 74-вольтный электромагнит с обмоткой, управляющий 1000-вольтным переключателем электродвигателя. В одном варианте выполнения настоящего изобретения контактором может быть реле. В еще одном варианте выполнения контактор может иметь один или несколько признаков, обеспечивающих управление и подавления любых искр, возникающих при прерывании электрического тока. Соответствующий тормозной резистор может представлять собой магазин сопротивлений, способных рассеивать электрический ток в виде тепла. Другие подходящие резисторы могут включать устройства, принимающие и/или управляющие поступающим электрическим током. К примеру, любая электрическая схема имеет внутреннее электрическое сопротивление и значит, в некоторой степени, может использоваться в качестве резистивной схемы. В одном варианте выполнения резистивная схема может содержать одно или несколько устройств хранения энергии. В дополнение к наличию внутреннего электрического сопротивления, устройства хранения энергии могут выполнять функции источника электрического тока. В еще одном варианте выполнения резистивная схема может принимать и избавляться от электрического тока путем выполнения работы (в качестве альтернативы или в дополнение к рассеиванию тепла). К примеру, резистивная схема может содержать воздушный компрессор, причем, когда схема включена, компрессор может работать как воздушный насос. В еще одном варианте выполнения резистивная схема находится не на борту системы с электрическим приводом, но гальванически связана с системой с электрическим приводом, например, при помощи контактной подвески или третьего рельса. Работа внебортовой резистивной схемы может быть основана на внутреннем сопротивлении схемы и/или она может содержать устройства, обеспечивающие нагрузку и/или может содержать устройства хранения энергии. В неограничивающих примерах система с электрическим приводом может представлять собой транспортное средство, ветровую турбину или иную систему, имеющую в своем составе электродвигатель. В других неограничивающих примерах электродвигатель может использоваться для обеспечения движения, например, это может быть тяговый электродвигатель, так и для других целей, например, для вращения лопастей вентилятора, ветровой турбины и т.п.The drive system may include a controller. In one embodiment of the present invention, a suitable semiconductor switch may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT). A suitable contactor may be an electrically operated switch used to switch electrical power circuits. The contactor may be controlled by circuitry that has a lower voltage level than the circuit being switched, such as a 74-volt coiled solenoid driving a 1000-volt motor switch. In one embodiment of the present invention, the contactor may be a relay. In yet another embodiment, the contactor may have one or more features to control and suppress any sparks that occur when electrical current is interrupted. The associated braking resistor may be a resistor store capable of dissipating electrical current as heat. Other suitable resistors may include devices that receive and/or control incoming electrical current. For example, any electrical circuit has internal electrical resistance and therefore, to some extent, can be used as a resistive circuit. In one embodiment, the resistive circuit may include one or more energy storage devices. In addition to having internal electrical resistance, energy storage devices can act as a source of electrical current. In yet another embodiment, the resistive circuit can accept and reject electrical current by performing work (alternatively or in addition to dissipating heat). For example, the resistive circuit may contain an air compressor, and when the circuit is turned on, the compressor may act as an air pump. In yet another embodiment, the resistive circuitry is not on board the electrically driven system, but is galvanically coupled to the electrically driven system, such as by a catenary or third rail. The operation of the off-board resistive circuit may be based on the internal resistance of the circuit and/or it may contain load-providing devices and/or may contain energy storage devices. In non-limiting examples, the electrically powered system may be a vehicle, wind turbine, or other system incorporating an electric motor. In other non-limiting examples, the electric motor may be used to provide propulsion, such as a traction motor, or for other purposes, such as rotating the blades of a fan, wind turbine, or the like.

На фиг. 1, 2 и 3 проиллюстрирована работа первого варианта выполнения системы привода, соответственно, в режиме движения с помощью двигателя, режиме форсированного движения и в режиме динамического торможения. На проиллюстрированных схемах показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, вместо внебортового источIn fig. 1, 2 and 3 illustrate the operation of the first embodiment of the drive system, respectively, in the motor driving mode, the forced driving mode and the dynamic braking mode. The illustrated diagrams show two sources of electrical current, an on-board source and an off-board source. Alternatively, instead of an off-board source

- 2 046400 ника система привода может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 124 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 102 двигателя и альтернатора, устройством хранения энергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока соединен с положительной шиной 111 и с отрицательной шиной. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 122 и индуктивностью 120. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностью.- 2 046400 nick The drive system may have another on-board source, for example, a battery. The off-board electrical current source 124 may be a power source such as a catenary rail or catenary. The on-board source may be a motor and alternator assembly 102, an energy storage device, or a battery. An off-board source of electric current is connected to the positive bus 111 and to the negative bus. The positive bus connects the electrical current source to the switch 122 and the inductance 120. The switch is located between the electrical current source and the inductance.

Индуктивность соединена с коллектором полупроводникового ключа 116 и анодом диода 118. Катод диода подключен параллельно плечу 126 цепи, которое содержит контакторный выключатель 115 и тормозной резистор 114. Соответствующий узел 128 цепи расположен между контакторным выключателем и полупроводниковым ключом. В плече цепи контактор и тормозной резистор соединены друг с другом последовательно. Само плечо подключено параллельно диоду. Катод диода и плечо цепи, содержащее тормозной резистор и контактор, соединены с преобразователем 106 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC соединен с электродвигателем 108 при помощи еще одной положительной шины 145 и еще одной отрицательной шины 140. Параллельно с диодом, плечом цепи и преобразователем DC-AC подключен конденсатор 110. Внебортовой источник электрического тока соединен с эмиттером полупроводникового ключа отрицательной шиной. Отрицательная шина соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC Выпрямитель 104 соединен с преобразователем DC-AC при помощи еще одной положительной шины и еще одной отрицательной шины. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель представляет собой тяговый электродвигатель. Как вариант, двигатель может и не быть тяговым двигателем, который создает крутящий момент для обеспечения поступательного движения транспортного средства. Например, электродвигатель может подавать питание на насос или выполнять работу, не связанную с обеспечением движения.The inductance is connected to the collector of the semiconductor switch 116 and the anode of the diode 118. The cathode of the diode is connected in parallel to the circuit arm 126, which contains the contactor switch 115 and the braking resistor 114. The corresponding circuit node 128 is located between the contactor switch and the semiconductor switch. In the circuit arm, the contactor and braking resistor are connected to each other in series. The arm itself is connected in parallel to the diode. The diode cathode and a circuit arm containing a braking resistor and a contactor are connected to the DC-to-AC converter 106 via a positive bus. The DC-AC converter is connected to the electric motor 108 using another positive bus 145 and another negative bus 140. A capacitor 110 is connected in parallel with the diode, circuit arm and the DC-AC converter. An off-board source of electric current is connected to the emitter of the semiconductor switch by a negative bus. The negative bus is connected to the capacitor and to the DC-AC converter. The rectifier 104 is connected to the DC-AC converter by another positive bus and another negative bus. In the illustrated embodiment, the electric motor is a traction motor. Alternatively, the motor may not be a traction motor that provides torque to propel the vehicle. For example, an electric motor can power a pump or perform work that does not involve propulsion.

В режиме движения с помощью двигателя, как показано на фиг. 1, контактор, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, разомкнут, что не позволяет току проходить от источника электрического тока. Комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель, чтобы обеспечить питание электродвигателя. Ток 130 протекает из комплекта двигательальтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-АС. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель. Электродвигатель использует переменный ток для приведения системы с электрическим приводом в поступательное движение.In the motor driving mode, as shown in FIG. 1, the contactor located between the electric current source and the inductance is open, preventing current from flowing from the electric current source. The motor-alternator set supplies electricity to the rectifier to power the electric motor. A current of 130 flows from the motor-alternator kit into the electric motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator assembly into DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert direct current to alternating current, providing current to the motor. An electric motor uses alternating current to drive an electrically powered system into forward motion.

Фиг. 2 изображает систему привода в форсированном режиме работы. В форсированном режиме работы контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, замкнут и пропускает ток от источника электрического тока по положительной шине. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивность, где может осуществляться хранение энергии. Ток может проходить через диод и питать электродвигатель. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока через отрицательную шину, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Fig. 2 shows the drive system in forced operation. In the forced mode of operation, the contactor switch located between the electric current source and the inductance is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. An electrical current source supplies electricity to an inductance where energy storage can take place. Current can pass through the diode and power the electric motor. A capacitor connected to a source of electrical current through the negative bus can be charged and electrical current can flow into the motor.

Фиг. 3 изображает систему привода в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электроэнергии в электродвигатель. Однако контакторный выключатель, расположенный в плече цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через тормозной резистор и полупроводниковый ключ. Рекуперированная энергия из электродвигателя передается в тормозной резистор и рассеивается в виде тепла. Такая конфигурация с замкнутым ключом, который расположен между источником электрического тока и индуктивностью, может быть названа открытым состоянием. На схеме показано протекание электрического тока из электродвигателя по положительной шине системы 300 привода через полупроводниковый ключ. Затем ток проходит по отрицательной шине в конденсатор, преобразователь DC-AC и обратно в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение. Полупроводниковый ключ может быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводникового ключа позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор, расположенный в плече цепи, замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы сFig. 3 shows the drive system in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a rheostatic braking mode, or a combination of these two modes. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductance is open and does not allow electrical current to flow from the off-board electrical power source to the electric motor. However, the contactor switch located in the circuit arm is closed and passes current from the motor through the braking resistor and the semiconductor switch. The recovered energy from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. Such a configuration with a closed switch, which is located between the electric current source and the inductance, can be called an open state. The diagram shows the flow of electrical current from the motor along the positive bus of the drive system 300 through the semiconductor switch. The current then flows through the negative rail to the capacitor, the DC-AC converter, and back to the motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the electric motor provides voltage. A semiconductor switch can quickly switch between open and closed states. This fast modulation of the semiconductor switch allows for smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor located in the circuit arm is closed, the modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electrical current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous control of the system braking with

- 3 046400 электрическим приводом. Рабочие циклы каждого из полупроводниковых ключей определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и расходы.- 3 046400 electric drive. The duty cycles of each of the semiconductor switches determine how long the current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs.

