RU2729865C1 - Locomotive electric transmission control method - Google Patents

Locomotive electric transmission control method Download PDF

Info

Publication number
RU2729865C1
RU2729865C1 RU2020106152A RU2020106152A RU2729865C1 RU 2729865 C1 RU2729865 C1 RU 2729865C1 RU 2020106152 A RU2020106152 A RU 2020106152A RU 2020106152 A RU2020106152 A RU 2020106152A RU 2729865 C1 RU2729865 C1 RU 2729865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
traction
heat engine
traction motor
value
load
Prior art date
Application number
RU2020106152A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Ирленович Ким
Владимир Иванович Харитонов
Светлана Владимировна Ким
Original Assignee
Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ") filed Critical Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ")
Priority to RU2020106152A priority Critical patent/RU2729865C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2729865C1 publication Critical patent/RU2729865C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/12—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using AC generators and DC motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00—Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.
SUBSTANCE: invention relates to the vehicles electrical traction systems. Locomotive electric transmission control method consists in the fact that the thermal engine rotation frequency is set, position of fuel feed metering rack of fuel engine regulator of rotation speed and load of thermal engine, position of the rail of the fuel feed dosing unit is set to the specified rotation frequency of the heat engine and the predetermined position of the rail of the fuel metering device is compared with the measured position of the rack of the dosing member. Magnitude of their mismatch is integrated over time and is taken as the voltage setting value of the traction alternator. Voltages and load currents of each traction motor are measured to calculate power values and derivative power of each traction motor. At positive sign of mismatch of preset and measured position of fuel feed metering device rack and negative sign of derivative power of traction motor value of derived power of traction motor is normalized and according to obtained result value of voltage setting of traction motor corresponding to this traction motor is corrected.
EFFECT: technical result consists in improvement of reliability of locomotive.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электропередачи тепловоза с автономным тепловым двигателем, генератором переменного тока и электродвигателями постоянного тока.The invention relates to railway transport, and in particular to a method for regulating the power transmission of a diesel locomotive with an autonomous heat engine, an alternator and direct current motors.

Известен способ регулирования электрической передачи тепловоза посредством регулирования напряжения генератора тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, измеряют напряжение генератора, сравнивают его с величиной уставки и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения генератора (Вилькевич Б.И. «Автоматическое управление электропередачей тепловозов» - М., - Транспорт. - 1978 г. - с. 39-41).There is a known method for regulating the electric transmission of a diesel locomotive by regulating the voltage of a diesel locomotive generator, which consists in the fact that the rotation frequency of the heat engine driving the generator is set, the position of the metering element of the fuel supply of the speed controller and the load of the heat engine corresponding to the current value of its rotation frequency is measured, the voltage is measured generator, compare it with the value of the setting and the magnitude of the mismatch change the excitation current of the generator (Vilkevich BI "Automatic control of power transmission of diesel locomotives" - M., - Transport. - 1978 - pp. 39-41).

Недостатком известного способа является то, что при боксовании одной или нескольких осей колесных пар локомотива возбуждение генератора изменяют в зависимости от максимального тока одного из тяговых электродвигателей, имеющего в данный момент наименьшую склонность к боксованию, т.е. стабилизируют напряжение тягового генератора по максимальному току одного из тяговых электродвигателей.The disadvantage of this method is that when one or more axles of wheel pairs of a locomotive are skidded, the excitation of the generator is changed depending on the maximum current of one of the traction motors, which at the moment has the least tendency to skid, i.e. stabilize the voltage of the traction generator based on the maximum current of one of the traction motors.

При появлении даже на короткое время одновременного боксования всех колесных пар локомотива происходит срыв режима стабилизации напряжения тягового генератора и переход боксования в разносное.When all wheel pairs of the locomotive slip out even for a short time, the voltage stabilization mode of the traction generator breaks down and the slip transitions to the differential slip.

Известен способ регулирования электрической передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение генератор, связанный с тяговыми электродвигателями, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения пропорционально заданной частоте вращения, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжения генератора (SU, авторское свидетельство №925693, МПК B60L 11/02, опубл. 07.05.1982 г.).There is a known method for regulating the electric transmission of a diesel locomotive, which consists in the fact that the rotation frequency of the heat engine driving the generator connected to the traction motors is set, the position of the metering element of the fuel supply of the speed controller and the load of the heat engine is measured, corresponding to the current value of its rotation frequency, the position of the metering element of the fuel supply of the speed regulator is proportional to the given speed, it is compared with the measured position, the value of their mismatch is integrated in time and taken as the value of the generator voltage setting (SU, copyright certificate No. 925693, IPC B60L 11/02, publ. 07.05.1982 .).

