Спосіб підвищення енергетичних показників електровозів змінного струму з віп на igbt транзисторах (модулях) за критерієм споживання максимально активної потужності


H02P27/06 - Управління або регулювання електричних двигунів, генераторів, електромашинних перетворювачів; управління трансформаторами, реакторами або дросельні котушки (конструкції пускових апаратів, гальм або інших керуючих пристроїв див. у відповідних підкласах, наприклад механічні гальма F16D, механічні регулятори швидкості G05D; змінні резистори H01C; пускові перемикачі H01H; системи для регулювання електричних або магнітних змінних величин з використанням трансформаторів, реакторів або дросельних котушок G05F; пристрої, конструктивно пов'язані з електричними двигунами, генераторами, електромашинними перетворювачами, трансформаторами, реакторами або дросельні котушки, див. у відповідних підкласах, наприклад H01F,H02K; з'єднання або управління

 

Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до перетворювальної техніки, і може бути використане на електрорухомому складі, одержуючому живлення від однофазної мережі змінного струму.

Відомий вживаний в даний час на електрорухомому складі, тиристорний багатозонний випрямні-інверторний перетворювач (ВІП) [1]. Перетворювач складається з набору тиристорних плечей, утворюють схему двухполупериодного мостового випрямляча, і підключений до тягових електродвигунів постійного струму. У такій схемі тиристор (плече) неможливо замкнути в довільний момент часу, що спільно з індуктивним характером навантаження (згладжуючий реактор (CP) і тяговий двигун (ТД)) призводить до того, що струм рухається щодо мережевої напруги. Основним недоліком такого перетворювача є досить низький коефіцієнт потужності, не більше 0,84.

Найбільш близьким аналогом (прототипом) є багатозонний випрямні-інверторний перетворювач і спосіб його управління, містить паралельні ключові мости, трансформатор з однієї або більше вторинними обмотками, діодного плече, утворюють схему двухполупериодного мостового випрямляча з м�ервичной мережі і датчик напруги первинної мережі, підключені до системи управління [2]. Кожне ключове кероване плече складається з послідовно включених діода і керованого електронного ключа, в якості якого може використовуватися транзистор IGBT (модуль). При зонно-фазовому керуванні ВІП, після моменту переходу напруги через нуль з допомогою керованих ключових плечей на електродвигун спочатку подається напруга з малої обмотки трансформатора, а через деякий час подається додаткове напруження з додаткової обмотки трансформатора, яке через деякий час знімається. Час включення і виключення додаткової обмотки трансформатора вибирають такими, щоб зсув струму мережі відносно напруги мережі на першій гармоніці мережевої частоти зменшити до нуля.

До переваг такого ВІП відноситься те, що в основі силової схеми використовуються IGBT транзистори (модулі), за допомогою яких можна здійснювати керування часом включення і виключення плечей ВІП, що в сукупності з викладеним способом управління дозволяє забезпечити більший коефіцієнт потужності порівняно зі штатним ВИП.

З недоліків можна виділити сам спосіб управління, нерегульована обмотка відкривається через деякий вр�а, викликаного індуктивним навантаженням. Закриття нерегульованої обмотки ТТ відбувається без урахування накопиченої електромагнітної енергії в ланцюга випрямленого струму, хоча найбільш повне використання цієї енергії дозволить максимально підтримати випрямлений струм на одному рівні, що підвищить коефіцієнт потужності.

Метою пропонованого винаходу є максимальне використання електромагнітної енергії, накопиченої ланцюга випрямленого струму, з урахуванням максимального використання активної потужності.

На Фіг.1 показаний режим роботи ВІП з пропонованим способом управління: uмережі- напруга мережі; uупр1- напруга управління плечей, що забезпечують роботу нерегульованої обмотки; uупр2- напруга управління плечей, що забезпечують роботу регульованої обмотки; VD - час, протягом якого працює додаткове розрядне діодного плече.

При реалізації такого способу управління випрямні-інверторним перетворювачем на IGBT транзисторах (модулях) забезпечується максимальне споживання активної потужності з мережі за рахунок того, що максимально компенсується індуктивне навантаження.