На фиг. 4-7 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода, соответственно, в режиме движения с помощью двигателя, в режиме форсированного движения и в режиме динамического торможения. На схемах показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник электрического тока. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника электрического тока может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Источник электрического тока 424 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник 402 может быть комплектом из двигателя и альтернатора, устройством хранения энергии (например, аккумуляторной батареей) и т.п. Источник электрического тока соединен с положительной шиной 411 и отрицательной шиной 412. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 422 и индуктивностью 420. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностью.In fig. 4-7 illustrate the operation of one embodiment of the drive system, respectively, in the motor-assisted driving mode, in the forced driving mode, and in the dynamic braking mode. The diagrams show two sources of electric current, an on-board source and an off-board source of electric current. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board electrical current source. The electrical current source 424 may be a power source such as a catenary rail or catenary. The on-board source 402 may be a motor and alternator assembly, an energy storage device (eg, a battery), or the like. The electrical current source is connected to a positive bus 411 and a negative bus 412. The positive bus connects the electrical current source to a switch 422 and an inductor 420. The switch is located between the electrical current source and the inductance.

Индуктивность соединена с коллектором первого полупроводникового ключа 416 и эмиттером второго полупроводникового ключа 418. Коллектор второго полупроводникового ключа соединен параллельно с плечом 426 цепи, которое содержит контакторный выключатель 415 и тормозной резистор. Соответствующий узел 428 цепи расположен между контакторным выключателем и первым полупроводниковым ключом. В плече цепи контактор и тормозной резистор соединены друг с другом последовательно. Само плечо цепи соединено параллельно со вторым полупроводниковым ключом. Коллектор второго полупроводникового ключа и плечо цепи, содержащее тормозной резистор и контактор, соединены с преобразователем 406 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC соединен с электродвигателем 408 при помощи еще одной положительной шины 445 и еще одной отрицательной шины 440. Конденсатор 410 соединен параллельно со вторым полупроводниковым ключом, плечом цепи и преобразователем DC-АС. Внебортовой источник электрического тока соединен с эмиттером первого полупроводникового ключа отрицательной шиной. Отрицательная шина соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC Выпрямитель 404 соединен с преобразователем DC-AC при помощи еще одной положительной шины и еще одной отрицательной шины. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.The inductance is connected to the collector of the first semiconductor switch 416 and the emitter of the second semiconductor switch 418. The collector of the second semiconductor switch is connected in parallel to a circuit arm 426, which contains a contactor switch 415 and a braking resistor. A corresponding circuit assembly 428 is located between the contactor switch and the first semiconductor switch. In the circuit arm, the contactor and the braking resistor are connected to each other in series. The circuit arm itself is connected in parallel with the second semiconductor switch. The collector of the second semiconductor switch and a circuit arm containing a braking resistor and a contactor are connected to the DC-AC converter 406 via a positive bus. The DC-AC converter is connected to the motor 408 by another positive bus 445 and another negative bus 440. The capacitor 410 is connected in parallel with the second semiconductor switch, the circuit arm and the DC-AC converter. An off-board source of electric current is connected to the emitter of the first semiconductor switch by a negative bus. The negative bus is connected to the capacitor and to the DC-AC converter. The rectifier 404 is connected to the DC-AC converter by another positive bus and another negative bus. In the illustrated embodiment, the electric motor is a traction motor.

В режиме движения с помощью двигателя, показанном на фиг. 4, комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель для питания электродвигателя. Ток 430 поступает из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель. Электродвигатель использует переменный ток для приведения системы с электрическим приводом в движение.In the motor driving mode shown in FIG. 4, the motor-alternator set supplies electricity to the rectifier to power the electric motor. Current 430 is supplied from the motor-alternator set to the electric motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator assembly into DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert direct current to alternating current, providing current to the motor. An electric motor uses alternating current to drive an electrically powered system.

Фиг. 5 изображает систему привода в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивность, где может осуществляться хранение энергии. Ток может проходить через второй полупроводниковый ключ для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Fig. 5 shows the drive system in forced motion mode. In boost mode, the contactor switch located between the electric current source and the inductance is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. An electrical current source supplies electricity to an inductance where energy storage can take place. Current may pass through the second semiconductor switch to power the electric motor. A capacitor connected to an electric current source by the negative bus can be charged, and electric current can flow into the electric motor.

Фиг. 6 изображает систему привода в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, замкнут и пропускает электрический ток во внебортовой источник электрического тока. Однако контакторный выключатель, расположенный в плече цепи, разомкнут и не пропускает ток через тормозной резистор. На схеме показано протекание электрического тока из электродвигателя (нагрузки) по положительной шине системы привода в преобразователь DC-AC по еще одной положительной шине, и в конденсатор через полупроводниковые ключи. Первый полупроводниковый ключ может пропускать электрический ток. Второй полупроводниковый ключ может быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция второго полупроводникового ключа позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор, расположенный в плече цепи, замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, первого полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для первого полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ, для пропускания по меньшей мере части тока. К примеру, перFig. 6 shows the drive system in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a rheostatic braking mode, or a combination of these two modes. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, a contactor switch located between the electrical current source and the inductance is closed and passes electrical current to the off-board electrical current source. However, the contactor switch located in the circuit arm is open and does not allow current to pass through the braking resistor. The diagram shows the flow of electric current from the electric motor (load) through the positive bus of the drive system into the DC-AC converter through another positive bus, and into the capacitor through the semiconductor switches. The first semiconductor switch can pass electric current. The second semiconductor switch can quickly switch open and closed states. This fast modulation of the second semiconductor switch allows smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor located in the circuit arm is closed, the modulation, or opening and closing, of the first semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electrical current to pass through the braking resistor. If the current is too high for the first semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to pass at least a portion of the current. For example, per

- 4 046400 вый полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, еще один полупроводниковый ключ - еще треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого из полупроводниковых ключей определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. Ток может продолжать протекать во внебортовой источник электрического тока и обратно в электродвигатель по положительной шине, проходя через соединение с эмиттером полупроводникового ключа, конденсатор, преобразователь DC-AC и обратно в электродвигатель по еще одной отрицательной шине. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.- 4 046400 A first semiconductor switch can carry current a third of the time, another semiconductor switch can carry current a third of the time, and a third semiconductor switch can carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each of the semiconductor switches determine how long the current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce arcing, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. Current can continue to flow to the off-board electrical current source and back to the motor on the positive bus, through the switch emitter connection, the capacitor, the DC-AC converter, and back to the motor on yet another negative bus. In this embodiment, the capacitor is discharged and the electric motor provides voltage.

Фиг. 7 изображает систему привода в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностью, разомкнут и не пропускает электрический ток во внебортовой источник электрического тока. Однако контакторный выключатель, расположенный в плече цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через тормозной резистор и первый и второй полупроводниковые ключи. Второй полупроводниковый ключ может просто пропускать ток, тогда как первый полупроводниковый ключ может быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Рекуперированная энергия из электродвигателя передается в тормозной резистор и рассеивается в виде тепла. Быстрая модуляция первого полупроводникового ключа позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор, расположенный в плече цепи, замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание первого полупроводникового ключа может обеспечить пропускание через тормозной резистор меньших дискретных величин электрического тока. Если ток, который может пропускать первый полупроводниковый ключ, превышает заданное пороговое значение, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ, для пропускания по меньшей мере части тока. К примеру, первый полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, еще один полупроводниковый ключ - еще треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и расходы. В этой схеме ток может проходить из полупроводникового ключа по отрицательной шине системы 700 привода через конденсатор, преобразователь DC-AC и далее в электродвигатель по еще одной отрицательной шине. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.Fig. 7 shows the drive system in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a rheostatic braking mode, or a combination of these two modes. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductance is open and does not allow electrical current to flow to the off-board electrical current source. However, the contactor switch located in the circuit arm is closed and passes current from the motor through the braking resistor and the first and second semiconductor switches. The second semiconductor switch can simply pass current, while the first semiconductor switch can quickly switch open and closed states. The recovered energy from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. Fast modulation of the first semiconductor switch allows smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor located in the circuit arm is closed, modulation, or opening and closing of the first semiconductor switch can cause smaller discrete amounts of electrical current to pass through the braking resistor. If the current that the first semiconductor switch can pass exceeds a predetermined threshold value, then another semiconductor switch can be installed to pass at least a portion of the current. For example, a first semiconductor switch may carry current a third of the time, another semiconductor switch may carry current a third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. In this circuit, current can flow from the semiconductor switch along the negative bus of the drive system 700, through the capacitor, the DC-AC converter, and then to the motor along another negative bus. In this embodiment, the capacitor is discharged and the electric motor provides voltage.

На фиг. 8 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода. Система привода может работать, соответственно, в режиме движения от двигателя, в режиме форсированного движения или в режиме динамического торможения. На схеме показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 824 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 802 из двигателя и альтернатора, устройством хранения энергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с положительной шиной 811 и отрицательной шиной 812. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 822 и индуктивностями 820, соединенными параллельно друг с другом. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностями. Каждая индуктивность из этих индуктивностей соединена с коллектором полупроводникового ключа 816, который является одним из полупроводниковых ключей, а также с анодом диода 818, который является одним из диодов. Катоды диодов соединены параллельно с плечами 826 цепи, содержащими контакторные выключатели 812 и тормозные резисторы 814. Соответствующие узлы 828 цепи расположены между контакторными выключателями и полупроводниковыми ключами. По меньшей мере в некоторых из плеч цепи контактор и тормозной резистор соединены друг с другом последовательно. Плечи цепи соединены параллельно с диодами. Катоды диодов и плечи цепи, содержащие тормозные резисторы и контакторы, могут быть соединены с преобразователем 806 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-АС может быть соединен с электродвигателем 808 при помощи еще одной положительной шины 845 и еще одной отрицаIn fig. 8 illustrates the operation of one embodiment of the drive system. The drive system can operate, respectively, in the engine driving mode, in the forced driving mode or in the dynamic braking mode. The diagram shows two sources of electrical current, an on-board source and an off-board source. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board source. The off-board electrical current source 824 may be a power source such as a catenary rail or catenary. The on-board source may be a motor and alternator assembly 802, an energy storage device, or a battery. The off-board electrical current source may be connected to a positive bus 811 and a negative bus 812. The positive bus connects the electrical current source to a switch 822 and inductors 820 connected in parallel with each other. The switch is located between the electrical current source and the inductors. Each of these inductances is connected to a collector of a semiconductor switch 816, which is one of the semiconductor switches, and also to an anode of a diode 818, which is one of the diodes. The diode cathodes are connected in parallel to circuit arms 826 containing contactor switches 812 and braking resistors 814. Corresponding circuit nodes 828 are located between the contactor switches and semiconductor switches. In at least some of the circuit arms, the contactor and the braking resistor are connected to each other in series. The arms of the circuit are connected in parallel with the diodes. The diode cathodes and circuit arms containing braking resistors and contactors may be coupled to the DC-to-AC converter 806 via the positive bus. The DC-AC converter can be connected to the electric motor 808 using another positive bus 845 and another negative

- 5 046400 тельной шины 840. Конденсатор 810 может быть соединен параллельно с диодами, плечами цепи и преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с эмиттерами полупроводниковых ключей отрицательной шиной. Отрицательная шина может быть соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.- 5 046400 body bus 840. Capacitor 810 can be connected in parallel with diodes, circuit arms and the DC-AC converter. An off-board source of electric current can be connected to the emitters of semiconductor switches by a negative bus. The negative bus can be connected to a capacitor and to a DC-AC converter. In the illustrated embodiment, the electric motor is a traction motor.