Недостатком известного способа является то, что напряжение генератора при появлении боксования хотя бы у одного из тяговых электродвигателей, увеличивается с темпом, определяемым интегратором задания напряжения тягового генератора, поскольку при этом суммарная мощность, подводимая к тяговым электродвигателям, снижается и появляется несоответствие между свободной мощностью теплового двигателя и мощностью, реализуемой тяговой передачей, что приводит к рассогласованию положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя с заданным. В конечном итоге увеличение напряжения генератора способствует дальнейшему развитию боксования.The disadvantage of this method is that the voltage of the generator, when skidding occurs in at least one of the traction motors, increases with the rate determined by the integrator for setting the voltage of the traction generator, since the total power supplied to the traction motors decreases and a discrepancy appears between the free power of the thermal engine and the power realized by the traction drive, which leads to a mismatch of the position of the metering element of the fuel supply of the speed regulator and the load of the heat engine with the given one. Ultimately, an increase in generator voltage contributes to the further development of boxing.

Другим недостатком известного способа является то, что напряжение генератора подается на все тяговые электродвигатели одинакового уровня независимо от того, принадлежит ли тяговый двигатель боксующей колесной паре или небоксующей колесной паре.Another disadvantage of the known method is that the generator voltage is supplied to all traction motors of the same level, regardless of whether the traction motor belongs to a boxing wheelset or a non-boxing wheelset.

Поддержание постоянным напряжения генератора, которое подводится к электродвигателям, не исключает возможности как одновременного боксования всех колесных пар тепловоза, так и нескольких, и приводит к тому, что мощность подводимая к электродвигателям, уменьшается, а тяговые электродвигатели боксующих колесных пар могут продолжать боксовать, работая по естественной мягкой механической характеристике.Maintaining a constant voltage of the generator, which is supplied to the electric motors, does not exclude the possibility of both simultaneous skidding of all wheelsets of the diesel locomotive, and several, and leads to the fact that the power supplied to the electric motors decreases, and the traction motors of the boxing wheelsets can continue to skid, working on natural soft mechanical characteristics.

Указанные недостатки снижают тяговые свойства тепловоза при быстрых изменениях нагрузки (например, при боксовании) и ухудшают экономичность теплового двигателя.These disadvantages reduce the traction properties of the diesel locomotive with rapid load changes (for example, when skidding) and worsen the efficiency of the heat engine.

Известен способ регулирования электрической передачи тепловоза, принятый за прототип, в котором измеряют частоту вращения каждого электродвигателя всех секций тепловоза, выделяют минимальную из измеренных частот вращения, величину минимальной частоты вращения тяговых электродвигателей суммируют со знаком минус с измеренными частотами вращения каждого тягового электродвигателя, результаты суммирования сравнивают с величиной заранее установленного порога, величину их рассогласования суммируют со знаком минус с уставкой напряжения генератора, результаты суммирования принимают за уставки выходного напряжения управляемых выпрямителей, по которым осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемых выпрямителей, которое подают на вход тяговых электродвигателей (RU, патент на изобретение №2423251 С1, МПК B60L 11/06, опубл. 10.07.2011 г.).A known method for regulating the electric transmission of a diesel locomotive, taken as a prototype, in which the rotational speed of each electric motor of all sections of the locomotive is measured, the minimum of the measured rotational speeds is selected, the minimum rotational speed of the traction motors is summed up with a minus sign with the measured rotational speeds of each traction motor, the summation results are compared with the value of a predetermined threshold, the value of their mismatch is summed up with a minus sign with the generator voltage setting, the summation results are taken as the output voltage settings of controlled rectifiers, according to which phase control of the output voltage of controlled rectifiers is carried out, which is fed to the input of traction motors (RU, patent for invention No. 2423251 C1, IPC B60L 11/06, publ. 10.07.2011).

