RU2778097C1 - Method for weakening the field of traction collector motor of ac electric locomotive and device for its implementation - Google Patents
Method for weakening the field of traction collector motor of ac electric locomotive and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778097C1 RU2778097C1 RU2022108151A RU2022108151A RU2778097C1 RU 2778097 C1 RU2778097 C1 RU 2778097C1 RU 2022108151 A RU2022108151 A RU 2022108151A RU 2022108151 A RU2022108151 A RU 2022108151A RU 2778097 C1 RU2778097 C1 RU 2778097C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power switch
- inductance
- diode
- output
- field
- Prior art date
Links
- 230000003137 locomotive Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003313 weakening Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с коллекторными тяговыми двигателями пульсирующего тока.The invention relates to the field of railway transport and can be applied to vehicles with commutator pulsating current traction motors.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время на всех отечественных электровозах переменного тока применяются системы ослабления поля (ОП) тягового электродвигателя (ТЭД) не соответствующие современным требованиям по энергоэффективности. Для организации тяжеловесного движения поездов и повышения технической скорости требуется повышать типовую мощность электровоза для создания необходимой силы тяги, при которой возникают дополнительные потери в тяговой сети. В связи с этим задача совершенствования системы ОП ТЭД является актуальной, так как позволит повысить энергетические показатели электровоза.Currently, all domestic AC electric locomotives use field weakening systems (FS) of the traction motor (TED) that do not meet modern energy efficiency requirements. To organize the heavy traffic of trains and increase the technical speed, it is required to increase the typical power of the electric locomotive to create the necessary traction force, at which additional losses occur in the traction network. In this regard, the task of improving the OP TED system is relevant, as it will improve the energy performance of the electric locomotive.
Существуют электровозы переменного тока, имеющие многозонный тиристорный выпрямительно-инверторный преобразователь, подключенный к коллекторным тяговым двигателям, при этом для увеличения скорости предусмотрены три дополнительных ступени ослабления поля, которые реализуются путем подключения резисторов ослабления поля параллельно обмотке возбуждения тягового двигателя и индуктивного шунта, предназначенного для исключения бросков тока и облегчения условий коммутации ТЭД при включении режима ослабления поля, колебаниях напряжения в контактной сети или его восстановлении после кратковременного снятия [Электровоз ВЛ85: Руководство по эксплуатации / Тушканов Б. А., Пушкарев Л.А., Позднякова Л.А. и др. - М.: Транспорт, 1992. - 480 с.]. В настоящее время данное устройство применяется на всех отечественных электровозах переменного тока [Электровоз магистральный 2ЭС5К (ЗЭС5К). Руководство по эксплуатации. Книга 1. Описание и работа. Электрические схемы. ОАО «ВЭлНИИ», 2006 г., 339 с.].There are AC electric locomotives that have a multi-zone thyristor rectifier-inverter converter connected to collector traction motors, while three additional stages of field weakening are provided to increase speed, which are implemented by connecting field weakening resistors in parallel with the excitation winding of the traction motor and an inductive shunt designed to eliminate current surges and facilitating the conditions for switching TED when the field weakening mode is turned on, voltage fluctuations in the contact network or its restoration after a short-term removal [VL85 electric locomotive: Operation manual / Tushkanov B.A., Pushkarev L.A., Pozdnyakova L.A. and others - M.: Transport, 1992. - 480 p.]. Currently, this device is used on all domestic AC electric locomotives [Mainline electric locomotive 2ES5K (ZES5K). Manual.
Недостатком такого способа является то, что значительная мощность рассеивается на резисторах, что обуславливает сравнительно низкий КПД в режиме ослабления поля.The disadvantage of this method is that a significant power is dissipated in the resistors, which leads to a relatively low efficiency in field weakening mode.
Существует выпрямительно-инверторный преобразователь [Патент на изобретение № RU 2322749 С1. Заявка №2006140957/09 от 20.11.2006, опубликовано: 20.04.2008, Бюл. №11], в котором параллельно выходу выпрямительно-инверторного преобразователя и тягового двигателя в режиме тяги подключен шунтирующий диод, повышающий коэффициент мощности. Недостатком такого решения является то, что возможность повышения энергоэффективности ОП ТЭД не реализуется.There is a rectifier-inverter converter [Patent for invention No. RU 2322749 C1. Application No. 2006140957/09 dated 11/20/2006, published: 04/20/2008, Bull. No. 11], in which a shunt diode is connected in parallel with the output of the rectifier-inverter converter and the traction motor in the traction mode, which increases the power factor. The disadvantage of this solution is that the possibility of improving the energy efficiency of OP TED is not realized.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является устройство ослабления магнитного поля тягового электродвигателя электровоза переменного тока [Патент на изобретение № RU 2700243 С1. Заявка №2018144993 от 19.12.2018, опубликовано: 13.09.2019, Бюл. №26], в котором для шунтирования поля применен IGBT транзистор. Недостатком такого способа является достаточно низкий коэффициент мощности, который можно повысить.Closest to the claimed solution in terms of essential features and the achieved result is a device for weakening the magnetic field of the traction electric motor of an AC electric locomotive [Patent for invention No. RU 2700243 C1. Application No. 2018144993 dated 12/19/2018, published: 09/13/2019, Bull. No. 26], in which an IGBT transistor is used to shunt the field. The disadvantage of this method is a rather low power factor, which can be improved.