Відкриття плечей ВІП, що забезпечують роботу нерегульованої обмотки ТТ (напринапряжения), на 2, 3, 4-й зонах здійснюється кожен напівперіод напруги в момент ωt=0 ел. град., виключення ж нерегульованої обмотки проводиться одночасно з вимиканням регульованої обмотки ТТ (наприклад, обмотка a1-1 при роботі ВІП на 2-й зоні) в момент часу ωt=140-150 ел. град., після виключення проводять плечей в роботу вступає додаткове розрядне діодного плече, яке встановлюється паралельно ланцюга випрямленого струму, що складається з CP і ТЕД, утворюючи більш тривалий контур розряду електромагнітної енергії, забезпечуючи тим самим повне використання електромагнітної енергії, накопиченої ланцюга випрямленого струму.

Технічним перевагою зазначеного способу зонно-фазового управління, є максимально ефективне використання електромагнітної енергії, накопиченої в ланцюга випрямленого струму.

Джерела інформації

1. Електровоз ВЛ85: Керівництво по експлуатації [Текст] / Під ред. Б. А. Тушканов, Н.Р. Пушкарьов, Л. А. Позднякова та ін - М: Транспорт, 1992. - 480 с: іл., табл.

2. Патент 2498490 Російська Федерація, МПК H02M, H02P, G05F, B60L. Багатозонний випрямні-інверторний перетворювач і спосіб керування перетворювачем [Текст] / Кравець А. Ю., Мельниченко О. В., Шрамко Ц. Р., Полуянов А. Р.;07; заявл. 16.04.2012; опубл. 10.11.2013, Бюл. №31. - 7 с.: іл.

Спосіб зонно-фазового управління випрямні-інверторним перетворювачем електровоза змінного струму з застосуванням IGBT транзисторів (модулів) в якості електронних керованих силових ключів, який відрізняється тим, що максимально використовується споживання активної потужності тяговими двигунами з мережі за рахунок більш повної компенсації індуктивного навантаження, шляхом відкриття плечей ВІП на 2, 3, 4-й зонах нерегульованої обмотки тягового трансформатора кожен напівперіод напруги в момент ωt=0 ел. град., а також повного використання накопиченої електромагнітної енергії в ланцюга випрямленого струму, шляхом виключення нерегульованою та регульованою обмоток тягового трансформатора в момент часу ωt=140-150 ел. град., утворюючи більш тривалий контур розряду електромагнітної енергії через додаткове розрядне діодного плече, встановлений паралельно ланцюга випрямленого струму.



 

Схожі патенти:

Спосіб керування автономним інвертором

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане для управління автономними інверторами з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ) для частотного регулювання швидкості асинхронного двигуна. Технічний результат полягає в розширенні робочого діапазону регулювання амплітуди 1-ї гармоніки вихідної напруги автономного інвертора аж до режиму 180-градусного управління, що забезпечує її максимально можливе значення. Спосіб керування трифазними автономними інверторами заснований на порівнянні високочастотного опорного напруги трикутної або пилкоподібної форми і низькочастотного багатофазного модулюючої напруги, в якому попередньо роблять модуляцію амплітуди опорного напруги у відповідності з величиною і формою модулів фазних модулюючих напруг. Отримані опорні напруги порівнюють з відповідними фазними модулирующими напругами. 4 іл.

Електрична передача потужності змінного струму тягового транспортного засобу з мікропроцесорною системою управління

Винахід відноситься до тяговим електричним системам транспортних засобів. Електрична передача змінного струму транспортного засобу з мікропроцесорною системою управління містить тепловий двигун, вал якого з'єднаний з валом трифазного синхронного генератора. До обмоток генератора за допомогою тиристорних комутаторів підключаються статорні обмотки асинхронного тягового двигуна з короткозамкненим ротором. Датчик частоти обертання енергетичної установки, датчик частоти обертання вала асинхронного тягового двигуна, датчики напруги і струму синхронного генератора, датчик переміщення елементів органів паливоподачі теплового двигуна, датчик магнітного потоку асинхронного двигуна та орган управління тяговим транспортним засобом пов'язаний з тепловим двигуном і мікропроцесорним контролером. Мікропроцесорний контролер підключений до блоку тиристорних комутаторів і до збудника синхронного генератора. Мікропроцесорний контролер відповідно до закладеної програми забезпечує включення і виключення відповідного числа пар полюсів асинхронного тягового двигуна в залежності від сигналів органу управління та обертів вала асин�рической передачі потужності змінного струму тягового транспортного засобу. 4 табл., 15 іл.