Существенным недостатком известного способа является наличие большого количества датчиков частоты вращения, равного количеству тяговых электродвигателей, при этом выход из строя хотя бы одного датчика частоты вращения приводит к ухудшению потребительских свойств тепловоза вплоть до неработоспособности.A significant disadvantage of the known method is the presence of a large number of speed sensors equal to the number of traction motors, while failure of at least one speed sensor leads to a deterioration in the consumer properties of the locomotive up to inoperability.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности тепловоза при обеспечении хороших тяговых свойств тепловоза при быстрых изменениях нагрузки (например, боксовании) и экономичности теплового двигателя путем раздельного регулирования напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям последовательного возбуждения, и формирования искусственных жестких скоростных характеристик тяговых электродвигателей.The technical result of the invention is to improve the reliability of the locomotive while ensuring good traction properties of the locomotive with rapid load changes (for example, skidding) and the efficiency of the heat engine by separately regulating the voltage supplied to the traction motors of series excitation and the formation of artificial rigid speed characteristics of the traction motors.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования электрической передачи тепловоза задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор переменного тока, связанный с тяговыми электродвигателями, измеряют положение рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают заданное положение рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя с измеренным положением рейки дозирующего органа, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжения тягового генератора переменного тока, измеряют напряжения и токи нагрузки каждого тягового электродвигателя, по величинам напряжения и тока нагрузки каждого тягового двигателя вычисляют величины мощности и производной мощности каждого тягового электродвигателя, при положительном знаке рассогласования заданного и измеренного положения рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя и отрицательном знаке производной мощности тягового электродвигателя величину производной мощности тягового электродвигателя нормируют, по полученному результату корректируют величину уставки напряжения управляемого выпрямителя, соответствующего этому тяговому электродвигателю, по которой осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя, при положительном знаке рассогласования заданного и измеренного положения рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя и отрицательной величине производной мощности, хотя бы одного из тяговых электродвигателей, запрещают увеличение величины уставки напряжения тягового генератора переменного тока.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for regulating the electric transmission of a diesel locomotive, the rotational speed of the heat engine is set, driving the traction alternator connected to the traction motors, the position of the rail of the metering element of the fuel supply of the regulator of the rotational speed and the load of the heat engine is measured, corresponding to the current frequency rotation of the heat engine, set the position of the rail of the metering element of the fuel supply of the speed regulator and the load of the heat engine in proportion to the given frequency of rotation of the heat engine, compare the given position of the rail of the metering element of the fuel supply of the speed regulator and the load of the heat engine with the measured position of the rail of the metering element, the value of their mismatch is integrated according to time and taken as the value of the voltage setting of the traction alternator, measure the voltage and load currents of each traction electric motor If the value of the voltage and current of the load of each traction motor is used to calculate the values of power and the derivative of the power of each traction motor, with a positive sign of the mismatch of the specified and measured position of the metering element of the fuel feed regulator of the speed and load of the heat engine and the negative sign of the derivative of the power of the traction motor, the value of the derivative of power of the traction motor is normalized, according to the result obtained, the value of the voltage setting of the controlled rectifier corresponding to this traction motor is corrected, according to which the phase control of the output voltage of the controlled rectifier is carried out, with a positive sign of the mismatch of the given and measured position of the metering member of the fuel supply of the speed controller and the load of the heat engine and negative the value of the derivative of the power, at least one of the traction motors, prohibit an increase in the value of the mouth VKI voltage traction alternator.

На Фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующая способ, на Фиг. 2 - диаграмма соотношения напряжения Ud и суммарного тока нагрузки Id генератора.FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the method; FIG. 2 is a diagram of the relationship between the voltage U d and the total load current I d of the generator.

Устройство (Фиг. 1) состоит из теплового двигателя 1, с регулятором 2 частоты вращения и датчиком 3 положения дозирующего органа топливоподачи, например, датчиком положения рейки насосов высокого давления теплового двигателя 1. Тепловой двигатель 1 связан с электрической передачей, в которую входит сам тепловой двигатель 1, соединенный с генератором 4. Силовой выход генератора 4 подключен через управляемые выпрямители 5 и 6, датчики 7 и 8 напряжения на входы тяговых электродвигателей 9 и 10 соответственно. Генератор 4 соединен с выходом блока 11 управления током возбуждения генератора 4. Тяговый электродвигатель 9 соединен с датчиком 12 тока нагрузки, тяговый электродвигатель 10 соединен с датчиком 13 тока нагрузки. Выход задатчика 14 частоты вращения теплового двигателя 1, например, многопозиционного контроллера машиниста тепловоза, соединен с входом регулятора 2 частоты вращения теплового двигателя 1, с входом функционального преобразователя 15, формирующего по заданной частоте вращения теплового двигателя 1 заданное положение дозирующего органа топливоподачи. Выход функционального преобразователя 15 соединен с первым входом блока 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи, второй вход блока 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи соединен с выходом датчика 3 положения дозирующего органа топливоподачи. Выход блока 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи соединен с первым входом коммутатора 17, выход которого соединен с входом блока 18 интегрирования, формирующим задание напряжения генератора 4, выход которого соединен с одним из входов блока 11 управления током возбуждения генератора 4, другой вход блока 11 управления током возбуждения генератора 4 соединен с выходом датчика 19 напряжения генератора 1.The device (Fig. 1) consists of a heat engine 1, with a speed controller 2 and a position sensor 3 for the metering element of the fuel supply, for example, a position sensor for the rack of high pressure pumps of the heat engine 1. The heat engine 1 is connected to an electric transmission, which includes the heat engine 1 connected to generator 4. Power output of generator 4 is connected through controlled rectifiers 5 and 6, voltage sensors 7 and 8 to the inputs of traction motors 9 and 10, respectively. The generator 4 is connected to the output of the excitation current control unit 11 of the generator 4. The traction motor 9 is connected to the load current sensor 12, the traction motor 10 is connected to the load current sensor 13. The output of the setting device 14 of the rotational speed of the heat engine 1, for example, the multi-position controller of the locomotive driver, is connected to the input of the regulator 2 of the rotational speed of the heat engine 1, to the input of the functional converter 15, which forms a given position of the metering element of the fuel supply at a given rotational speed of the heat engine 1. The output of the functional converter 15 is connected to the first input of the unit 16 for measuring the mismatch of the position of the metering element of the fuel supply, the second input of the unit 16 for measuring the mismatch of the position of the metering element of the fuel supply is connected to the output of the sensor 3 of the position of the metering element of the fuel supply. The output of the unit 16 for measuring the mismatch of the position of the metering element of the fuel supply is connected to the first input of the switch 17, the output of which is connected to the input of the integration unit 18, which forms the voltage reference of the generator 4, the output of which is connected to one of the inputs of the excitation current control unit 11 of the generator 4, the other input of the unit 11 control of the excitation current of the generator 4 is connected to the output of the voltage sensor 19 of the generator 1.