В режиме движения от двигателя комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель 804 для питания электродвигателя. Контакторы разомкнуты, поэтому ток подается из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель. Электродвигатель может использовать переменный ток для приведения системы с электрическим приводом в движение.In engine driven mode, the motor-alternator assembly supplies electrical power to rectifier 804 to power the electric motor. The contactors are open, so current is supplied from the motor-alternator set to the electric motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator assembly to DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert direct current to alternating current, providing current to the motor. An electric motor can use alternating current to drive an electrically powered system.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Контакторы, расположенные в резистивных плечах цепи, разомкнуты. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивности, где может осуществляться хранение энергии. Источник электрического тока может быть внебортовым источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской, или бортовым источником электрического тока, например, устройством накопления энергии или аккумуляторной батареей. Ток может проходить через диоды для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Alternatively, the drive system can operate in boost mode. In the forced mode, the contactor switch located between the electric current source and the inductors is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. The contactors located in the resistive arms of the circuit are open. An electrical current source supplies electricity to inductors where energy storage can occur. The electrical current source may be an off-board electrical current source, such as a catenary rail or catenary, or an on-board electrical current source, such as an energy storage device or a battery. Current can pass through diodes to power an electric motor. A capacitor connected to an electric current source by a negative bus can be charged, and electric current can flow into the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электрического тока. Однако по меньшей мере один из контакторных выключателей, расположенных в плечах цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через соответствующие тормозные резисторы и соответствующие полупроводниковые ключи. Рекуперированная энергия из электродвигателя может быть передана по меньшей мере на некоторые из тормозных резисторов и рассеяна в виде тепла. Полупроводниковые ключи могут быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводниковых ключей позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор в плечах цепи замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа обеспечивают возможность пропускания через тормозной резистор меньших дискретных величин электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого из полупроводниковых ключей определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей и, следовательно, снизить сложность производства и расходы. Ток проходит из полупроводниковых ключей по отрицательной шине системы 800 привода через конденсатор, преобразователь DC-AC и далее в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.Alternatively, the drive system can operate in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a rheostatic braking mode, or a combination of these two modes. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductors is open and does not allow electrical current to pass from the off-board electrical current source. However, at least one of the contactor switches located in the circuit arms is closed and passes current from the motor through corresponding braking resistors and corresponding semiconductor switches. The recovered energy from the motor can be transferred to at least some of the braking resistors and dissipated as heat. Semiconductor switches can quickly switch between open and closed states. This fast modulation of semiconductor switches allows for smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor in the arms of the circuit is closed, the modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electrical current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each of the semiconductor switches determine how long the current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce arcing, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts and, therefore, reduce manufacturing complexity and costs. Current flows from the semiconductor switches along the negative bus of the drive system 800, through the capacitor, the DC-AC converter, and then into the electric motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the electric motor provides voltage.

На фиг. 9 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода. Система привода может работать, соответственно, в режиме движения от двигателя, в режиме форсированного движения или в режиме динамического торможения. На схеме показаны два источника электрического тока, бортовой источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 924 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 902 двигательальтернатор, устройством хранения энергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с положительной шиной 911 и отрицательной шиной 912. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 922 и с индуктивностями 920, соединенными параллельно друг с другом. Переключатель расположен между источником электриIn fig. 9 illustrates the operation of one embodiment of the drive system. The drive system can operate, respectively, in the engine driving mode, in the forced driving mode or in the dynamic braking mode. The diagram shows two sources of electrical current, an on-board source and an off-board source. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board source. The off-board electrical current source 924 may be a power source such as a catenary rail or catenary. The on-board source may be a 902 engine alternator kit, an energy storage device, or a battery. The off-board electrical current source may be connected to a positive bus 911 and a negative bus 912. The positive bus connects the electrical current source to a switch 922 and to inductors 920 connected in parallel with each other. The switch is located between the electrical source

- 6 046400 ческого тока и индуктивностями. Каждая индуктивность из этих индуктивностей соединен с коллектором полупроводникового ключа 916, который является одним из полупроводниковых ключей, а также с анодом диода 918, который является одним из диодов. Катоды диодов соединены параллельно плечу 926 цепи, которое содержит тормозной резистор 914, подключенный последовательно остальным плечам цепи, соединенным друг с другом параллельно. Каждое из остальных плеч цепи содержит контактор 915. Плечо цепи с тормозным резистором и контакторами, соединенными параллельно друг с другом, подключено параллельно диодам. Соответствующие узлы 928 цепи расположены между контакторными выключателями и полупроводниковыми ключами. Катоды диодов и плечо цепи, содержащее тормозной резистор и контакторы, соединенные параллельно друг с другом, могут быть соединены с преобразователем 906 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DCАС может быть соединен с электродвигателем 908 при помощи еще одной положительной шины 945 и еще одной отрицательной шины 940. Конденсатор 910 может быть соединен параллельно с диодами, плечами цепи и преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с эмиттерами полупроводниковых ключей отрицательной шиной. Отрицательная шина может быть соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.- 6 046400 current and inductances. Each of these inductances is connected to a collector of a semiconductor switch 916, which is one of the semiconductor switches, and also to an anode of a diode 918, which is one of the diodes. The diode cathodes are connected in parallel to circuit arm 926, which contains a braking resistor 914 connected in series with the remaining circuit arms connected in parallel to each other. Each of the remaining circuit arms contains a contactor 915. A circuit arm with a braking resistor and contactors connected in parallel with each other is connected in parallel with the diodes. The corresponding circuit nodes 928 are located between the contactor switches and the semiconductor switches. The diode cathodes and a circuit arm containing a braking resistor and contactors connected in parallel with each other may be connected to the DC-to-AC converter 906 via a positive bus. The DCAC converter may be coupled to motor 908 via another positive bus 945 and another negative bus 940. Capacitor 910 may be connected in parallel with the diodes, arms, and DC-AC converter. An off-board source of electric current can be connected to the emitters of semiconductor switches by a negative bus. The negative bus may be connected to the capacitor and to the DC-AC converter. In the illustrated embodiment, the electric motor is a traction motor.

В режиме движения от двигателя комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель 804 для питания электродвигателя. Контакторы разомкнуты, поэтому ток подается из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток поступает на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель.In engine driven mode, the motor-alternator assembly supplies electrical power to rectifier 804 to power the electric motor. The contactors are open, so current is supplied from the motor-alternator set to the electric motor. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator assembly into DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. The DC-AC converter can convert direct current into alternating current, providing current to the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Контакторы, расположенные в плечах цепи, разомкнуты. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивности, где может осуществляться хранение энергии. Источник электрического тока может быть внебортовым источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской, или бортовым источником электрического тока, например, устройством хранения энергии или аккумуляторной батареей. Ток может проходить через диоды для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Alternatively, the drive system can operate in boost mode. In the forced mode, the contactor switch located between the electric current source and the inductors is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. The contactors located in the circuit arms are open. An electrical current source supplies electricity to inductors where energy storage can occur. The electrical current source may be an off-board electrical current source, such as a catenary rail or catenary, or an on-board electrical current source, such as an energy storage device or a battery. Current can pass through diodes to power an electric motor. A capacitor connected to an electric current source by the negative bus can be charged, and electric current can flow into the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов, контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электроэнергии. Рекуперированный электрический ток из электродвигателя передается в тормозной резистор и рассеивается в виде тепла. Однако по меньшей мере один из контакторных выключателей, расположенных в плечах цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через тормозной резистор и соответствующие полупроводниковые ключи. Полупроводниковые ключи могут быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводниковых ключей обеспечивает возможность осуществления плавного торможения с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор в плечах цепи замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и расходы. Ток проходит из полупроводниковых ключей по отрицательной шине системы 900 привода к конденсатору, преобразователю DC-AC и далее в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.Alternatively, the drive system can operate in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a rheostatic braking mode, or a combination of these two modes. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductors is open and does not allow electrical current to pass from the off-board electrical power source. The recovered electrical current from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. However, at least one of the contactor switches located in the circuit arms is closed and passes current from the motor through the braking resistor and associated semiconductor switches. Semiconductor switches can quickly switch between open and closed states. Such fast modulation of semiconductor switches makes it possible to implement smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor in the arms of the circuit is closed, the modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electrical current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. Current flows from the semiconductor switches through the negative bus of the drive system 900 to the capacitor, the DC-AC converter and then to the electric motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the electric motor provides voltage.

