Тяговый электропривод переменного тока

Тяговый электропривод переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является улучшение энергетических и динамических показателей, уменьшение пульсаций вращающего момента. С этой целью в тяговый электропривод введены датчики ЭДС генератора и электромеханических преобразователей вентильных электродвигателей, а выводы якорных обмоток вторых 4р Ш/-ПО - люсньк и первых 4д т -полюсных электрических машин соединены соответственно с анодными входами и выходами непосредственного преобразователя частоты. Выводы якорных обмотокпервых 4р т -полюсных и 4р 1п -полюсных электрических машин подключены соответственно к катодным входам и выходам непосредственного тфеобразователя частоты. Управление каждьм непосредственным преобразователем частоты осуществляется соответствующей системой управления с входами задания углов запаздывания и опережения. Регулирование по амплитуде и фазе напряжения, подводимого к вентильным электродвигателям, осуществляется с помощью амплитудно-фазовых регуляторов . Индукторные машины устраняют льсации кавдого вентильного двигателя , обусловленные фазовым регулированием напряжения генератора и фазовым регулированием ЭДС электромеханических преобразователей вентиль-- ных двигателей. 6 ил. с S (Л с ел

союз советских социалистичесних

РЕСПУБЛИК

yg 4 Н 02 P 6/02 р р,еьзц ю "

Г И

БЙЬ ИО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3918026/24-07 (22) 19.06.85 (46) 07.01.89. Бюл. К= (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт злектромашиностроения (72) Р.К.Евсеев, В.Г.Иванов и А.С.Сазонов (53) 62-83:621.316 ° 718.5(088.8) (56) Патент ФРГ Р 1763894, кл. Н 02 К 49/02.

Авторское свидетельство СССР

Р 1356134, кл. Н 02 К 29/06, 01.04.85. (54) ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕН-.

НОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение энергетических и дина мических показателей, уменьшение пульсаций вращающего момента. С этой целью в тяговый электропривод введены датчики ЭДС генератора и электромеханических преобразователей . вентильных электродвигателей, а вы Ь

„,Я0„„1450О64 А1 воды якорных обмоток вторых 4р4 йц-по» люсных и первых 4п шуполюсных элект-. рических машин соединены соответственно с анодными входами и выходами непосредственного преобразователя частоты. Выводы якорных обмоток-=первых 4р, m,-ïîëþñíûõ и 4р ш -полюсных электрических машин подключены соответственно к катодным входам и выходам непосредственного преобразователя частоты. Управление каждьм непосредственным преобразователем частоты осуществляется соответствующей системой управления с входами задания углов запаздывания и опережения.

Регулирование по амплитуде и фазе напряжения, подводимого к вентильным электродвигателям, осуществляется с помощью амплитудно-фазовых регуляторов. Индукторные машины устраняют пульсации каждого вентильного двигателя, обусловленные фаэовым регулированием напряжения генератора и фазовым регулированием ЭДС электромеханииеских преобразователей вентиль-. ных двигателей. 6 ил.

1450064

Изобретение относится к электротехнике, 1 онкретно к регулируемым электрическим машинам переменного тока транспортных средств при работе их от преобразователя частоты с непосредственной связью.

Цель изобретения — улучшение энергетических и динамических показателей, и уменьшение пульсаций враща1о, щего момента.

На фиг. 1а,б представлена принципиальная электрическая схема тягового электропривода переменного тока при включении 4р,m, — полюсных и

4p m -полюсных электрических машин; на фиг. 3 и 4 - то же, при включении

4р, 11, вЂ,пол1осных электрических машин, на фиг. 5 и б — то же, при включении

4p

Тяговый электропривод переменного тока содержит 2р, -полюсный m, -фазный ,генератор 1 (фиг ° 1 и 2) переменного тока и и вентильных электродвигате1 ,лей, каждый иэ которых выполнен на 25