Выход блока 18 интегрирования соединен с первыми входами сумматоров 20 и 21, выходы которых соединены соответственно, с управляющими входами управляемых выпрямителей 5 и 6. Выходы датчиков 7 и 8 напряжения тяговых электродвигателей 9 и 10 соединены с первыми входами блоков 22 и 23 умножения, вторые входы блоков 22 и 23 умножения соединены с выходами датчиков 12 и 13 тока нагрузки тяговых электродвигателей 9 и 10. Выходы блоков 22 и 23 умножения соединены с первыми входами логических устройств 24 и 25 соответственно, выходы которых соединены с входами логического устройства 26, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 17. Выходы логических устройств 24 и 25 соединены с вторыми входами сумматоров 21 и 20 соответственно, вторые входы логических устройств 24 и 25 соединены с выходом блока 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи.The output of the integration unit 18 is connected to the first inputs of the adders 20 and 21, the outputs of which are connected, respectively, to the control inputs of the controlled rectifiers 5 and 6. The outputs of the voltage sensors 7 and 8 of the traction motors 9 and 10 are connected to the first inputs of the multiplication units 22 and 23, the second inputs multiplication units 22 and 23 are connected to the outputs of the load current sensors 12 and 13 of the traction motors 9 and 10. The outputs of the multiplication units 22 and 23 are connected to the first inputs of logic devices 24 and 25, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the logic device 26, the output of which is connected to the second input of the switch 17. The outputs of the logic devices 24 and 25 are connected to the second inputs of the adders 21 and 20, respectively, the second inputs of the logic devices 24 and 25 are connected to the output of the unit 16 for measuring the position mismatch of the metering element of the fuel supply.

Число пар «управляемый выпрямитель - тяговый электродвигатель», например, 5 и 9 или 6 и 10 в электрической тяговой передаче равно числу движущих колесных пар тепловоза, например, двум, как в рассматриваемом устройстве на Фиг. 1.The number of pairs "controlled rectifier - traction motor", for example, 5 and 9 or 6 and 10 in an electric traction transmission is equal to the number of driving wheel pairs of a diesel locomotive, for example, two, as in the considered device in FIG. 1.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Контроллером 14 машиниста задают частоту вращения теплового двигателя 1. На выходе контроллера 14 машиниста действует кодовый сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения теплового двигателя 1, который поступает на вход регулятора 2 частоты и нагрузки теплового двигателя 1 и на вход функционального преобразователя 15. Регулятор 2 частоты и нагрузки удерживает частоту вращения теплового двигателя 1 пропорционально кодовому сигналу задания контроллера 14 машиниста. Датчиком 3 измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты и нагрузки теплового двигателя 1, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя 1. Выходной сигнал «Lи» датчика 3, пропорциональный положению дозирующего органа топливоподачи, поступает на первый вход блока 16 измерения рассогласования.The driver's controller 14 sets the rotational speed of the heat engine 1. At the output of the driver's controller 14, a code signal acts proportional to the set rotational speed of the heat engine 1, which is fed to the input of the frequency and load controller 2 of the heat engine 1 and to the input of the functional converter 15. Frequency controller 2 and load maintains the rotational speed of the heat engine 1 in proportion to the code signal of the driver's controller 14. The sensor 3 measures the position of the metering member of the fuel supply of the regulator 2 of the frequency and load of the heat engine 1, corresponding to the current value of the rotational speed of the heat engine 1. The output signal "L and " of the sensor 3, proportional to the position of the metering member of the fuel supply, is fed to the first input of the mismatch measurement unit 16.

Функциональным преобразователем 15 задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты и нагрузки пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя 1, для чего в функциональном преобразователе 15 преобразуют код заданной частоты, поступающий на вход функционального преобразователя 15 с выхода контроллера 14 машиниста в сигнал «Lз» задания положения дозирующего органа топливоподачи, который с выхода функционального преобразователя 15 поступает на второй вход блока 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи. Сигнал «Lз» заданного положения дозирующего органа топливоподачи и сигнал «Lи» измеренного датчиком 3 положения дозирующего органа топливоподачи в блоке 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи сравнивают по величине и знаку отклонения. Величина ΔL=±(Lз-Lи) с выхода блока 16 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи поступает через коммутатор 17 на вход блока 18 интегрирования, где она интегрируется по времени, результат интегрирования принимается за величину задания напряжения генератора и с выхода блока 18 интегрирования подается на один из входов блока 11 управление возбуждением генератора, на другой вход которого подается сигнал с датчика 19 напряжения генератора. Генератор 4 возбуждается и на его выходе действует напряжение переменного тока, соответствующее заданному значению напряжения с выхода блока 18 интегрирования.The functional converter 15 sets the position of the metering member of the fuel supply of the frequency and load regulator 2 in proportion to the given rotational speed of the heat engine 1, for which the code of the given frequency is converted in the functional converter 15 to the input of the functional converter 15 from the output of the driver's controller 14 into the signal "L s " of the task the position of the metering member of the fuel supply, which is fed from the output of the functional converter 15 to the second input of the unit 16 for measuring the misalignment of the position of the metering member of the fuel supply. The signal "L z " of the given position of the metering element of the fuel supply and the signal "L and " of the position of the metering element of the fuel supply measured by the sensor 3 in the unit 16 for measuring the misalignment of the position of the metering element of the fuel supply are compared in magnitude and sign of the deviation. The value of ΔL = ± (L s -L u ) from the output of the unit 16 for measuring the mismatch of the position of the metering element of the fuel supply goes through the switch 17 to the input of the integration unit 18, where it is integrated over time, the result of the integration is taken as the value of the generator voltage setting and from the output of the unit 18 integration is fed to one of the inputs of the generator excitation control unit 11, to the other input of which the signal from the generator voltage sensor 19 is supplied. Generator 4 is energized and ac voltage is applied at its output, corresponding to the specified voltage value from the output of the integration unit 18.

