тяговый электропривод транспортного средства

Формула изобретения

Тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, и регуляторы токов возбуждения, отличающийся тем, что он снабжен диодными мостами, в диагонали постоянного тока которых включены обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, причем параллельно обмоткам возбуждения включены регуляторы токов возбуждения, при этом каждый преобразователь постоянного напряжения состоит из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, соединенных между собой в виде моста, диагональ постоянного тока которого с включенным в нее тормозным резистором и силовым полупроводниковым ключом подключена к входному LC-фильтру, в диагональ переменного тока преобразователя включены соединенные последовательно якорные обмотки тяговых электродвигателей, сглаживающий реактор, балластный резистор с контактором шунтирования и диагональ переменного тока диодного моста.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрическому транспорту и может быть использовано в тяговых электроприводах городского транспорта, а именно вагонов метрополитена, трамваев, троллейбусов.

Известен тяговый электропривод с дискретно-резисторным управлением, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, пуско-тормозные реостаты, регуляторы токов возбуждения тяговых электродвигателей и контакторную аппаратуру (см. В.Д. Тулупов. Эффективность электроподвижного состава с импульсным управлением// Железнодорожный транспорт. - 1994. - 4. - С.49. - Рис.5).

Данный тяговый электропривод имеет значительные потери энергии при пуске и торможении из-за наличия пуско-тормозных реостатов, невысокую надежность из-за наличия контакторной аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, и регуляторы токов возбуждения (см. В.Д. Тулупов. Эффективность электроподвижного состава с импульсным управлением// Железнодорожный транспорт. - 1994. - 4. - С.49-50. - Рис.6).

Данный тяговый электропривод не обеспечивает реостатное торможение и имеет невысокую надежность из-за наличия контакторной аппаратуры.

Предложенное изобретение позволяет реализовывать все виды электрического торможения, включая и реостатное, а также повысить надежность за счет уменьшения количества контакторных элементов.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является возможность осуществления электрического реостатного торможения, торможения противовключением, а также замещающего рекуперативно-реостатного торможения тяговых электродвигателей, что позволит расширить диапазон использования электрического торможения вплоть до полной остановки экипажа.

Указанный технический результат достигается тем, что тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, и регуляторы токов возбуждения, снабжен диодными мостами, в диагонали постоянного тока которых включены обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, причем параллельно обмоткам возбуждения включены регуляторы токов возбуждения, при этом каждый преобразователь постоянного напряжения состоит из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, соединенных между собой в виде моста, диагональ постоянного тока которого с включенным в нее тормозным резистором и силовым полупроводниковым ключом подключена к входному LC-фильтру, в диагональ переменного тока преобразователя включены соединенные последовательно якорные обмотки тяговых электродвигателей, сглаживающий реактор, балластный резистор с контактором шунтирования и диагональ переменного тока диодного моста.

На чертеже представлена принципиальная схема силовых цепей электропривода транспортного средства.

Тяговый привод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, имеющие якорные обмотки 1 и обмотки 2 возбуждения, преобразователи 3 постоянного напряжения и диодные мосты 4. Тяговые электродвигатели постоянного тока посредством преобразователей 3 постоянного напряжения через входной LC-фильтр 5 подключены к выводам 6 источника питания, причем количество тяговых двигателей в тяговом электроприводе транспортного средства может быть больше двух. Каждый преобразователь 3 постоянного напряжения выполнен в виде моста из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4. Диагональ а-б постоянного тока преобразователя 3, в которую включен тормозной резистор 7, соединенный последовательно с силовым полупроводниковым ключом 8, подключена к входному LC-фильтру 5. В диагональ в-г переменного тока преобразователя 3 включены последовательно соединенные якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей, сглаживающий реактор 9, балластный резистор 10 с контактором шунтирования 11 и диагональ д-е переменного тока диодного моста 4, состоящего из диодов 4.1, 4.2, 4.3, 4.4. В диагональ ж-з постоянного тока диодного моста 4 включены обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей, параллельно которым включен шунтирующий резистор 12 и регулятор тока возбуждения 13.

Тяговый электропривод транспортного средства работает следующим образом.

В режиме тяги замыкают контактор 11. Напряжение от источника питания на тяговые электродвигатели подают путем одновременного включения ключей 3.1 и 3.4 преобразователя 3, при этом ток замыкается по контуру: вывод 6 ("+") источника питания - входной LC-фильтр 5 - силовой полупроводниковый ключ 3.1 - диод 4.1 - обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей - диод 4.4 - контактор 11 - сглаживающий реактор 9 - якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей - силовой полупроводниковый ключ 3.4 - вывод 6 ("-") источника питания. Напряжение от источника питания снимают с тяговых электродвигателей путем выключения ключа 3.1, при этом ток замыкается по контуру: диод 4.1 - обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей - диод 4.4 - контактор 11 - сглаживающий дроссель 9 - якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей -силовой полупроводниковый ключ 3.4 - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.3 - диод 4.1. Тяговое усилие регулируют путем изменения соотношения времени подачи и времени снятия напряжения.

Для изменения направления вращения тяговых электродвигателей подачу и снятие напряжения осуществляют силовыми полупроводниковыми ключами 3.2 и 3.3.

В режиме реостатного торможения замыкают контактор 11. Затем размыкают силовые полупроводниковые ключи 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 преобразователя 3 и замыкают силовой полупроводниковый ключ 8. При этом тормозной ток замыкается по контуру: диод 4.2 - обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей - диод 4.3 - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.1 - тормозной резистор 7 - силовой полупроводниковый ключ 8 - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.4 - якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей - сглаживающий реактор 9 - контактор шунтирования 11 - диод 4.2. Затем силовой полупроводниковый ключ 8 размыкают, одновременно замыкая силовой полупроводниковый ключ 3.3. При этом тормозной ток замыкается по контуру: диод 4.2 -обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей - диод 4.3 - силовой полупроводниковый ключ 3.3 - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.4 - якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей - сглаживающий реактор 9 - контактор шунтирования 11 - диод 4.2. Тормозное усилие регулируют путем изменения соотношения времен включения и выключения силового полупроводникового ключа 8.

В режиме рекуперативного торможения размыкают контактор 11. Затем замыкают силовой полупроводниковый ключ 3.3. При этом ток замыкается по контуру: диод 4.2 - обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей - диод 4.3 - силовой полупроводниковый ключ 3.3 - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.4 - якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей - сглаживающий реактор 9 - балластный резистор 10 - диод 4.2. Затем силовой полупроводниковый ключ 3.3 размыкают. При этом ток замыкается по контуру: диод 4.2 - обмотки 2 возбуждения тяговых электродвигателей - диод 4.3 - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.1 - входной LC-фильтр 5 - вывод 6 ("+") источника питания - вывод 6 ("-") источника питания - обратный диод силового полупроводникового ключа 3.4 - якорные обмотки 1 тяговых электродвигателей - сглаживающий реактор 9 - балластный резистор 10 - диод 4.2. Тормозное усилие регулируют путем изменения соотношения времен включения и выключения силового полупроводникового ключа 3.3.

Регулирование поля тяговых электродвигателей при любом направлении вращения якорей тяговых электродвигателей как в режиме тяги, так и в режиме торможения осуществляют с помощью регулятора тока возбуждения 13 и шунтирующего резистора 12.