способ регулирования вспомогательного привода в аварийном режиме

Формула изобретения

Способ регулирования вспомогательного привода в аварийном режиме, заключающийся в том, что параметры выходного напряжения преобразователей собственных нужд, входящих в состав вспомогательного привода, при переходе из нормального в аварийный режим работы снижают до значений, при которых можно обеспечить без перегрузки питание максимально возможного количества потребителей энергии, отличающийся тем, что параметры выходного напряжения преобразователя собственных нужд снижают по превышении рабочим током или рабочей температурой элементов преобразователя собственных нужд порогового значения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования работы вспомогательного привода (ВП) транспортных средств в аварийных режимах, получающих питание от источника постоянного или переменного тока, состоящего, преимущественно, из нескольких преобразователей собственных нужд (ПСН), в условиях изменяющейся нагрузки ВП, способной превысить предельно допустимые значения.

Предпосылки создания изобретения.

На тяговом подвижном составе (ТПС) для формирования бортовой сети, например, напряжением 380 В трехфазного тока частотой 50 Гц применяются ПСН. Их нагрузкой являются, в частности, электродвигатели вентиляторов, насосов охлаждающей жидкости, компрессоров системы вспомогательного привода, потребители, предназначенные для обеспечения необходимых параметров микроклимата (печи, калориферы, кондиционеры) и прочее вспомогательное электрооборудование. С целью возможности резервирования электропитания на ТПС устанавливают, как правило, два ПСН или один двухканальный. Допустимы и другие конструктивные особенности. Таким образом, при выходе из строя одного из ПСН наступает аварийный режим работы ВП и другой ПСН питает все необходимые нагрузки. Однако дефицит свободного места в кузове ТПС и достаточно большие габариты ПСН зачастую не позволяют разместить в одной единице ТПС два равноценных, рассчитанных каждый на полную нагрузку собственных нужд ПСН, да и экономически это не целесообразно. Реально максимальная нагрузка ВП действует кратковременно и определяется целым рядом факторов (зима - лето, стоянка - тяга - выбег, загрузка тягового оборудования ТПС и т.д.). Поэтому применяют ВП не на полную мощность вспомогательных нужд, а на условно ограниченную. И здесь появляется задача для выбора оптимального способа регулирования ВП в аварийных режимах.

Известен способ регулирования привода постоянного напряжения электрической бортовой сети транспортного средства, с двумя регулировочными диапазонами напряжения, состоящий в том, что на один из преобразователей возлагают функции по регулированию напряжения в режиме частичной нагрузки (Заявка РФ №2000123548).

При таком способе регулирования каждый из преобразователей должен рассчитываться на полную нагрузку с учетом аварийного режима, что приведет к увеличению количества силовых элементов, а следовательно, к увеличению габаритов и стоимости преобразователей.

Известен способ регулирования ВП, состоящий в том, что вспомогательное оборудование объединяется в две питаемые от отдельных каналов ВП группы нагрузок - с регулируемыми или фиксированными на заданном уровне питающими напряжением и частотой. При аварийном режиме работы и выходе из строя одного из каналов к работающему исправному каналу подключаются дополнительно нагрузки исправного канала и обеспечивается работа с фиксированными значениями напряжения и частоты (Б.И.Хоменко, Г.И.Колпахчьян, И.В.Пехотский Вспомогательные транзисторные преобразователи для перспективного ЭПС//Электровозостроение: Сб. науч. тр. ОАО "Всеросс. н-и. и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ"). - Новочеркасск, 2003. - Т.45, с.184).

Такой способ характеризуется отсутствием четких критериев перехода на работу с фиксированными значениями выходных параметров (напряжения и частоты) при переходе ВП из нормального в аварийный режим работы. При этом любое снижение значений выходных параметров вспомогательного привода ограничивает характеристики основного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности является способ регулирования ВП, состоящий в том, что выходные параметры ПСН при переходе в аварийный режим работы, снижают таким образом, чтобы максимально возможное количество потребителей питания не смогли вызвать перегрузку этого преобразователя (Система вспомогательного привода электровоза двойного питания типа ЭП10/ А.И.Лещев, С.С.Матекин и др., Электровозостроение, т.42, стр.37-44).

При указанном способе регулирования на выходе преобразователя, например, вместо напряжения 380 В частотой 50 Гц вырабатывается напряжение около 340 В частотой 45 Гц. Данный способ обеспечивает работу электровоза в аварийном режиме. При этом уменьшается тяговая мощность (снижается мощность ВП, а значит потери в тяговом оборудовании отводятся хуже) и снижается производительность устройств обеспечения микроклимата в кабине машиниста. Причем эти эксплуатационные ограничения действуют на весь период работы в аварийном режиме.