Это же заданное значение напряжения с выхода блока 18 интегрирования подается на одни из входов сумматоров 20 и 21, выходной сигнал которых подается на соответствующие входы управление управляемых выпрямителей 5 и 6.The same set voltage value from the output of the integration unit 18 is fed to one of the inputs of the adders 20 and 21, the output signal of which is fed to the corresponding control inputs of the controlled rectifiers 5 and 6.

По сигналам с выходов сумматоров 20 и 21 осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемых выпрямителей 5 и 6, которое подается на вход тяговых электродвигателей 9 и 10.According to the signals from the outputs of the adders 20 and 21, phase control of the output voltage of the controlled rectifiers 5 and 6 is carried out, which is fed to the input of the traction motors 9 and 10.

Тяговые электродвигатели 9 и 10 под действием приложенного к ним выпрямленного напряжения начинают вращаться с частотой, определяемой следующим выражениемTraction motors 9 and 10, under the action of the rectified voltage applied to them, begin to rotate at a frequency determined by the following expression

Figure 00000001
Figure 00000001

n - частота вращения якоря тягового электродвигателя;n is the frequency of rotation of the traction motor armature;

U - напряжение, приложенное к тяговому электродвигателю;U is the voltage applied to the traction motor;

I - ток нагрузки тягового электродвигателя;I is the load current of the traction motor;

R - суммарное сопротивление цепей тягового электродвигателя;R is the total resistance of the traction motor circuits;

k - масштабный коэффициент;k - scale factor;