На фиг. 10 проиллюстрирована работа одного варианта выполнения системы привода. Система привода может работать в режиме движения от двигателя, в режиме форсированного движения или в режиме динамического торможения. На схеме показаны два источника электрического тока, бортовойIn fig. 10 illustrates the operation of one embodiment of the drive system. The drive system can operate in engine driving mode, boost mode or dynamic braking mode. The diagram shows two sources of electric current, on-board

- 7 046400 источник и внебортовой источник. В качестве альтернативы, система привода вместо внебортового источника может иметь еще один бортовой источник, например, аккумуляторную батарею. Внебортовой источник электрического тока 1024 может быть источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской. Бортовой источник может быть комплектом 1002 двигательальтернатор, устройством хранения энергии или аккумуляторной батареей. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с положительной шиной 1011 и отрицательной шиной 1012. Положительная шина соединяет источник электрического тока с переключателем 1022. Положительная шина соединяет источник электрического тока с плечом цепи, подключенным последовательно с остальными плечами 1026 цепи, соединенными друг с другом последовательно. В каждом из плеч цепи контактор 1015 и тормозной резистор 1014 соединены друг с другом последовательно. Положительная шина соединяет индуктивности 1020, подключенные параллельно друг другу. Переключатель расположен между источником электрического тока и индуктивностями. Каждая индуктивность соединена с коллектором полупроводникового ключа 1016, который является одним из полупроводниковых ключей, а также с анодом диода 1018, который является одним из диодов. Катоды диодов соединены параллельно с плечами цепи, содержащими контакторные выключатели и тормозные резисторы. Соответствующие узлы 1028 цепи расположены между контакторными выключателями и полупроводниковыми ключами. Плечи цепи соединены параллельно с диодами. Катоды диодов и плечи цепи, содержащие тормозные резисторы и контакторы, могут быть соединены с преобразователем 1006 постоянного тока в переменный (DC-AC) через положительную шину. Преобразователь DC-AC может быть соединен с электродвигателем 1008 при помощи еще одной положительной шины и еще одной отрицательной шины. Конденсатор 1010 может быть соединен параллельно с диодами и с преобразователем DC-AC. Внебортовой источник электрического тока может быть соединен с эмиттерами полупроводниковых ключей отрицательной шиной. Отрицательная шина может быть соединена с конденсатором и с преобразователем DC-AC Выпрямитель 404 может быть соединен с преобразователем DC-AC при помощи еще одной положительной шины 1045 и еще одной отрицательной шины 1040. В проиллюстрированном варианте выполнения электродвигатель является тяговым электродвигателем.- 7 046400 source and off-board source. Alternatively, the drive system may have another on-board source, such as a battery, instead of an off-board source. The off-board electrical current source 1024 may be a power source such as a catenary rail or catenary. The on-board source may be a motor-alternator kit 1002, an energy storage device, or a battery. The off-board electrical current source may be connected to a positive bus 1011 and a negative bus 1012. The positive bus connects the electrical current source to the switch 1022. The positive bus connects the electrical current source to a circuit arm connected in series with the remaining circuit arms 1026 connected in series with each other. In each of the circuit arms, the contactor 1015 and the braking resistor 1014 are connected to each other in series. The positive bus connects 1020 inductors connected in parallel to each other. The switch is located between the electrical current source and the inductors. Each inductor is connected to the collector of a semiconductor switch 1016, which is one of the semiconductor switches, and also to the anode of a diode 1018, which is one of the diodes. The diode cathodes are connected in parallel to circuit arms containing contactor switches and braking resistors. The corresponding circuit nodes 1028 are located between the contactor switches and the semiconductor switches. The arms of the circuit are connected in parallel with the diodes. The diode cathodes and circuit arms containing braking resistors and contactors may be coupled to the DC-to-AC converter 1006 via the positive bus. The DC-AC converter may be coupled to the motor 1008 by another positive bus and yet another negative bus. The capacitor 1010 may be connected in parallel with the diodes and the DC-AC converter. An off-board source of electric current can be connected to the emitters of semiconductor switches by a negative bus. The negative bus may be coupled to the capacitor and to the DC-AC converter. Rectifier 404 may be coupled to the DC-AC converter by another positive bus 1045 and another negative bus 1040. In the illustrated embodiment, the electric motor is a traction motor.

В режиме тяги от двигателя комплект двигатель-альтернатор подает электроэнергию на выпрямитель для питания электродвигателя. Контакторы разомкнуты, поэтому ток подается из комплекта двигатель-альтернатор в электродвигатель. Комплект двигатель-альтернатор может работать на топливе, например, на дизельном топливе. Комплект двигатель-альтернатор может вырабатывать переменный ток для вспомогательных целей, например, для освещения. Выпрямитель может преобразовывать напряжение переменного тока от комплекта двигатель-альтернатор в напряжение постоянного тока, обеспечивая ток для зарядки конденсатора. Ток подают на преобразователь DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовать постоянный ток в переменный, обеспечивая подачу тока в электродвигатель.In engine traction mode, the motor-alternator set supplies electricity to the rectifier to power the electric motor. The contactors are open, so current is supplied from the motor-alternator set to the electric motor. The engine-alternator set can run on fuel, for example, diesel fuel. The motor-alternator set can produce alternating current for auxiliary purposes such as lighting. The rectifier can convert the AC voltage from the motor-alternator assembly to DC voltage, providing current to charge the capacitor. The current is supplied to the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert direct current to alternating current, providing current to the motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме форсированного движения. В режиме форсированного движения контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, замкнут и пропускает ток из источника электрического тока по положительной шине. Все контакторы разомкнуты. Источник электрического тока подает электроэнергию на индуктивности, расположенные в плечах цепи, где может осуществляться хранение энергии. Источник электрического тока может быть внебортовым источником электроэнергии, например, контактным рельсом или контактной подвеской, или бортовым источником электрического тока, например, устройством накопления энергии или аккумуляторной батареей. Ток может проходить через диоды для питания электродвигателя. Конденсатор, соединенный с источником электрического тока отрицательной шиной, может заряжаться, а в электродвигатель может поступать электрический ток.Alternatively, the drive system can operate in boost mode. In the forced mode, the contactor switch located between the electric current source and the inductors is closed and passes current from the electric current source along the positive bus. All contactors are open. The electric current source supplies electricity to inductors located in the arms of the circuit, where energy can be stored. The electrical current source may be an off-board electrical current source, such as a catenary rail or catenary, or an on-board electrical current source, such as an energy storage device or a battery. Current can pass through diodes to power an electric motor. A capacitor connected to an electric current source by a negative bus can be charged, and electric current can flow into the electric motor.

В качестве альтернативы, система привода может работать в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения может быть режимом рекуперативного торможения, режимом реостатного торможения или комбинацией этих двух режимов. В режиме рекуперативного или реостатного торможения, или в комбинации этих двух режимов контакторный выключатель, расположенный между источником электрического тока и индуктивностями, разомкнут и не пропускает электрический ток из внебортового источника электрического тока. Однако по меньшей мере один из контакторных выключателей, расположенных в плечах цепи, замкнут и пропускает ток из электродвигателя через соответствующий тормозной резистор, соответствующие индуктивности и соответствующие полупроводниковые ключи. Рекуперированная энергия из электродвигателя передается в тормозной резистор и рассеивается в виде тепла. Полупроводниковые ключи могут быстро коммутировать разомкнутое и замкнутое состояния. Такая быстрая модуляция полупроводниковых ключей позволяет осуществлять плавное торможение с управляемым замедлением. К примеру, когда контактор в плечах цепи замкнут, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводникового ключа позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключейAlternatively, the drive system can operate in dynamic braking mode. The dynamic braking mode may be a regenerative braking mode, a rheostatic braking mode, or a combination of these two modes. In regenerative or rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the contactor switch located between the electrical current source and the inductors is open and does not allow electrical current to pass from the off-board electrical current source. However, at least one of the contactor switches located in the arms of the circuit is closed and passes current from the motor through the corresponding braking resistor, the corresponding inductances and the corresponding semiconductor switches. The recovered energy from the motor is transferred to the braking resistor and dissipated as heat. Semiconductor switches can quickly switch between open and closed states. This fast modulation of semiconductor switches allows for smooth braking with controlled deceleration. For example, when the contactor in the arms of the circuit is closed, the modulation, or opening and closing, of the semiconductor switch allows smaller discrete amounts of electrical current to pass through the braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity

- 8 046400 позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. В качестве альтернативы, полупроводниковые ключи могут замыкаться и размыкаться одновременно. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. Ток проходит из полупроводниковых ключей по отрицательной шине системы 1000 привода через конденсатор, преобразователь DC-AC и далее в электродвигатель. В этом варианте выполнения конденсатор разряжается, а электродвигатель обеспечивает напряжение.- 8 046400 allows continuous control of the braking of an electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. Alternatively, semiconductor switches can be turned on and off simultaneously. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. Current flows from the semiconductor switches along the negative bus of the drive system 1000, through the capacitor, the DC-AC converter, and then into the electric motor. In this embodiment, the capacitor is discharged and the electric motor provides voltage.

На фиг. 11 представлен пример способа рекуперативного торможения, реостатного торможения или их комбинации в системе привода, проиллюстрированной на фиг. 8. На этапе 1102 рекуперированная энергия поступает из электродвигателя. Например, электродвигатель может выступать в качестве источника электроэнергии для системы привода. Электродвигатель может работать как генератор, отдавая энергию, ранее принятую из других источников электроэнергии, таких как аккумуляторные батареи. Ток из электродвигателя поступает на преобразователь DC-AC. Ток может быть переменным (АС). Ток может проходить в преобразователь DC-AC по положительной шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать переменный ток в постоянный (DC).In fig. 11 is an example of a method of regenerative braking, rheostatic braking, or a combination thereof in the drive system illustrated in FIG. 8. At step 1102, the recovered energy comes from the electric motor. For example, an electric motor can act as a source of electrical power for a drive system. The electric motor can act as a generator, delivering energy previously taken from other electrical sources such as batteries. The current from the electric motor is supplied to the DC-AC converter. The current can be alternating (AC). Current can flow into the DC-AC converter through the positive busbar located between the motor and the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert alternating current to direct current (DC).

На этапе 1104 ток поступает из преобразователя DC-АС по еще одной положительной шине в конденсатор. Например, ток может проходить между преобразователем DC-AC и конденсатором по другой положительной шине, а не по шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DCAC. В качестве альтернативы, ток может проходить из преобразователя DC-AC по той же шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-АС.At step 1104, current flows from the DC-AC converter along another positive rail to the capacitor. For example, current may flow between the DC-AC converter and the capacitor on a different positive bus than the bus located between the motor and the DCAC converter. Alternatively, current may flow from the DC-AC converter through the same busbar located between the motor and the DC-AC converter.

На этапе 1106 конденсатор разряжается. Например, в режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, накопленная в аккумуляторе энергия может стекать на положительную шину. Ток может поступать далее на тормозные резисторы.At step 1106, the capacitor is discharged. For example, in regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the energy stored in the battery can flow to the positive bus. The current can then flow to the braking resistors.

На этапе 1108, поскольку контактор замкнут, ток поступает на тормозные резисторы и рассеивается в виде тепла. Например, по меньшей мере один из контакторных выключателей может быть замкнут и пропускать электрический ток через соответствующие тормозные резисторы на положительную шину. Току может быть не позволено проходить через положительную шину через диоды из-за напряжения прямого смещения в них. В этом варианте выполнения диоды могут быть ориентированы так, чтобы препятствовать прохождению тока в заданном плече цепи. В качестве альтернативы, может применяться еще один полупроводниковый ключ, например, IGBT-транзистор, который позволяет пропускать ток через компонент в обе стороны.At step 1108, since the contactor is closed, current flows to the braking resistors and is dissipated as heat. For example, at least one of the contactor switches may be closed and pass electrical current through associated braking resistors to the positive busbar. Current may not be allowed to flow through the positive rail through the diodes due to the forward bias voltage in them. In this embodiment, the diodes can be oriented to prevent current from flowing in a given circuit leg. Alternatively, another semiconductor switch, such as an IGBT transistor, can be used, which allows current to pass through the component in both directions.