Общим техническим результатом применения предлагаемого способа ослабления поля и устройства для его реализации является повышение КПД и коэффициента мощности электровоза переменного тока с коллекторным тяговым приводом.The general technical result of applying the proposed method of field weakening and the device for its implementation is to increase the efficiency and power factor of an AC electric locomotive with a collector traction drive.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Предлагаемый способ ослабления поля коллекторного тягового двигателя электровоза переменного тока заключается в том, что часть энергии обмотки возбуждения передается и накапливается в индуктивности, включенной последовательно с силовым ключом, который включен на интервале времени от 1 мс после перехода сетевого напряжения через ноль до 9 мс полупериода сетевого напряжения, а при отключении ключа, на интервале от 9 мс до окончания полупериода сетевого напряжения и до 1 мс после перехода сетевого напряжения через ноль, передается на выход выпрямительно-инверторного преобразователя.The proposed method for weakening the field of the collector traction motor of an AC electric locomotive consists in the fact that part of the energy of the field winding is transferred and accumulated in the inductance connected in series with the power switch, which is switched on in the time interval from 1 ms after the mains voltage passes through zero to 9 ms of the half-cycle of the mains voltage, and when the key is turned off, in the interval from 9 ms before the end of the half-cycle of the mains voltage and up to 1 ms after the mains voltage passes through zero, it is transmitted to the output of the rectifier-inverter converter.
Устройство, реализующее предлагаемый способ ослабления поля коллекторного тягового двигателя электровоза переменного тока может быть выполнено из входного диода, подключенного анодом к положительному выводу обмотки возбуждения, индуктивности, подключенной к катоду входного диода, силового ключа, подключенного к индуктивности и отрицательному выводу обмотки возбуждения, выходного диода, подключенного анодом к узлу соединения индуктивности и силового ключа, а катодом - к положительному выводу выпрямительно-инверторного преобразователя, шунтирующего диода, подключенного анодом к узлу соединения силового ключа и отрицательного вывода обмотки возбуждения, а катодом - к узлу соединения индуктивности, силового ключа, и анода выходного диода, а также системы управления силовым ключом.A device that implements the proposed method for weakening the field of a collector traction motor of an AC electric locomotive can be made of an input diode connected by the anode to the positive terminal of the excitation winding, an inductance connected to the cathode of the input diode, a power switch connected to the inductance and the negative terminal of the excitation winding, an output diode , connected by the anode to the connection node of the inductance and the power switch, and by the cathode - to the positive terminal of the rectifier-inverter converter, shunt diode connected by the anode to the connection node of the power switch and the negative output of the excitation winding, and by the cathode - to the connection node of the inductance, power switch, and output diode anode, as well as power switch control system.
Предлагаемый способ и устройство для его реализации позволят повысить КПД и коэффициент мощности электровоза переменного тока с коллекторным тяговым приводом.The proposed method and device for its implementation will increase the efficiency and power factor of an AC electric locomotive with a collector traction drive.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема силовых цепей электровоза в режиме тяги по заявляемому способу ослабления поля.In FIG. 1 shows a functional block diagram of the power circuits of an electric locomotive in the traction mode according to the claimed method of field weakening.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы формирования импульсов управления ключом 7.In FIG. 2 shows the timing diagrams of the formation of control pulses of
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Устройство для реализации способа ослабления поля, подключенное к коллекторному тяговому электродвигателю электровоза в режиме тяги показано на фиг. 1. Выпрямительно-инверторный преобразователь электровоза 1 запитывается от тягового трансформатора 2, в свою очередь запитанного от сети переменного тока напряжением 25 кВ через токоприемник 12. К выходу выпрямительно-инверторного преобразователя подключен тяговый двигатель, состоящий из якоря 3 и обмотки возбуждения 4. Устройство, подключенное к обмотке возбуждения коллекторного тягового двигателя, состоит из входного диода 5, подключенного анодом к положительному выводу обмотки возбуждения 4, индуктивности 6, подключенной к катоду входного диода 5, силового ключа 7, подключенного к индуктивности 6 и отрицательному выводу обмотки возбуждения 4, выходного диода 9, подключенного анодом к узлу соединения индуктивности 6 и силового ключа 7, а катодом - к положительному выводу выпрямительно-инверторного преобразователя 1, шунтирующего диода 10, подключенного анодом к узлу соединения силового ключа 7 и отрицательного вывода обмотки возбуждения 4, а катодом - к узлу соединения индуктивности 6, силового ключа 7, и анода выходного диода 9, а также системы управления силовым ключом 8.The device for implementing the method of field weakening connected to the collector traction motor of the electric locomotive in the traction mode is shown in Fig. 1. The rectifier-inverter converter of an
Техническим результатом использования устройства является возможность выполнения способа ослабления поля.The technical result of using the device is the possibility of performing a field weakening method.