СФ - коэффициент магнитного потокаSF - coefficient of magnetic flux

В процессе разгона тепловоза под действием силы тяги, определяемой токами якорей тяговых электродвигателей, а также сил сопротивления движению, определяемых, например, профилем пути, по которому движется тепловоз, конструктивными особенностями тепловоза и поезда в целом, наличием кривых на участке пути и других факторов, достигается такой режим, когда сила тяги тепловоза уравновешивается силами сопротивления. Одновременно с этим в электрической цепи тепловоза также достигается режим равновесия, определяемый точкой «А» на пересечении характеристики «б» постоянной скорости движения тепловоза и характеристики «б» постоянной мощности на Фиг. 2. Он характеризуется тем, что достигается заданное значение положения дозирующего органа топливоподачи, например реек топливных насосов высокого давления, и при этом мощность тягового генератора полностью соответствует свободной мощности теплового двигателя. При этом точка «А» на Фиг. 2 определяет режим всех тяговых электродвигателей 9, 10 на Фиг. 1. При изменении условий движения, например при переломе профиля или при движении на уклон, уменьшается сопротивление движению, тепловоз с поездом начинает разгоняться, токи якорей тяговых двигателей при этом уменьшаются, снижается мощность тягового генератора и соответственно уменьшается момент сопротивления на валу теплового двигателя. Частота вращения вала теплового двигателя под воздействием избытка вращающего момента начинает увеличиваться, регулятор 2 частоты вращения теплового двигателя 1 вступает в действие, уменьшая подачу топлива с помощью дозирующего органа топливоподачи, при этом появляется рассогласование между заданным положением дозирующего органа топливоподачи и его измеренным положением, в результате интегратор 18 начинает работать на увеличение, что соответствует увеличению задания напряжения генератора, мощность генератора начинает увеличиваться с одновременным увеличением момента сопротивления на валу теплового двигателя. Итогом становится новое установившееся положение равновесия, на Фиг. 2 это точка В на пересечении характеристики «б» постоянной скорости движения тепловоза и характеристики «в» постоянной мощности. Таким образом, при медленном изменении профиля пути, по которому движется тепловоз с составом, рабочая точка перемещается по характеристике «б» постоянной мощности в сторону точки «В» до пересечения с характеристикой «а» постоянной скорости, обеспечивая согласование свободной мощности теплового двигателя с мощностью тягового генератора. Частоты вращения всех тяговых двигателей 9 и 10 (Фиг. 1.), в этом режиме работы практически одинаковы, отличие определяется различием скоростных характеристик тяговых электродвигателей и различием диаметров колесных пар тепловоза, связанных с этими двигателями. При этом способ позволяет осуществить работу тепловоза с полной мощностью теплового двигателя и с частичными мощностями, соответствующими линиям наибольшей экономичности теплового двигателя.In the process of accelerating a diesel locomotive under the influence of the traction force determined by the armature currents of the traction electric motors, as well as the forces of resistance to motion, determined, for example, by the profile of the track along which the diesel locomotive moves, by the design features of the diesel locomotive and the train as a whole, by the presence of curves on the track section and other factors, such a regime is achieved when the traction force of the diesel locomotive is balanced by the resistance forces. At the same time, an equilibrium mode is also achieved in the electric circuit of the diesel locomotive, determined by point "A" at the intersection of characteristic "b" of constant speed of movement of the locomotive and characteristic "b" of constant power in Fig. 2. It is characterized by the fact that the set value of the position of the metering element of the fuel supply, for example the rails of the high-pressure fuel pumps, is achieved, and the power of the traction generator fully corresponds to the free power of the heat engine. In this case, point "A" in FIG. 2 determines the mode of all traction motors 9, 10 in FIG. 1. When the driving conditions change, for example, when the profile is broken or when driving on a slope, the resistance to movement decreases, the locomotive with the train starts to accelerate, the currents of the traction motors' armatures decrease, the power of the traction generator decreases and, accordingly, the moment of resistance on the shaft of the heat engine decreases. The rotational speed of the shaft of the heat engine under the influence of the excess torque begins to increase, the regulator 2 of the rotational speed of the heat engine 1 comes into action, reducing the fuel supply with the help of the metering element of the fuel supply, while there is a mismatch between the given position of the metering element of the fuel supply and its measured position, as a result the integrator 18 starts to work to increase, which corresponds to an increase in the generator voltage setting, the generator power begins to increase with a simultaneous increase in the moment of resistance on the heat engine shaft. The result is a new steady state equilibrium, in FIG. 2 is point B at the intersection of characteristic "b" of constant speed of movement of the locomotive and characteristic "c" of constant power. Thus, with a slow change in the profile of the path along which the diesel locomotive with the train moves, the operating point moves along the characteristic "b" of constant power towards point "B" until it intersects with the characteristic "a" of constant speed, ensuring the matching of the free power of the heat engine with the power traction generator. The speeds of rotation of all traction motors 9 and 10 (Fig. 1.), in this operating mode, are practically the same, the difference is determined by the difference in the speed characteristics of the traction motors and the difference in the diameters of the locomotive wheelsets associated with these engines. In this case, the method allows the locomotive to operate with the full power of the heat engine and with partial powers corresponding to the lines of the highest efficiency of the heat engine.

Логические устройства 24 и 25 представляют собой дифференциаторы входного сигнала, причем выходной сигнал логических устройств 24 и 25 вычисляется в соответствии с выражениями:Logic devices 24 and 25 are input signal differentiators, and the output of logic devices 24 and 25 is calculated in accordance with the expressions:

Вых24=Кн*dP9/dt при dP9/dt<0 и ΔL>=0Out 24 = K n * dP 9 / dt at dP 9 / dt <0 and ΔL> = 0

Вых24=0 при dP9/dt>0 или ΔL<0Out 24 = 0 at dP 9 / dt> 0 or ΔL <0

Вых25= Кн*dP10/dt при dP10/dt<0 и ΔL>=0Out 25 = K n * dP 10 / dt at dP 10 / dt <0 and ΔL> = 0

Вых25=0 при dP10/dt>0 или ΔL<0,Out 25 = 0 at dP 10 / dt> 0 or ΔL <0,

где: ΔL - рассогласование заданного и измеренного положения рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора 3 частоты вращения и нагрузки теплового двигателя 1;where: ΔL is the mismatch between the set and measured position of the rail of the metering element of the fuel supply of the regulator 3 of the speed of rotation and the load of the heat engine 1;

Кн - нормирующий коэффициент;K n - normalizing coefficient;

dP9/dt и dP10/dt - производная мощности тяговых электродвигателей 9 и 10.dP 9 / dt and dP 10 / dt are the derivative of the power of traction motors 9 and 10.

В сумматорах 20 и 21 суммируются сигналы, пропорциональные производным мощности тяговых электродвигателей, вычисленные и нормированные в логических устройствах 24 и 25, и сигнал с выхода блока 18 интегрирования.The adders 20 and 21 summarize the signals proportional to the derivatives of the power of the traction motors, calculated and normalized in the logic devices 24 and 25, and the signal from the output of the integration unit 18.

Перед возникновением режима боксования колесной пары, связанной, например, с тяговым электродвигателем 10, электрическая передача находилась в равновесном состоянии, а тяговые электродвигатели работали, например, в точке «А» на пересечении характеристики «б» постоянной скорости и характеристики «в» постоянной мощности (Фиг. 2).Before the appearance of the wheelset skidding mode, connected, for example, with the traction motor 10, the electric transmission was in an equilibrium state, and the traction motors worked, for example, at point "A" at the intersection of characteristic "b" of constant speed and characteristic "c" of constant power (Fig. 2).