Задачей изобретения является разработка способа регулирования ВП, обеспечивающего повышение эксплуатационных характеристик ТПС в аварийном режиме работы.

Поставленная задача достигается тем, что в способ регулирования вспомогательного привода в аварийном режиме, заключающийся в том, что параметры выходного напряжения преобразователей собственных нужд, входящих в состав вспомогательного привода, при переходе из нормального в аварийный режим работы, снижают, до значений, при которых можно обеспечить без перегрузки питание максимально возможного количества потребителей энергии, вводится дополнительное условие, согласно которому параметры выходного напряжения преобразователя собственных нужд снижают по превышении рабочим током или рабочей температурой элементов преобразователя собственных нужд порогового значения.

Положительный эффект изобретения проявляется в том, что предлагаемое техническое решение позволяет, в отличие от прототипа, обеспечивать более широкое использование эксплуатационных возможностей ТПС в аварийных режимах работы ВП - увеличение времени работы потребителей ПСН с полной нагрузкой в аварийном режиме.

На чертежах показано:

на фиг.1 - предлагаемая блок-схема алгоритма реализации способа регулирования вспомогательного привода в аварийном режиме;

на фиг.2 - структурная схема системы регулирования ВП.

Способ регулирования ВП в аварийном режиме работы реализуют алгоритмом, приведенным на фиг.1. После запуска ВП (блок 1) происходит инициализация работоспособности ПСН. В начале опрашивают один из ПСН (блок 2) и в случае его неисправности для второго ПСН или второго канала начинают аварийный режим работы (блок 3). Аварийный режим работы для любого из ПСН или его канала расценивают как аварийный режим всего ВП (блок 6), после чего сравнивают текущее значение тока нагрузки и текущее значение температуры элементов ПСН с пороговым. В случае превышения током ПСН порогового значения (блок 7) происходит переход на пониженное напряжение и пониженную частоту питания двигателей нагрузки, соответствующее аварийному режиму U:=U_А, f:=f_А (блок 9). После некоторого ожидания происходит циклическое повторение опроса состояния ПСН (блок 2).

В случае превышения температурой элементов ПСН порогового значения (блок 8) происходит переход на регулирование с пониженными параметрами выходного напряжения - пониженным эффективным значением напряжения U_A и пониженной частотой f_А (блок 9). После некоторого ожидания также происходит циклическое повторение опроса состояния ПСН (блок 2).

Аналогично выполняют контроль состояния второго ПСН (блок 4) и в случае его неисправности для первого ПСН или первого канала начинают аварийный режим его работы (блок 5) с последующим переходом всего ВП в аварийный режим (блок 6).

При отсутствии аварийного режима работы ВП (оба ПСН или канала работают) (блок 2 и блок 4) происходит подтверждение нормального режима U:=U_H; f:=f_Н (блок 11), после чего процесс диагностики состояния циклически повторяют.

Способ реализуют устройством, представленным на фиг.2.

Устройство, реализующее предлагаемый способ регулирования (фиг.2), работает следующим образом. Сигналы в соответствии с заданными алгоритмами поступают с блока микропроцессорного контроллера (блок 12) на блок формирователей (блок 13) сигналов управления, которые поступают на управляющие электроды силовых полупроводниковых приборов каждого из ПСН, соответственно ПСН1 (блок 14) и ПСН2 (блок 15). Последние получают питание от высоковольтного источника питания (блок 16) через силовые контакты (блок 17) и (блок 18). Контакты, кроме оперативного назначения, могут использоваться для отключения соответствующего ПСН в аварийном режиме по команде с блока дискретного ввода (блок 19). Сигналы о величине тока ПСН считываются датчиком тока каждого ПСН соответственно (блоки 20 и 24). Температуру нагрева элементов ПСН контролируют датчиками температуры нагрева (блок 21) и (блок 22). Информация с датчиков поступает в блок обработки сигналов (блок 23), с выхода которого в цифровом виде передается в блок микропроцессорного контроля (блок 12).

Таким образом, предлагаемый способ регулирования вспомогательного привода в аварийном режиме позволяет повысить эксплуатационную готовность ТПС в аварийном режиме с обеспечением надежной защиты ПСН, а также исключить необоснованное снижение нагрузки в аварийном режиме.

Предлагаемое изобретение может найти применение в системах вспомогательного привода транспортных средств, использующих несколько преобразователей собственных нужд, в том числе резервирующих друг друга.