На этапе 1110 ток проходит через полупроводниковые ключи. К примеру, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводниковых ключей позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено прохождение через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. В режиме рекуперативного торможения, поскольку контакторы замкнуты, остальные источники электроэнергии могут быть шунтированы. Соответственно, ток проходит по отрицательной шине системы привода на конденсатор.At step 1110, current passes through the semiconductor switches. For example, modulation, or opening and closing, of semiconductor switches allows smaller, discrete amounts of electrical current to pass through a braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. In regenerative braking mode, since the contactors are closed, the remaining power sources can be bypassed. Accordingly, current flows through the negative bus of the drive system to the capacitor.

На этапе 1112 ток поступает на конденсатор. К примеру, ток может поступать по отрицательной шине. Отрицательная шина соединена с полюсом конденсатора, который не соединен с положительной шиной. Ток подается по отрицательной шине через точку соединения конденсатора с преобразователем DC-АС.At step 1112, current is applied to the capacitor. For example, current may flow through the negative bus. The negative bus is connected to the terminal of the capacitor, which is not connected to the positive bus. The current is supplied through the negative bus through the connection point of the capacitor with the DC-AC converter.

На этапе 1114 ток поступает на преобразователь DC-AC по отрицательной шине. К примеру, отрицательный вывод преобразователя DC-АС может быть соединен с отрицательной шиной. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, необходимый для электродвигателя, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов. Ток поступает из преобразователя DC-AC на электродвигатель.At step 1114, current is supplied to the DC-AC converter via the negative rail. For example, the negative terminal of a DC-AC converter can be connected to the negative bus. A DC-AC converter can convert DC to AC power needed by an electric motor using regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two. The current flows from the DC-AC converter to the electric motor.

На этапе 1116 ток поступает в электродвигатель. К примеру, ток может поступать из преобразоваAt step 1116, current is supplied to the motor. For example, the current can come from a converter

- 9 046400 теля DC-AC по еще одной отрицательной шине. В качестве альтернативы, ток может проходить по той же отрицательной шине, к которой подключены остальные компоненты схемы. В режиме рекуперативного торможения электродвигатель является источником энергии для системы привода. В этом режиме система может работать в соответствии с требованиями, обеспечивая управляемое торможение и плавное замедление.- 9 046400 DC-AC on another negative bus. Alternatively, the current may flow along the same negative rail to which the rest of the circuit is connected. In regenerative braking mode, the electric motor is the source of energy for the drive system. In this mode, the system can operate as required, providing controlled braking and smooth deceleration.

На фиг. 12 представлен пример способа рекуперативного торможения, реостатного торможения или их комбинации в системе привода, проиллюстрированной на фиг. 9. На этапе 1202 рекуперированная энергия поступает из электродвигателя. Например, электродвигатель может выступать в качестве источника электроэнергии для системы привода. Электродвигатель может работать как генератор, отдавая энергию, ранее принятую из других источников электроэнергии, например, аккумуляторных батарей. Ток из электродвигателя поступает на преобразователь DC-AC. Поступающий ток может быть переменным (АС). Ток может проходить в преобразователь DC-AC по положительной шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-АС. Преобразователь DC-АС может преобразовывать переменный ток в постоянный (DC).In fig. 12 is an example of a method of regenerative braking, rheostatic braking, or a combination thereof in the drive system illustrated in FIG. 9. At step 1202, the recovered energy comes from the electric motor. For example, an electric motor can act as a source of electrical power for a drive system. The electric motor can act as a generator, delivering energy previously received from other sources of electricity, such as batteries. The current from the electric motor is supplied to the DC-AC converter. The incoming current can be alternating current (AC). Current can flow into the DC-AC converter through the positive bus located between the motor and the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert alternating current to direct current (DC).

На этапе 1204 ток поступает из преобразователя DC-AC по еще одной положительной шине в конденсатор. Например, ток может проходить между преобразователем DC-AC и конденсатором по другой положительной шине, а не по шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DCAC. В качестве альтернативы, ток может проходить из преобразователя DC-AC по той же шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-АС.At step 1204, current flows from the DC-AC converter along another positive rail to the capacitor. For example, current may flow between the DC-AC converter and the capacitor on a different positive bus than the bus located between the motor and the DCAC converter. Alternatively, current may flow from the DC-AC converter through the same busbar located between the motor and the DC-AC converter.

На этапе 1206 конденсатор разряжается. Например, в режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, накопленная в аккумуляторе энергия может стекать на положительную шину. Ток может поступать далее на тормозной резистор.At step 1206, the capacitor is discharged. For example, in regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the energy stored in the battery can flow to the positive bus. The current can then flow to the braking resistor.

На этапе 1208, поскольку контактор замкнут, ток поступает на тормозной резистор и рассеивается в виде тепла. Например, тормозной резистор может быть соединен последовательно с контакторами, соединенными параллельно друг с другом. По меньшей мере один из контакторов замкнут и пропускает электрический ток через тормозной резистор на положительную шину. Ток с положительной шины не проходит через диоды из-за напряжения прямого смещения в них. В этом варианте выполнения диоды могут быть ориентированы так, чтобы препятствовать прохождению тока в заданном плече цепи. В качестве альтернативы, может применяться другой тип полупроводникового ключа, например, IGBTтранзистор, который позволяет пропускать ток через компонент в обе стороны.At step 1208, since the contactor is closed, current flows to the braking resistor and is dissipated as heat. For example, a braking resistor can be connected in series with contactors connected in parallel with each other. At least one of the contactors is closed and passes electrical current through the braking resistor to the positive bus. Current from the positive bus does not pass through the diodes due to the forward bias voltage in them. In this embodiment, the diodes can be oriented to prevent current from flowing in a given circuit leg. Alternatively, another type of semiconductor switch may be used, such as an IGBT transistor, which allows current to pass through the component in both directions.

На этапе 1210 ток проходит через полупроводниковые ключи. К примеру, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводниковых ключей позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и пропускает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, поскольку контакторы замкнуты, остальные источники электроэнергии могут быть шунтированы. Соответственно, ток проходит по отрицательной шине системы привода на конденсатор.At step 1210, current passes through the semiconductor switches. For example, modulation, or opening and closing, of semiconductor switches allows smaller, discrete amounts of electrical current to pass through a braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and passes current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. In regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two, since the contactors are closed, the remaining power sources can be bypassed. Accordingly, current flows through the negative bus of the drive system to the capacitor.

На этапе 1212 ток поступает на конденсатор. К примеру, ток может поступать по отрицательной шине. Отрицательная шина соединена с полюсом конденсатора, который не соединен с положительной шиной. Ток подается по отрицательной шине через точку соединения конденсатора с преобразователем DC-АС.At step 1212, current is applied to the capacitor. For example, current may flow through the negative bus. The negative bus is connected to the terminal of the capacitor, which is not connected to the positive bus. The current is supplied through the negative bus through the connection point of the capacitor with the DC-AC converter.

На этапе 1214 ток поступает на преобразователь DC-AC по отрицательной шине. К примеру, отрицательный вывод преобразователя DC-AC может быть соединен с отрицательной шиной. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, необходимый для электродвигателя, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов. Ток поступает из преобразователя DC-AC на электродвигатель.At step 1214, current is supplied to the DC-AC converter via the negative rail. For example, the negative terminal of a DC-AC converter can be connected to the negative bus. A DC-AC converter can convert DC to AC power needed by an electric motor using regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two. The current flows from the DC-AC converter to the electric motor.

На этапе 1216 ток поступает в электродвигатель. К примеру, ток может поступать из преобразователя DC-AC по еще одной отрицательной шине. В качестве альтернативы, ток может проходить по той же отрицательной шине, к которой подключены остальные компоненты схемы. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов электродвигатель является источником электроэнергии для системы привода. В этом режиме система может работать в соответствии с требованиями, обеспечивая управляемое торможение и плавное замедление.At step 1216, current is supplied to the motor. For example, current may flow from a DC-AC converter along another negative bus. Alternatively, the current may flow along the same negative rail to which the rest of the circuit is connected. In regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two, the electric motor is the source of electrical power for the drive system. In this mode, the system can operate as required, providing controlled braking and smooth deceleration.

- 10 046400- 10 046400

На фиг. 13 представлен пример способа рекуперативного торможения, реостатного торможения или их комбинации в системе привода, проиллюстрированной на фиг. 9. На этапе 1302 рекуперированная электроэнергия поступает из электродвигателя. Например, электродвигатель может выступать в качестве источника электроэнергии для системы привода. Электродвигатель может работать как генератор, отдавая энергию, ранее принятую из других источников электроэнергии, например, аккумуляторных батарей. Ток из электродвигателя поступает на преобразователь DC-AC. Поступающий ток может быть переменным (АС). Ток может проходить в преобразователь DC-AC по положительной шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-AC. Преобразователь DC-AC может преобразовывать переменный ток в постоянный (DC).In fig. 13 is an example of a method of regenerative braking, rheostatic braking, or a combination thereof in the drive system illustrated in FIG. 9. At step 1302, the recovered electrical energy is supplied from the electric motor. For example, an electric motor can act as a source of electrical power for a drive system. The electric motor can act as a generator, delivering energy previously received from other sources of electricity, such as batteries. The current from the electric motor is supplied to the DC-AC converter. The incoming current can be alternating current (AC). Current can flow into the DC-AC converter through the positive busbar located between the motor and the DC-AC converter. A DC-AC converter can convert alternating current to direct current (DC).

На этапе 1304 ток поступает из преобразователя DC-АС по еще одной положительной шине в конденсатор. Например, ток может проходить между преобразователем DC-AC и конденсатором по другой положительной шине, а не по шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DCAC. В качестве альтернативы, ток может проходить из преобразователя DC-AC по той же шине, расположенной между электродвигателем и преобразователем DC-АС.At step 1304, current flows from the DC-AC converter along another positive rail to the capacitor. For example, current may flow between the DC-AC converter and the capacitor on a different positive bus than the bus located between the motor and the DCAC converter. Alternatively, current may flow from the DC-AC converter through the same busbar located between the motor and the DC-AC converter.

На этапе 1306 конденсатор разряжается. Например, в режиме рекуперативного торможения, режиме реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, накопленная в аккумуляторе энергия может стекать на положительную шину. Ток может поступать далее на тормозные резисторы.At step 1306, the capacitor is discharged. For example, in regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the energy stored in the battery can flow to the positive bus. The current can then flow to the braking resistors.