В силу изменения условий по сцеплению «колесо-рельс» колесная пара, связанная, например, с электродвигателем 10, приобрела избыточную скорость скольжения, частота вращения и противоэдс электродвигателя 10 соответственно увеличивается, ток нагрузки тягового электродвигателя 10 уменьшается, уменьшается и мощность тягового электродвигателя 10, вычисляемая в блоке 23 умножения как произведение напряжения на тяговом электродвигателе 10 и тока нагрузки тягового электродвигателя 10.Due to the change in the conditions for the wheel-rail clutch, the wheel pair, connected, for example, with the electric motor 10, has acquired an excessive sliding speed, the rotational speed and counter-emf of the electric motor 10 increase accordingly, the load current of the traction motor 10 decreases, and the power of the traction motor 10 also decreases, calculated in the multiplication unit 23 as the product of the voltage on the traction motor 10 and the load current of the traction motor 10.

Таким образом, на выходе блока 23 умножения получаем сигнал, пропорциональный уменьшающейся мощности тягового электродвигателя 10Thus, at the output of the multiplication unit 23, we obtain a signal proportional to the decreasing power of the traction motor 10

P10=U10*I10, где:P 10 = U 10 * I 10 , where:

I10 - ток нагрузки тягового электродвигателя 10;I 10 - load current of the traction motor 10;

U10 - напряжение на тяговом электродвигателе 10.U 10 - voltage on the traction motor 10.

В логическом устройстве 25 вычисляется dP10/dt - производная мощности боксующего тягового электродвигателя 10, которая в данном случае имеет отрицательное значение, соответственно корректируется на выходе сумматора 21 в сторону снижения величина заданного напряжения для управляемого выпрямителя 6. В результате рабочая точка для тягового электродвигателя 10 перемещается по характеристике «а» постоянной скорости из точки «А» в точку «С» (Фиг 2.), что способствует уменьшению избыточной скорости колесной пары, соответствующей тяговому электродвигателю 10 и, в конечном итоге, ведет к прекращению боксования. Режим работы тягового электродвигателя 9 при этом не меняется и он остается работать на полной мощности в точке «А» (Фиг. 2).In the logical device 25, dP 10 / dt is calculated - the derivative of the power of the boxing traction motor 10, which in this case has a negative value, and the value of the specified voltage for the controlled rectifier 6 is adjusted accordingly at the output of the adder 21 towards a decrease in the value of the specified voltage for the controlled rectifier 6. As a result, the operating point for the traction motor 10 moves along the characteristic "a" of constant speed from point "A" to point "C" (Fig. 2.), which helps to reduce the excess speed of the wheelset corresponding to the traction motor 10 and, ultimately, leads to the cessation of skidding. The mode of operation of the traction motor 9 does not change and it remains to operate at full power at point "A" (Fig. 2).

Для исключения повышения напряжения тягового генератора 4 при боксовании выходной сигнал логического устройства 25, проходя через блок 26, представляющий собой логическую схему «ИЛИ», запрещает работу блока 18 интегрирования на увеличение выходного сигнала.To exclude an increase in the voltage of the traction generator 4 during boxing, the output signal of the logic device 25, passing through the block 26, which is an OR logic circuit, prohibits the operation of the integration unit 18 to increase the output signal.

Использование в способе регулирования тяговой электропередачи раздельного регулирования напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям последовательного возбуждения и формирования искусственных жестких скоростных характеристик тяговых электродвигателей позволяет сформировать для каждого тягового электродвигателя в режиме боксования характеристику, близкую по своей жесткости тяговым электродвигателям независимого возбуждения, что позволяет получить высокие коэффициенты использования сцепного веса локомотива, исключить разносное боксование, ограничить избыточные скорости скольжения минимальными величинами, повысить тяговые свойства тепловоза при быстрых изменениях нагрузки (например, боксовании) при одновременном соблюдении экономичной работы теплового двигателя 1.The use of separate regulation of the voltage supplied to the traction electric motors of sequential excitation in the method of traction power transmission control and the formation of artificial rigid speed characteristics of traction electric motors makes it possible to form for each traction electric motor in skipping mode a characteristic close in its rigidity to traction electric motors of independent excitation, which makes it possible to obtain high utilization rates the adhesion weight of the locomotive, exclude misaligned skidding, limit excess sliding speeds to minimum values, increase the traction properties of the locomotive with rapid load changes (for example, skidding) while maintaining the economical operation of the heat engine 1.