: базе 2р -полюсного, ш -фазного электромехнического преобразователя .2 с непосредственным преобразователем 3 частоты с катодными и анодными входами и выходами, управляющий

:,,вход которого подключен к выходу

Ф 1 системы 4 управления с входами Ug

U для регулирования углов запаздывания и опережения. На валу каждого электромеханического преобразователя 2 установлен датчик 5 частоты и фазы, выход которого соединен с системой 4 управления непосредственного преобразователя 3 частоты. Якорные обмотки гененератора

1 подключены к входам датчика б частоты и фазы, выход которого соединен с системами управления всех непосредственных преобразователей частоты. На валу генератора 1 переменного тока установлены 2п 4р, m, †ïîëþñные электрические машины 7.1 и 7.2, на валу каждого электромеханического преобразователя установлены роторы двух 4pzm — полюсных электрических машин 8, l и 8.2. Каждая электрическая машина 7.1, 7.2, 8.1 и 8.2 снабжена одкофазной секцио11ированной обмоткой 9 и однофазной обмоткой 10 возбуждения. Каждая обмотка 10 возбуждения электрических машин 7.1 и

7.2 подключена к соответствующему выхо;ному каналу амплитудно-фазового регулятора 11, первый вход которого соединен с входом угла запаздывания системы 4 управления. Второй вхоц регулятора 11 соединен с вьгходом датчика ЭДС 12 reHepaTopa 1 11åðåìåííîro тока. Одноимснные секции якорных обмоток 9 электрических машин 7.1 и

7,2 соединены между собой последовательно-согласно и их общие точки соединены с якорными обмотками генератора 1. Выводы якорных обмоток 9 электрических машин 7.1 и 7.2 соединены соответственкд с катодными и аноцными входами непосредственного преобразователя частоты 3 соответствующего электромеханического преобразователя. Обмоткч 10 возбуждения электрических машин 8.1 Ei 8,2 соединены с выходными каналами соответствующеrо амплитудно-.фазíого регулятора .12, первый вход которого соединен с входом Ug, угла опережения системы

1 управления, а второй вход — c выходам датчика ЭДС 13 элгктромехакического преобразователя. Одноименные секции якорных обмоток 9 электрических машин

8,1 и 8.2 соединены между собой r1ocледовательно-согласно, их общие точки подключены к якорным обмоткам соответствующего электромеханического преобразователя, а выводы якорных обмоток 9 электрических машин 8,1 и

8.2 соединены соответственно с катодными и анодными в61хоцаь;п4 непосрелст венного преобразователя 3 частоты.

Тяговый электропривод работает следу1ощим образом.

Напряжение каждого электромеханического преобразователя 2 и его час1 тота вра1цения при неизменных токах возбуждения и нагрузки определяются, в основном, величиной напряжения геНРрВТорВ. 1, углами запаздывания включения g„ и опережения,6,1 . Величина и частота напряжения генератора 1, приводимого во вращение двигателем внутреннего сгорания (ДВС),. в общем случае являются переменньп"1 величинами. Кроме того, уг161 запаздывания о. 11 и опережения 9„ каждого тягового вентильного электродвигателя также отлича1отся друг от друга, Эквивалентный выпрямленнь1й ток вектильного двигателя кроме гостоянкой составляющей содержит переменную составляющую,частота основной гармоники которой в

2m раз выше частоты напряжений reкератора 1, обусловленную пульсациями выпрямленного напряжения генератора, 1450 и иеременнун составляющую, частота основной гармоники которой в 2ш раз выше частоты ЭДС электромехнического преобразователя 2, обусловленную пульсациями выпрямленной ЭДС, где ш,,ш число фаз генератора 1 и электромеханического преобразователя 2 соответственно.

Включение 4р, m, — ïoëþcíûõ электрических машин позволяет ограничивать пульсации выпрямленного напряжения генератора 1, обусловленные фазовым регулированием напряжения генератора.

Амплитуда и фаза основной гармоники пульсаций изменяются при регулирова. нии угла запаздывания oL, причем изменение амплитуды происходит согласно выражению

Е,« = (3) а фаза .соотношением !