В качестве силового ключа 7 может использоваться IGBT транзистор. Техническим результатом является возможность исполнения устройства на современной электронной базе.An IGBT transistor can be used as a
Между узлом соединения катода входного диода 5, индуктивности 6 и узлом соединения отрицательного вывода обмотки возбуждения 4, силового ключа 7, анода шунтирующего диода 10 может быть подключен конденсатор 11 для улучшения переходных процессов.Between the connection node of the cathode of the
Техническим результатом является увеличение надежности устройства.The technical result is to increase the reliability of the device.
Для работы схемы может быть использован следующий алгоритм, проиллюстрированный на фиг. 2.The following algorithm, illustrated in FIG. 2.
Система управления силовым ключом 8 замыкает ключ на интервале времени от 0 мс до 1 мс и размыкает его на интервале от 9 мс до 10 мс полупериода сетевого напряжения после перехода сетевого напряжения через ноль при частоте сети 50 Гц.The power
На интервале времени замкнутого ключа 7 ток обмотки возбуждения 4 частично шунтируется через цепь входного диода 5, индуктивность 6, силового ключа 7, а энергия - накапливается в индуктивности 6. При размыкании ключа на интервале времени от 9 мс до окончания полупериода сетевого напряжения и до 1 мс после перехода сетевого напряжения через ноль, ток индуктивности через выходной диод 9 передается на выход выпрямительно-инверторного преобразователя 1. Шунтирующий диод 10 предназначен для увеличения коэффициента мощности схемы путем недопущения отрицательного напряжения на выходе выпрямительно-инверторного преобразователя.On the time interval of the closed
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2778097C1 true RU2778097C1 (en) | 2022-08-15 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444448C1 (en) * | 2010-08-18 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Electric locomotive drive with serial and mixed excitation of traction motors |
RU2464697C2 (en) * | 2010-10-27 | 2012-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Method to increase power coefficient and device for its realisation |
EP3229365A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-11 | ALSTOM Transport Technologies | Control device for controlling at least one dc-machine of a railway vehicle |
RU2700243C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-09-13 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for attenuation of magnetic field of traction electric motor of ac electric locomotive |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444448C1 (en) * | 2010-08-18 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Electric locomotive drive with serial and mixed excitation of traction motors |
RU2464697C2 (en) * | 2010-10-27 | 2012-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Method to increase power coefficient and device for its realisation |
EP3229365A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-11 | ALSTOM Transport Technologies | Control device for controlling at least one dc-machine of a railway vehicle |
RU2700243C1 (en) * | 2018-12-19 | 2019-09-13 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Device for attenuation of magnetic field of traction electric motor of ac electric locomotive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6867561B1 (en) | Electrical machine | |
US6121749A (en) | Variable-speed drive for single-phase motors | |
JP6253850B2 (en) | AC rotating electrical machine control device | |
CN110063000A (en) | Dc voltage changer and its operation method | |
CN108701556B (en) | DC voltage switch | |
EP2677621B1 (en) | AC-DC single phase controlled reversible converter with low loss snubber | |
RU2778097C1 (en) | Method for weakening the field of traction collector motor of ac electric locomotive and device for its implementation | |
EP2940846A1 (en) | A method of initiating a regenerative converter and a regenerative converter | |
RU2475374C2 (en) | Method of increasing power factor in regenerative braking of ac electric locomotive and device to this end | |
CN103904963A (en) | Direct-current brushless motor and control circuit | |
JP4922631B2 (en) | Single-phase induction motor using magnetic energy regenerative current switch | |
CN112918290B (en) | Hardware multiplexing type vehicle-mounted charger with electrical isolation characteristic and application thereof | |
US10298218B2 (en) | Method and device for controlling an electrical or electronic switching element | |
CN114747113A (en) | Charging device and method for operating a charging device | |
CN114336523A (en) | Active short circuit control method, motor controller and motor control system | |
CN101127486A (en) | Power supply circuit and control method thereof | |
CN112119576A (en) | Voltage supply device with intermediate circuit, converter and brake chopper | |
JPS62193595A (en) | Simultaneous regenerative circulation type current source inverter for driving ac motor | |
RU2384424C2 (en) | Traction drive | |
CN214707567U (en) | DC demagnetization power supply for motor rotor | |
KR830003965A (en) | Control Regenerative DC Power | |
CN220087158U (en) | Four-quadrant frequency converter and electronic equipment | |
RU2700243C1 (en) | Device for attenuation of magnetic field of traction electric motor of ac electric locomotive | |
CN215733441U (en) | Hybrid direct current breaker | |
SU1050078A1 (en) | Device for pulse control of electric motor speed |