На этапе 1308, поскольку контактор замкнут, ток поступает на тормозные резисторы и рассеивается в виде тепла. Например, тормозные резисторы могут быть соединены последовательно с контакторами, соединенными параллельно друг с другом. По меньшей мере один из контакторов замкнут и пропускает электрический ток через тормозной резистор на положительную шину. Току может быть не позволено протекать по положительной шине через диоды из-за напряжения прямого смещения в них. В этом варианте выполнения диоды могут быть ориентированы так, чтобы препятствовать прохождению тока в заданном плече цепи. В качестве альтернативы, может применяться другой тип полупроводникового ключа, например, IGBT-транзистор, который позволяет пропускать ток в обе стороны. Ток проходит через резистивные плечи схемы, соединенные параллельно друг с другом, в индуктивности.At step 1308, since the contactor is closed, current flows to the braking resistors and is dissipated as heat. For example, braking resistors can be connected in series with contactors connected in parallel with each other. At least one of the contactors is closed and passes electrical current through the braking resistor to the positive bus. Current may not be allowed to flow on the positive rail through the diodes due to the forward bias voltage in them. In this embodiment, the diodes can be oriented to prevent current from flowing in a given circuit leg. Alternatively, another type of semiconductor switch may be used, such as an IGBT transistor, which allows current to pass in both directions. The current passes through the resistive arms of the circuit, connected in parallel to each other, in an inductance.

На этапе 1310 ток проходит через индуктивности. Например, индуктивности могут быть соединены параллельно друг другу и подключены последовательно резистивным плечам. Накопленная в индуктивностях энергия может выдаваться в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или в комбинации этих двух режимов. Ток может также проходить по положительной шине из индуктивностей в полупроводниковые ключи.At step 1310, current passes through the inductors. For example, inductors can be connected in parallel to each other and connected in series with resistive arms. The energy stored in the inductors can be released in regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of these two modes. Current can also flow through the positive bus from the inductors into the semiconductor switches.

На этапе 1312 ток проходит через полупроводниковые ключи. К примеру, модуляция, или размыкание и замыкание, полупроводниковых ключей позволяют пропускать через тормозной резистор меньшие дискретные величины электрического тока. Если ток слишком высок для одного полупроводникового ключа, то может быть установлен еще один полупроводниковый ключ для пропускания тока, по меньшей мере в течение некоторого времени. К примеру, один полупроводниковый ключ может пропускать ток треть времени, второй полупроводниковый ключ - еще одну треть времени, и третий полупроводниковый ключ может пропускать ток в оставшуюся треть времени. Такая смена активности ключей позволяет осуществлять непрерывное управление торможением системы с электрическим приводом. Рабочие циклы каждого полупроводникового ключа определяют, как долго току будет разрешено проходить через тормозной резистор. Чем длиннее рабочий цикл, тем длительнее время, в течение которого полупроводниковый ключ замкнут и выдерживает ток. Применение полупроводниковых ключей в комбинации с тормозными резисторами и контакторными выключателями позволяет уменьшить искрение, износ и амортизацию дискретных компонентов, а также сократить количество подвижных деталей, и, следовательно, снизить сложность производства и издержки. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов, поскольку контакторы замкнуты, остальные источники электроэнергии могут быть шунтированы. Соответственно, ток проходит по отрицательной шине системы привода на конденсатор.At step 1312, current passes through the semiconductor switches. For example, modulation, or opening and closing, of semiconductor switches allows smaller, discrete amounts of electrical current to pass through a braking resistor. If the current is too high for one semiconductor switch, then another semiconductor switch can be installed to carry the current, at least for some time. For example, one semiconductor switch may carry current a third of the time, a second semiconductor switch may carry current for another third of the time, and a third semiconductor switch may carry current the remaining third of the time. This change in key activity allows for continuous braking control of the electrically driven system. The duty cycles of each semiconductor switch determine how long current is allowed to flow through the braking resistor. The longer the duty cycle, the longer the time during which the semiconductor switch is closed and withstands the current. The use of semiconductor switches in combination with braking resistors and contactor switches can reduce sparking, wear and shock absorption of discrete components, as well as reduce the number of moving parts, and therefore reduce manufacturing complexity and costs. In regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two, since the contactors are closed, the remaining power sources can be bypassed. Accordingly, current flows through the negative bus of the drive system to the capacitor.

На этапе 1314 ток поступает на конденсатор. Ток поступает по отрицательной шине. Например, отрицательная шина может быть соединена с полюсом конденсатора, который не соединен с положительной шиной. Ток подается по отрицательной шине через точку соединения конденсатора с преобразователем DC-АС.At step 1314, current is applied to the capacitor. Current flows through the negative bus. For example, the negative busbar may be connected to a terminal of the capacitor that is not connected to the positive busbar. The current is supplied through the negative bus through the connection point of the capacitor with the DC-AC converter.

На этапе 1316 ток поступает на преобразователь DC-AC по отрицательной шине. К примеру, отрицательный вывод преобразователя DC-АС может быть соединен с отрицательной шиной. Преобразователь DC-AC может преобразовывать постоянный ток в переменный, необходимый для электродвигателя, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов. Ток поступает из преобразователя DC-AC на электродвигатель.At step 1316, current is supplied to the DC-AC converter via the negative rail. For example, the negative terminal of a DC-AC converter can be connected to the negative bus. A DC-AC converter can convert DC to AC power needed by an electric motor using regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two. The current flows from the DC-AC converter to the electric motor.

На этапе 1318 ток поступает в электродвигатель. К примеру, ток может поступать из преобразователя DC-AC по еще одной отрицательной шине. В качестве альтернативы, ток может проходить по той же отрицательной шине, к которой подключены остальные компоненты схемы. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или комбинации этих двух режимов электродвигатель является источником электроэнергии для системы привода. В этом режиме система может работать в соотAt step 1318, current is supplied to the motor. For example, current may flow from a DC-AC converter along another negative bus. Alternatively, the current may flow along the same negative rail to which the rest of the circuit is connected. In regenerative braking, rheostatic braking, or a combination of the two, the electric motor is the source of electrical power for the drive system. In this mode, the system can operate in accordance with

- 11 046400 ветствии с требованиями, обеспечивая управляемое торможение и плавное замедление.- 11 046400 meets the requirements, providing controlled braking and smooth deceleration.

В одном или нескольких вариантов выполнения предложена система привода, которая может содержать резистивные плечи цепи, соединенные с (а) преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом, и (b) источником электрического тока для питания электродвигателя, и расположенные между ними. Каждое плечо цепи может содержать тормозной резистор, соединенный с преобразователем. Каждое плечо цепи может содержать контактор, соединенный с тормозным резистором так, что тормозной резистор расположен между преобразователем и контактором, и первый полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и тормозным резистором. В режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или в комбинации двух этих режимов, рекуперативного торможения и режима реостатного торможения, рекуперированный электрический ток из электродвигателя может передаваться в тормозной резистор и рассеиваться в виде тепла.In one or more embodiments, a drive system is provided that may comprise resistive circuit arms coupled to and located between (a) a converter that converts electrical current for an electric motor of the electric drive system, and (b) an electrical current source for powering the electric motor. . Each leg of the circuit may contain a braking resistor connected to the converter. Each arm of the circuit may include a contactor coupled to a braking resistor such that the braking resistor is positioned between the converter and the contactor, and a first semiconductor switch coupled to the contactor such that the contactor is positioned between the first semiconductor switch and the braking resistor. In regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of the two modes, regenerative braking and rheostatic braking mode, the regenerative electric current from the motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat.

Как вариант, каждый контактор может быть выполнен с возможностью индивидуального управления с коммутированием между (а) разомкнутым состоянием, в котором соответствующий тормозной резистор, соединенный с контактором, отключен от соответствующего узла цепи, и (b) замкнутым состоянием, в котором тормозной резистор, соответствующий этому контактору и соединенный с ним, подключен к соответствующему узлу контактора.Alternatively, each contactor may be individually controlled to switch between (a) an open state in which the corresponding braking resistor connected to the contactor is disconnected from the corresponding circuit node, and (b) a closed state in which the corresponding braking resistor this contactor and connected to it is connected to the corresponding contactor assembly.

Как вариант, каждый тормозной резистор может быть выполнен с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий контактор находится в замкнутом состоянии. Как вариант, каждый тормозной резистор может быть выполнен с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий первый полупроводниковый ключ находится в замкнутом состоянии. Как вариант, каждый контактор может быть выполнен с возможностью обеспечения поступления по меньшей мере части рекуперированного тока из электродвигателя через конденсатор, когда контактор находится в разомкнутом состоянии. Как вариант, (а) один или несколько диодов или (b) второй полупроводниковый ключ могут быть соединены параллельно друг другу, а также контакторам и тормозным резисторам, между источником электрического тока и преобразователем. Как вариант, источник электрического тока может представлять собой одно или несколько из следующего: контактный рельс, контактную подвеску или устройство хранения энергии. Как вариант, (а) одна или несколько индуктивностей, (b) один или несколько диодов или вторых полупроводниковых ключей, (с) контакторы и (d) тормозные резисторы могут быть соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, each braking resistor may be configured to dissipate at least a portion of the recovered electrical current from the motor as heat when the associated contactor is in a closed state. Alternatively, each braking resistor may be configured to dissipate at least a portion of the recovered electrical current from the motor as heat when the corresponding first semiconductor switch is in a closed state. Alternatively, each contactor may be configured to allow at least a portion of the recovered current from the motor to flow through the capacitor when the contactor is in an open state. Alternatively, (a) one or more diodes or (b) a second semiconductor switch may be connected in parallel with each other, as well as contactors and braking resistors, between the electrical current source and the converter. Alternatively, the electrical current source may be one or more of the following: a catenary rail, a catenary, or an energy storage device. Alternatively, (a) one or more inductors, (b) one or more diodes or second semiconductor switches, (c) contactors, and (d) braking resistors may be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложена система привода, которая может содержать тормозной резистор, соединенный с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом, а также несколько плеч цепи, которые соединены с тормозным резистором параллельно друг другу. Каждое плечо цепи может содержать первый полупроводниковый ключ, соединенный с контактором так, что контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и тормозным резистором. В режиме рекуперативного или реостатного торможения системы с электрическим приводом рекуперированная энергия из электродвигателя системы с электрическим приводом может быть передана на тормозной резистор и рассеяна в виде тепла, в зависимости от того, замкнут ли (а) контактор или (b) первый полупроводниковый ключ.In another aspect of the present invention, there is provided a drive system that may include a braking resistor coupled to a converter that converts electrical current for a motor of the electric drive system, as well as a plurality of circuit arms that are connected to the braking resistor in parallel with each other. Each arm of the circuit may include a first semiconductor switch coupled to a contactor such that the contactor is located between the first semiconductor switch and the braking resistor. In regenerative or rheostatic braking mode of an electrically driven system, recovered energy from the electric motor of the electrically driven system can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on whether (a) the contactor or (b) the first semiconductor switch is closed.