10 (4) arctg Вг /® «

Амплитуда результирующей ЭДС

15.электрических машин 7.1 и 7.2 опреде ляется величиной управляющего напряжения Бр и ЭДС вращения электромеханического преобразователя, а фаза— управляющим напряжением U . Управление амплитудно-фазовым регулятором

11 со стороны генератора 1 каждого вентильного двигателя осуществляется сигналом, поступающим от системы управления 4 (U ) и сигналом датчика

25 ЭДС 9 генератора 1 переменного тока, 2

dna

% Uä cosot .èý до гулятором со стороны электромехани ческого преобразователя 2 осуществляется сигналом управления от системы

Зо 4 управления (Up„) данного двигателя и сигналом датчика ЭДС 13 электромеханического преобразователя.

В случае, когда необходимо при фазовом регулировании напряжения генератора 1 поддерживать угол опережения Р« тяговых вентильных двигателей постоянным 4р ш -полюсные машины могут быть исключены (фиг. 3 и 4), Регулирование в этом случае

40 осуществляется амплитудно-фазовым регулятором 11 по сигналам Ug и сигналам, поступающим с датчиков б и 9.

В этом случае ограничиваются пульсации выпрямленного напряжения генера45 тора 1, обусловленные фазовым регули-. рованием напряжения генератора. Амп(2) U = bE яапа(«, ьи« где Бд — выпрямленное напряжение генератора, при о(„ = О, К вЂ” число пульсаций за период частоты напряжения генератора 1 °

В первом приближении зависимость амплитуды основной гармоники пульсаций от угла запаздывания o(можно представить в виде где b — постоянный коэффициент;

Е, — ЭДС вращения генератора. При регулировании М„ от нуля до

2Т/3 эл. град. частоты напряжения генератора 1 фазовый сдвиг основной гармоники пульсаций составит 4m,а /3, что при m = 3 составит два периода частоты основной гармоники пульсаций.

Для ограничения пульсаций напряжения каждого вентильного двигателя, обусловленных фаэовым регулированием напряжения генератора 1, вводится результирующая ЭДС двух дополнительных электрических машин 7.1 и 7.2, противофазная основной гармонике пульсаций напряжения. Индукторы этих двух электрических машин 7.1 и 7.2 закреплены на валу генератора 1 и сдвинуты друг относительно друга на

«/2 эл. град,, а одноименные якорные обмотки соединены последовательно и согласно. В однофазных якорных обМотках наводятся синусоидальная и

064 косинусоидальная составляющие резун ьтирующей ЭДС, частота которой соответствует частоте основной гармоники пульсаций. Амплитуда результирующей

ЭДС определяется выражением а управление амплитудно-фазовым релитуда и фаза основной гармоники пульсации при регулировании угла запаздывания oL изменяются в соответствии с выражением (1), а ампли,туда и фаза результирующей ЭДС вЂ” выражениями (3) и (4) .

При изменении амплитуд ЭДС первой дополнительной индукторной машины по синусоидальному закону, а второй дополнительной индукторной машины по косинусоидальному закону получают результирующую ЭДС с постоянной ампб4 6

Амплитуда основной гармонии пульсаций определяется выражением {5) .

Формула изобретения

1,г

< E cosP»

35

Е, = bE siné

При регулировании от нуля

45 ,до Т /3 эл. град. частоты напряжения электромеханического преобразователя фазовый сдвиг основной гармоники пульсаций составит 2m i /3, что при

m< = 3 составит период частоты основной гармоники пульсаций.

При амплитудном регулировании напряжения генератора 1 путем изменения тока возбуждения могут быть исключены 4р m -полюсные электрические ма4 (55 шины. В этом случае ограничиваются пульсации выпрямленной ЭДС электромеханическопо преобразователя, обусловленные ее фазовым регулированием.

5 14500 литудой и регулируемой фазой в широких пределах.