Claims (2)

1. Способ регулирования электрической передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор переменного тока, связанные с тяговыми электродвигателями, измеряют положение рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают заданное положение рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя с измеренным положением рейки дозирующего органа, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжения тягового генератора переменного тока, отличающийся тем, что измеряют напряжения и токи нагрузки каждого тягового электродвигателя, по величинам напряжения и тока нагрузки каждого тягового двигателя вычисляют величины мощности и производной мощности каждого тягового электродвигателя, при положительном знаке рассогласования заданного и измеренного положения рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя и отрицательном знаке производной мощности тягового электродвигателя величину производной мощности тягового электродвигателя нормируют и по полученному результату корректируют величину уставки напряжения соответствующего этому тяговому электродвигателю управляемого выпрямителя, по которой осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя.1. A method for regulating the electric transmission of a diesel locomotive, which consists in setting the speed of rotation of a heat engine driving a traction alternator connected with traction motors, measuring the position of the rail of the metering element of the fuel supply of the speed controller and load of the heat engine, corresponding to the current value of the frequency rotation of the heat engine, set the position of the rail of the metering element of the fuel supply of the speed regulator and the load of the heat engine in proportion to the given speed of rotation of the heat engine, compare the given position of the rail of the metering element of the fuel supply of the speed regulator and the load of the heat engine with the measured position of the rail of the metering element, the value of their mismatch is integrated by time and taken as the value of the voltage setting of the traction alternator, characterized in that the voltage and load currents of each traction motor are measured, from the voltage and load current values of each traction motor, the power values and the power derivative of each traction motor are calculated, with a positive sign of the mismatch of the specified and measured position of the metering element of the fuel supply of the speed controller and the load of the heat engine and the negative sign of the derivative of the traction motor power, the value of the power derivative of the traction motor the value of the voltage setting of the controlled rectifier corresponding to this traction motor is normalized and according to the obtained result, according to which phase control of the output voltage of the controlled rectifier is carried out. 2. Способ регулирования электрической передачи тепловоза по п. 1, отличающийся тем, что при положительном знаке рассогласования заданного и измеренного положения рейки дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя и отрицательной величине производной мощности хотя бы одного из тяговых электродвигателей запрещают увеличение величины уставки напряжения тягового генератора переменного тока.2. A method for regulating the electric transmission of a diesel locomotive according to claim 1, characterized in that with a positive sign of the mismatch between the specified and measured position of the rail of the metering element of the fuel supply of the speed controller and the load of the heat engine and a negative value of the derivative of the power of at least one of the traction motors, an increase in the setting value is prohibited voltage of the traction alternator.
RU2020106152A 2020-02-10 2020-02-10 Locomotive electric transmission control method RU2729865C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106152A RU2729865C1 (en) 2020-02-10 2020-02-10 Locomotive electric transmission control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106152A RU2729865C1 (en) 2020-02-10 2020-02-10 Locomotive electric transmission control method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729865C1 true RU2729865C1 (en) 2020-08-12

Family

ID=72086212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020106152A RU2729865C1 (en) 2020-02-10 2020-02-10 Locomotive electric transmission control method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2729865C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050116474A1 (en) * 1999-09-28 2005-06-02 Edelson Jonathan S. Electronically controlled engine generator set
RU2423251C1 (en) * 2010-05-13 2011-07-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") Method of adjusting diesel locomotive electric transmission
RU2534597C1 (en) * 2013-06-20 2014-11-27 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission
RU2621794C2 (en) * 2015-10-08 2017-06-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050116474A1 (en) * 1999-09-28 2005-06-02 Edelson Jonathan S. Electronically controlled engine generator set
RU2423251C1 (en) * 2010-05-13 2011-07-10 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") Method of adjusting diesel locomotive electric transmission
RU2534597C1 (en) * 2013-06-20 2014-11-27 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission
RU2621794C2 (en) * 2015-10-08 2017-06-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3982164A (en) Locomotive wheel slip control
US3997822A (en) Method of controlling locomotive wheel slip
US8988016B2 (en) System and method for traction motor control
US6758087B2 (en) Method, system and storage medium for determining a vehicle reference speed
US9209736B2 (en) System and method for traction motor control
US4463289A (en) Wheel slip control using differential signal
US4668872A (en) Electronic control system for a diesel engine, generator and electric motor power train
RU2179515C2 (en) Electric vehicle control device
RU2729865C1 (en) Locomotive electric transmission control method
RU2300470C1 (en) Method to control electric transmission of diesel locomotive
RU2454335C1 (en) Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission
RU2366583C1 (en) Method for control of diesel locomotive electric traction gear
RU2653351C1 (en) Method for regulation of electrical transmission of electric in mode of electric brake
RU2423252C1 (en) Method of adjusting diesel locomotive electric transmission
RU2432269C1 (en) Method of adjusting locomotive electrodynamic brake
RU2293031C1 (en) Method to control electrical transmission of diesel locomotive at braking
RU2534597C1 (en) Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission
RU2475379C1 (en) Microprocessor system for diesel locomotive traction generator voltage adjustment
RU2735305C1 (en) Method of diesel locomotive electric traction drive adjustment
RU2438886C2 (en) Method of adjusting diesel locomotive electric power transmission
RU2174919C1 (en) Diesel locomotive electric transmission control method
RU2423251C1 (en) Method of adjusting diesel locomotive electric transmission
RU2130389C1 (en) Diesel locomotive electrical transmission control method
Shardlow et al. DC motor control
RU2443579C1 (en) Vehicle traction generator microprocessor-based voltage control system