Как вариант, контакторы могут быть соединены параллельно друг другу между внебортовым источником электрического тока и тормозным резистором. Как вариант, одна или несколько индуктивностей могут быть соединены параллельно друг с другом, а также с контакторами и тормозными резисторами, между источником электрического тока и преобразователем. Как вариант, (а) один или несколько диодов или (b) второй полупроводниковый ключ соединены параллельно друг с другом, а также с контакторами и тормозными резисторами, между источником электрического тока и преобразователем. Как вариант, источник электрического тока может представлять собой одно или несколько из следующего: контактный рельс, контактную подвеску или устройство хранения энергии. Как вариант, (а) индуктивности, (b) один или несколько диодов или вторых полупроводниковых ключей, (с) контакторы и (d) тормозные резисторы могут быть соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю. Как вариант, конденсатор может быть соединен с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, the contactors can be connected in parallel to each other between an off-board electrical current source and a braking resistor. Alternatively, one or more inductors can be connected in parallel with each other, as well as with contactors and braking resistors, between the electrical current source and the converter. Alternatively, (a) one or more diodes or (b) a second semiconductor switch are connected in parallel with each other, as well as with contactors and braking resistors, between the electrical current source and the converter. Alternatively, the electrical current source may be one or more of the following: a catenary rail, a catenary, or an energy storage device. Alternatively, (a) inductors, (b) one or more diodes or second semiconductor switches, (c) contactors, and (d) braking resistors may be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier. Alternatively, the capacitor can be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier.

В одном или нескольких вариантах выполнения предложена система, которая может содержать две или большее количество индуктивностей, один или несколько первых полупроводниковых ключей и один или несколько вторых полупроводниковых ключей. Каждая индуктивность может быть расположена на борту системы с электрическим приводом и выборочно соединяться с внебортовым источником электроэнергии, а также с преобразователем, который преобразует электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом. В дополнение, каждая индуктивность может быть соединена с узлом цепи, расположенным между катодом первого полупроводникового ключа из одного или нескольких первых полупроводниковых ключей и (а) анодом диода или (b) эмиттером второго полупроводникового ключа из одного или нескольких вторых полупроводниковых ключей. Как анод, так и эмиттер моIn one or more embodiments, a system is provided that may include two or more inductors, one or more first semiconductor switches, and one or more second semiconductor switches. Each inductor may be located on board the electrically driven system and selectively coupled to an off-board power source as well as a converter that converts electrical current to the electric motor of the electrically driven system. In addition, each inductance may be coupled to a circuit node located between a first semiconductor switch cathode of the one or more first semiconductor switches and (a) a diode anode or (b) a second semiconductor switch emitter of the one or more second semiconductor switches. Both the anode and emitter are mo

- 12 046400 жет быть соединен с преобразователем, с контакторами, соединенными параллельно друг другу между источником первого электрического тока и преобразователем. Также, анод или эмиттер может быть соединен с тормозными резисторами, соединенными параллельно друг другу, при этом каждый тормозной резистор соединен последовательно с отдельным контактором между этим контактором и преобразователем. Также, каждый анод может быть соединен с первым полупроводниковым ключом, соединенным с контактором так, что контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и тормозными резисторами. В режиме рекуперативного торможения системы с электрическим приводом рекуперируемая из электродвигателя энергия может передаваться на тормозной резистор и рассеиваться в виде тепла, в зависимости от того, какие из контакторов или первых полупроводниковых ключей замкнуты.- 12 046400 can be connected to a converter, with contactors connected in parallel to each other between the source of the first electric current and the converter. Also, the anode or emitter may be connected to braking resistors connected in parallel to each other, with each braking resistor connected in series with a separate contactor between that contactor and the converter. Also, each anode may be coupled to a first semiconductor switch coupled to a contactor such that the contactor is located between the first semiconductor switch and the braking resistors. In the regenerative braking mode of an electrically driven system, energy recovered from the electric motor can be transferred to the braking resistor and dissipated as heat, depending on which of the contactors or first semiconductor switches are closed.

Как вариант, два или большее количество индуктивностей и (а) диоды или (b) второй полупроводниковый ключ могут быть соединены параллельно с контакторами и тормозными резисторами между источником электрического тока и преобразователем. Как вариант, источник электрического тока может представлять собой одно или несколько из следующего: контактный рельс, контактную подвеску или устройство хранения энергии. Как вариант, (а) два или большее количество индуктивностей, (b) диоды или второй полупроводниковый ключ, (с) контакторы и (d) тормозные резисторы могут быть соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю. Как вариант, конденсатор может быть соединен с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.Alternatively, two or more inductors and (a) diodes or (b) a second semiconductor switch may be connected in parallel with contactors and braking resistors between the electrical current source and the converter. Alternatively, the electrical current source may be one or more of the following: a catenary rail, a catenary, or an energy storage device. Alternatively, (a) two or more inductors, (b) diodes or a second semiconductor switch, (c) contactors, and (d) braking resistors may be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier. Alternatively, the capacitor can be connected to the converter in parallel with the alternator and rectifier.

Выражения в единственном числе и такие выражения как один, один из, или аналогичные им, включают также множественное число, если из контекста явно не следует обратное. Необязательно или как вариант означает, что описанное далее событие или обстоятельство может как возникнуть, так и не возникнуть, и что описание включает случаи, в которых это событие возникает, а также случаи, в которых оно не возникает. Термины, указывающие на приближенные значения, в настоящем описании и в формуле изобретения могут применяться как модификаторы количественных выражений, значение которых может изменяться без изменения основной связанной с ними функции. Соответственно, значение, модифицированное таким термином, или терминами, как около, приблизительно и по существу, не ограничено точным приведенным значением. По меньшей мере в некоторых случаях термины, указывающие на приближенные значения, могут соответствовать точности приборов для измерения этих значений. В настоящем документе, в описании и в формуле изобретения, ограничения по диапазонам могут комбинироваться и/или использоваться взаимозаменяемо, при этом такие диапазоны могут быть определяемыми и включать все содержащиеся в них поддиапазоны, если только контекст или формулировка не указывает на обратное.Expressions in the singular and such expressions as one, one of, or similar ones include the plural unless the context clearly indicates otherwise. Optionally or alternatively means that the event or circumstance described below may or may not occur, and that the description includes cases in which the event occurs as well as cases in which it does not occur. Terms indicating approximate values in the present description and in the claims may be used as modifiers of quantitative expressions, the meaning of which can be changed without changing the underlying function associated with them. Accordingly, the meaning modified by such term or terms such as about, approximately, and substantially is not limited to the precise meaning given. In at least some cases, terms indicating approximate values may correspond to the accuracy of the instruments used to measure those values. As used herein, in the specification and in the claims, range limitations may be combined and/or used interchangeably, and such ranges may be definable and include all subranges contained therein unless the context or language indicates otherwise.

В данном документе использованы конкретные примеры. Они использованы для описания вариантов выполнения, включая лучший (по мнению авторов) вариант его осуществления, а также для обеспечения возможности его практического применения специалистами в данной области техники, включая создание и использование любых устройств или систем, или выполнение любых способов, входящих в состав настоящего изобретения. Объем правовой защиты настоящего изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые могут быть найдены специалистами в данной области техники. Все такие дополнительные примеры попадают в объем правовой защиты формулы изобретения, если они имеют структурные элементы, не отличающиеся от буквального описания в пунктах формулы изобретения, или если они включают эквивалентные структурные элементы с незначительными отличиями от буквального описания в пунктах формулы изобретения.Specific examples are used throughout this document. They are used to describe embodiments, including the best (in the opinion of the authors) embodiment, as well as to enable its practical application by specialists in the field of technology, including the creation and use of any devices or systems, or the implementation of any methods included in this inventions. The scope of the present invention is defined by the claims and may include other examples that may be found by those skilled in the art. All such additional examples fall within the scope of the claims if they have structural elements not different from the literal description in the claims, or if they include equivalent structural elements with minor differences from the literal description in the claims.

Claims (20)