Амплиткда ЭДС электрических мавин

7,1 и 7.2 регулируется изменением тока возбуждения в обмотках возбуж.дения.

Синусоидальную и косинусоидальную составляющие результирующей ЭДС в якорных обмотках электрических ма.;шин 7.1 и 7..2 можно получить при вы полнении их индукторов без пространственного сдвига, но с пространственным сдвигом их якорных обмоток друг относительно друга на Г/2 эл. град. При включении 4р m -полюсных электрических машин ограничиваются пульсации выпрямленной ЭДС электромеханического преобразователя 2, обусловленные фазовым регулированием 20, ЭДС электромеханического преобразова теля 2, амплитуда основной гармоники которых определяется соотношением

1 + k2tF, l3„x где Š— выпрямленная противоЭДС электромеханического преобразователя 2 при P„ =0, ЗО

В первом приближении закон изме-. нения амплитуды основной гармоники пульсаций от угла опережения и мож1-6 но представить в виде где Ь вЂ” постоянный коэффициент, Е - ЭДС вращения электромеханического преобразователя 2 рассматриваемого вентильного двигателя.

Тяговый электропривод переменного тока, содержащий 2р, -полюсный m,— фаэный генератор переменного тока с датчиком частоты и фазы напряжения якорной обмотки и и-вентильные электродвигатели, каждый иэ которых выполнен на базе 2р -полюсного тп -фазного электромеханического преобразователя с датчиком частоты и фазы наего валу и непосредственным преобразователем частоты с анодными и катодными входами и выходами,2п 4р, m,— полюсные и 2п 4р ш "полюсные электрические машины, каждая из которых снабжена обмоткой возбуждения, подключенной к соответствующему выходному, каналу амплитдудно-фазового регулятора, и однофазной секционированной якорной обмоткой, а роторы 2п укаэанных машин жестко соединены соответственно с ротором упомянутого генератора переменного тока и с роторами указанных электромеханических преобразователей, при этом магнитные системы соответствующих пар электрических машин сдвинуты между собой на Т/2 эл. град, одноименные секции якорных обмоток этих пар электрических машин соединены последовательно согласно, при этом выводы секции якор ной обмотки одной из 4р, m,-полюсной электрической машины подключены к катодным входам непосредственного преобразователя частоты, катодные выходы которого соединены с выводами секций якорной обмотки одной из

4р ш -полюсной электрической машины, системы управления непосредственными преобразователями частоты, каждая из которых снабжена входами для регулирования углов запаздывания и опережения, первый из которых подключен к первому, входу ампдитудно-фазового регулятора 4p„ mi"ïîëtoñíûõ электрических машин, а второй — к первому входу амплитудно-фазового регулятора

4р„ш полюсных электрических машин, и два входа, соепиненных соответственно с выходами датчиков частоты и фазы генератора и одного из электромеханических преобразователей, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це ; лью улучшения энергетических и динамических показателей, уменьшения

7 14500 пульсаций вращающего момента, выводы секций якорной обмотки вторых

4p m -полюсных электрических машин и выводы секций якорной обмотки втоб рых 4р ш - полюсных электрических машин соединены соответственно с анодными входами и выходами непосредственного преобразователя частоты . упомянутого электромеханического преобразователя, выводы секций якорной обмотки первых 4р,m,-полюсных электрических машин и выводы секций якорной обмотки первых 4р ш -полюсных электрических машин соединены соответственно с катодными входами и выходами непосредственного преобразователя частоты упомянутого электроб4 8 механического преобразователя, а точки соединения секций якорных обмоток 4p

4р,m,-полюсных электрических машин, и датчики ЭДС электромеханических йреобразователей, каждый из которых выходом. соединен с вторым входом амплитудно-Фазового регулятора соответствующихх 4р ш -полюсных электрических машин.

1650064

1450064

Составитель А.Головченко

Техред М. Ходанич

Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Ворович

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 6973/52 Тираж 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5