1. Система привода, содержащая:1. Drive system containing: по меньшей мере одно резистивное плечо цепи, соединенное (а) с преобразователем, который преобразует первый электрический ток для электродвигателя, и (b) с источником первого электрического тока для питания электродвигателя, и расположенное между ними, при этом указанное по меньшей мере одно резистивное плечо цепи содержит контактор, соединенный с тормозным резистором и преобразователем;at least one resistive circuit arm connected to (a) a converter that converts a first electric current for the electric motor, and (b) a source of the first electric current for powering the electric motor, and located between them, the at least one resistive arm the circuit contains a contactor connected to a braking resistor and a converter; первый полупроводниковый ключ, соединенный с указанным по меньшей мере одним резистивным плечом цепи, и диод и/или второй полупроводниковый ключ, соединенный параллельно с указанным по меньшей мере одним резистивным плечом цепи, при этом диод и/или второй полупроводниковый ключ электрически соединен с преобразователем, при этом, в режиме рекуперативного торможения, реостатного торможения или в комбинации этих двух режимов, управляют контактором, первым полупроводниковым ключом и диодом и/или вторым полупроводниковым ключом так, чтобы подавать по меньшей мере часть рекуперированного электрического тока из электродвигателя на тормозной резистор для управления торможением с помощью электродвигателя.a first semiconductor switch connected to said at least one resistive circuit arm, and a diode and/or a second semiconductor switch connected in parallel to said at least one resistive circuit arm, wherein the diode and/or the second semiconductor switch is electrically connected to the converter, wherein, in the regenerative braking mode, rheostatic braking mode, or a combination of these two modes, the contactor, the first semiconductor switch and the diode and/or the second semiconductor switch are controlled so as to supply at least a portion of the regenerated electric current from the electric motor to the braking resistor to control braking using an electric motor. 2. Система по п.1, в которой контактор выполнен с возможностью индивидуального управления для коммутации между (а) разомкнутым состоянием, в котором тормозной резистор, соответствующий кон2. The system according to claim 1, wherein the contactor is individually controllable to switch between (a) an open state, in which a braking resistor corresponding to - 13 046400 тактору и соединенный с ним, отключен от соответствующего узла цепи, и (b) замкнутым состоянием, в котором тормозной резистор, соответствующий контактору и соединенный с ним, подключен к соответствующему узлу цепи, при этом указанный соответствующий узел цепи расположен между контактором и первым полупроводниковым ключом.- 13 046400 to and connected to the tactor, disconnected from the corresponding circuit node, and (b) a closed state in which a braking resistor corresponding to and connected to the contactor is connected to the corresponding circuit node, wherein said corresponding circuit node is located between the contactor and the first semiconductor switch. 3. Система по п.2, в которой тормозной резистор выполнен с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда соответствующий контактор находится в замкнутом состоянии.3. The system of claim 2, wherein the braking resistor is configured to dissipate at least a portion of the recovered electrical current from the motor as heat when the associated contactor is in a closed state. 4. Система по п.2, в которой контактор выполнен с возможностью обеспечения прохождения по меньшей части мере рекуперированного электрического тока из электродвигателя через конденсатор, когда контактор находится в разомкнутом состоянии, при этом конденсатор расположен между по меньшей мере одним резистивным плечом цепи и преобразователем, и конденсатор подключен параллельно по меньшей мере одному резистивному плечу цепи, диоду и/или второму полупроводниковому ключу и преобразователю.4. The system of claim 2, wherein the contactor is configured to allow at least a portion of the recovered electrical current from the motor to pass through the capacitor when the contactor is in an open state, the capacitor being located between the at least one resistive circuit arm and the converter, and the capacitor is connected in parallel with at least one resistive circuit arm, the diode and/or the second semiconductor switch and the converter. 5. Система по любому из пп.1-4, в которой тормозной резистор выполнен с возможностью рассеивания по меньшей мере части рекуперированного электрического тока из электродвигателя в виде тепла, когда первый полупроводниковый ключ находится в замкнутом состоянии.5. The system according to any one of claims 1 to 4, wherein the braking resistor is configured to dissipate at least a portion of the recovered electrical current from the motor as heat when the first semiconductor switch is in a closed state. 6. Система по любому из пп.1-5, в которой диод и/или второй полупроводниковый ключ расположен между источником первого электрического тока и преобразователем.6. The system according to any one of claims 1 to 5, in which the diode and/or the second semiconductor switch is located between the source of the first electric current and the converter. 7. Система по любому из пп.1-6, в которой источником первого электрического тока является одно или более из следующего: контактный рельс, контактная подвеска или устройство хранения энергии.7. The system according to any one of claims 1 to 6, wherein the source of the first electrical current is one or more of the following: a catenary rail, a catenary, or an energy storage device. 8. Система по любому из пп.1-7, в которой (а) одна или более индуктивностей, (b) диод и/или второй полупроводниковый ключ, (с) контактор и (d) тормозной резистор соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.8. The system according to any one of claims 1 to 7, wherein (a) one or more inductors, (b) a diode and/or a second semiconductor switch, (c) a contactor and (d) a braking resistor are connected to the converter in parallel with the alternator and the rectifier . 9. Система привода, содержащая:9. Drive system comprising: один или более тормозной резистор, соединенный с преобразователем, который преобразует первый электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом;one or more braking resistors coupled to the converter that converts a first electric current for a motor of the electric drive system; множество плеч цепи, каждое из которых содержит по меньшей мере один из указанных одного или более тормозных резисторов и контактор; и первый полупроводниковый ключ, соединенный параллельно с каждым из контакторов множества плеч цепи так, что контактор расположен между соответствующим первым полупроводниковым ключом и соответствующим тормозным резистором, и диод и/или второй полупроводниковый ключ, соединенный с соответствующим одним из множества плеч цепи, при этом, в режиме рекуперативного или реостатного торможения системы с электрическим приводом, рекуперированный электрический ток из электродвигателя передается на один или более тормозной резистор и рассеивается в виде тепла, в зависимости от того, (а) контактор или (b) первый полупроводниковый ключ замкнут в каждом из множества плеч цепи.a plurality of circuit legs, each of which comprises at least one of said one or more brake resistors and a contactor; and a first semiconductor switch connected in parallel to each of the contactors of the plurality of circuit arms such that the contactor is located between the corresponding first semiconductor switch and a corresponding braking resistor, and a diode and/or a second semiconductor switch connected to a corresponding one of the plurality of circuit arms, wherein, In regenerative or rheostatic braking mode of an electrically driven system, regenerative electrical current from the electric motor is transferred to one or more braking resistors and dissipated as heat, depending on whether (a) the contactor or (b) the first semiconductor switch is closed in each of the plurality chain shoulders. 10. Система по п.9, в которой контактор в каждом из множества плеч цепи включен параллельно другим контакторам в множестве плеч цепи между источником первого электрического тока и соответствующим тормозным резистором.10. The system of claim 9, wherein a contactor in each of the plurality of circuit legs is connected in parallel with other contactors in the plurality of circuit legs between the first electrical current source and a corresponding braking resistor. 11. Система по п.9, в которой одна или более индуктивностей включены параллельно друг другу между источником первого электрического тока и каждым из одного или более тормозных резисторов.11. The system of claim 9, wherein the one or more inductors are connected in parallel with each other between the first electrical current source and each of the one or more braking resistors. 12. Система по любому из пп.9-11, в которой диод и/или второй полупроводниковый ключ включен параллельно соответствующему контактору и соответствующему тормозному резистору между источником первого электрического тока и преобразователем.12. The system according to any one of claims 9-11, in which the diode and/or the second semiconductor switch is connected in parallel with the corresponding contactor and the corresponding braking resistor between the first electric current source and the converter. 13. Система по любому из пп.9-12, в которой источником электрического тока является одно или более из следующего: контактный рельс, контактная подвеска или устройство хранения энергии.13. The system according to any one of claims 9 to 12, wherein the electrical current source is one or more of the following: a catenary rail, a catenary, or an energy storage device. 14. Система по любому из пп.9-13, в которой (а) одна или более индуктивностей, (b) диод и/или второй полупроводниковый ключ, (с) контактор и (d) множество тормозных резисторов соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.14. The system according to any one of claims 9 to 13, wherein (a) one or more inductors, (b) a diode and/or a second semiconductor switch, (c) a contactor, and (d) a plurality of braking resistors are connected to the converter in parallel with the alternator, and rectifier. 15. Система по любому из пп.9-14, в которой конденсатор соединен с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.15. The system according to any one of claims 9-14, in which the capacitor is connected to the converter in parallel with the alternator and the rectifier. 16. Система привода, содержащая:16. Drive system comprising: один или более первых полупроводниковых ключей;one or more first semiconductor switches; один или более вторых полупроводниковых ключей, последовательно соединенных с первыми полупроводниковыми ключами;one or more second semiconductor switches connected in series with the first semiconductor switches; две или более индуктивности, при этом каждая индуктивность выполнена с возможностью размещения на борту системы с электрическим приводом и выборочного соединения с источником первого электрического тока и преобразователем, который преобразует первый электрический ток для электродвигателя системы с электрическим приводом, при этом каждая индуктивность из двух или более индуктивностей соединена с узлами цепи, расположенными между одним или более первыми полупроводниковыми ключами и одним или более вторыми полупроводниковыми ключами, при этом один или более two or more inductors, wherein each inductance is configured to be located on board the electrically driven system and selectively coupled to a first electrical current source and a converter that converts the first electrical current for a motor of the electrically driven system, wherein each of the two or more inductors inductors is connected to circuit nodes located between one or more first semiconductor switches and one or more second semiconductor switches, wherein one or more - 14 046400 из вторых полупроводниковых ключей соединен с преобразователем;- 14 046400 of the second semiconductor switches is connected to the converter; множество контакторов, включенных параллельно друг другу между источником первого электрического тока и преобразователем; и множество тормозных резисторов, включенных параллельно друг другу, при этом каждый тормозной резистор включен последовательно с отдельным контактором из множества контакторов между контактором и преобразователем;a plurality of contactors connected in parallel to each other between the source of the first electric current and the converter; and a plurality of braking resistors connected in parallel with each other, each braking resistor being connected in series with a separate contactor of the plurality of contactors between the contactor and the converter; при этом по меньшей мере один из одного или более вторых полупроводниковых ключей соединен параллельно с множеством контакторов и множеством тормозных резисторов, при этом первый полупроводниковый ключ соединен с первым контактором из множества контакторов так, что первый контактор расположен между первым полупроводниковым ключом и соответствующим тормозным резистором, при этом, в режиме рекуперативного или реостатного торможения системы с электрическим приводом, рекуперированный электрический ток из электродвигателя системы с электрическим приводом передается на тормозные резисторы и рассеивается в виде тепла, в зависимости от того, какой из контакторов или из одного или более первых полупроводниковых ключей и одного или более вторых полупроводниковых ключей замкнут.wherein at least one of the one or more second semiconductor switches is connected in parallel to the plurality of contactors and the plurality of braking resistors, wherein the first semiconductor switch is connected to the first contactor of the plurality of contactors such that the first contactor is located between the first semiconductor switch and the corresponding braking resistor, wherein, in the regenerative or rheostatic braking mode of an electrically driven system, the regenerated electrical current from the electric motor of the electrically driven system is transferred to the braking resistors and dissipated as heat, depending on which of the contactors or from one or more of the first semiconductor switches and one or more second semiconductor switches are closed. 17. Система по п.16, в которой две или более индуктивности и один или более второй полупроводниковый ключ соединены параллельно с множеством контакторов и множеством тормозных резисторов между источником первого электрического тока и преобразователем.17. The system of claim 16, wherein the two or more inductors and the one or more second semiconductor switches are connected in parallel with a plurality of contactors and a plurality of braking resistors between the first electrical current source and the converter. 18. Система по п.16 или 17, в которой источником электрического тока является одно или более из следующего: контактный рельс, контактная подвеска или устройство хранения энергии.18. The system of claim 16 or 17, wherein the electrical current source is one or more of a catenary rail, a catenary, or an energy storage device. 19. Система по любому из пп.16-18, в которой (а) две или более индуктивности, (b) один или более второй полупроводниковый ключ, (с) множество контакторов и (d) множество тормозных резисторов соединены с преобразователем параллельно альтернатору и выпрямителю.19. The system according to any one of claims 16 to 18, wherein (a) two or more inductors, (b) one or more second semiconductor switches, (c) a plurality of contactors, and (d) a plurality of braking resistors are connected to the converter in parallel with the alternator, and rectifier. 20. Система по любому из пп.16-19, в которой конденсатор подключен параллельно преобразователю, множеству контакторов и множеству тормозных резисторов.20. The system according to any one of claims 16 to 19, wherein the capacitor is connected in parallel with the converter, the plurality of contactors and the plurality of braking resistors.