Спосіб і система управління електродвигуном обертання антени рлс

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в регульованих електроприводах антен радіолокаційних станцій (РЛС). Технічним результатом є поліпшення техніко-економічних характеристик за рахунок зменшення змінної складової потужності на валу електродвигуна і підвищення надійності. У способі управління електродвигуном обертання антени РЛС обчислюють середню потужність, амплітуду змінної складової потужності на валу електродвигуна, коефіцієнт пульсацій потужності, миттєву потужність на валу електродвигуна, його середню швидкість, амплітуду змінної складової швидкості, коефіцієнт пульсацій швидкості, який підтримують на допустимому рівні шляхом впливу на інвертор сигналом, пропорційним змінної складової моменту опору на валу електродвигуна і знаходяться з цим сигналом у протифазі. Для реалізації способу в систему управління електродвигуном обертання антени РЛС введені пристрій корекції моменту і обчислювачі потужності, коефіцієнта пульсацій потужності, параметрів швидкості обертання, коефіцієнта пульсацій швидкості з відповідними зв'язками. 2 н. п. ф-ли, 1 іл.

Гальма для універсального електродвигуна

Винахід относитя до області електротехніки і може бути використане в ручної електричної машини, оснащеної небезпечним інструментом. Технічний результат - забезпечення ефективного гальмування з меншим щирій під щітками і малим їх износосм. У электродинамическом гальмі для універсального електродвигуна обмотка збудження при роботі в режимі гальмування живиться з мережі, а якір безпосередньо замкнутий накоротко. Процес гальмування виконується під управлінням керуючої електроніки, завдяки чому досягається ефективне гальмування при порівняно малому зносі щіток. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 6 іл.

Пристрій для живлення синхронного гістерезисна двигуна

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в електроприводах з синхронними гістерезисними двигунами. Технічний результат - зменшення втрат енергії і електромагнітних перешкод. Пристрій для живлення синхронного гістерезисна двигуна містить інвертор, датчик струму і задаючий генератор, блок виділення низькочастотної складової миттєвої частоти обертання ротора синхронного гістерезисна двигуна, вхід якого з'єднаний з виходом датчика струму, а його вихід - з входом керування частотою задаючого генератора. Датчик струму включений в ланцюг вихідного струму інвертора. 2 іл.

Система розподілу потужності

Винахід відноситься до систем розподілу потужності на морських судах. Система розподілу потужності містить першу шину розподілу, другу шину розподілу і мультиимпульсний випрямляч, що має висновки, підключені до першої шині розподілу. Також система містить генератор з безліччю виходів, причому n фаз першого ас виходу мають фазовий зсув відносно m фаз другого ас виходу. Перша частина n фаз першого ас виходу має фазовий зсув на заданий позитивний кут відносно m фаз другого ас виходу, а друга частина n фаз першого ас виходу має фазовий зсув на заданий негативний кут відносно m фаз другого ас виходу. Мінімізуються гармонійні спотворення. 15 з.п. ф-ли, 6 іл.

Пристрій керування частотно-регульованим електроприводом магістральних насосів

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використано для регулювання частоти обертання електродвигунів насосів, працюючих на довгі трубопроводи, наприклад магістральних насосів нафтопроводів. Технічний результат - зниження перепаду тиску в двох сталих режимах трубопроводу до безпечних значень для трубопроводу і не призводять до появи втомних дефектів в тілі труби. Пристрій керування частотно-регульованим електроприводом магістральних насосів містить перетворювач частоти, електродвигун, насос, датчик тиску, два блоки порівняння, два ключа і таймер. Вихід датчика тиску з'єднаний з першим входом першого блоку порівняння, на другий вхід якого подається сигнал, що задає тиску. Вихід першого блоку порівняння з'єднаний з першим входом другого блоку порівняння і силовим входом першого ключа, управляючий вхід якого з'єднаний з першим виходом другого блоку порівняння, другий вихід якого з'єднаний з керуючим входом другого ключа, вихід якого через таймер з'єднаний з керуючим входом перетворювача частоти. На другий вхід другого блоку порівняння і силовий вхід другого ключа подається сигнал допустимого п�

Спосіб управління установкою або електричним навантаженням, на яку подається електроенергія по протяжної лінії передачі

Даний винахід відноситься до способу управління електричним навантаженням або установкою, на яку подається електроенергія змінного струму з протяжної лінії передачі. Технічний результат: спрощення системи, підвищення її завадостійкості за рахунок усунення необхідності формування зворотного зв'язку за напругою. Винахід відноситься до контролера електроприводу, призначеному для передачі електричної енергії від джерела живлення до встановлення або навантаженні по кабелю протяжної лінії електроенергії змінного струму, довжина якого обчислюється кілометрами. Контролер електроприводу містить електричні ланцюги і/або характеризується регулюють процесами для видачі сигналу змінного струму з постійним відношенням напруги на частоті з метою управління зазначеної установкою і навантаженням. Незалежно від наявності коливань напруги та/або частоти, спочатку викликаються навантаженням, контролер електроприводу підтримує на висновках установки певні значення напруги і частоти шляхом швидкодіючого зміни вихідного сигналу перетворювача в залежності від навантаження установки або інший навантаження на основі розрахунку напруги і струму на вихід�, іл.

Спосіб управління обертової електричної машиною

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використаний для управління перетворювачем частоти в системі двигуна. Технічний результат - зменшення втрат при комутації. У способі управління обертової електричної машиною, щоб мінімізувати втрати при комутації під обертової електричної машини, представлений ітераційний спосіб управління, заздалегідь обчислює оптимальні комутуючі стану. 5 н. і 16 з.п. ф-ли, 14 іл.

Пристрій керування двигуном

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане для управління дивгателем. Технічний результат - підвищення точності визначення типу двигуна. Пристрій (1) управління двигуном включає в себе: секцію (6) встановлення команд частоти для виведення множини команд частоти; секцію (5) формування команд напруги AC для формування і виведення команди напруги AC на підставі кожної з команд частоти; секцію (4) додатки напруги для прикладення напруги до двигуна на підставі команди напруги AC; секцію (3) визначення струму для визначення струму двигуна, що протікає в двигуні (2); і секцію (7) визначення типу для визначення типу двигуна на підставі передатної характеристики двигуна (2), обчисленої з струму двигуна, команди напруги AC і команди частоти. 3 з.п. ф-ли, 16 іл.

Частотно-струмовий електропривод і спосіб комутації вентилів у його схемі

Пристрій може бути використано в системах частотно-струмового електроприводу в якості керованого джерела струму, що володіє властивістю задавати фазу струму статорних обмоток двигуна зміною кута керування вентилями. Пропонована схема виконується на силових транзисторних ключах з односторонньою провідністю з підключеним паралельно статорних обмотках двигуна демпфуючим пристроєм. Основу пристрою становить полярний конденсатор, який бере участь за допомогою двох комутуючих транзисторів у двоетапному проведенні комутацій фазних струмів. Спосіб комутації вентилів здійснюють у два етапи, з яких перший починають підключенням за допомогою комутуючих транзисторів демпфуючого конденсатора в паралель до ланцюга, що містить силовий транзистор виходить з роботи фазної обмотки асинхронного двигуна, а другий етап продовжують з моменту виключення комутуючих і зазначеного силового транзисторів, в результаті чого отримують технічний результат - плавна зміна статорних струмів при обмеженому рівні комутаційних перенапруг без необхідності розсіювання надлишкової енергії комутації в розрядному резисторі. 2 н. п. ф-ли, 3 іл.

Перетворювач частоти з явно вираженим ланкою постійного струму

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в електроприводі електрорухомого складу змінного струму

Однополярний низькочастотний резонансний перетворювач з ланкою підвищеної частоти і спосіб формування низькочастотного вихідного струму

Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використане до якості джерела живлення для установок індукційного нагрівання і формування струму для нагріву

Спосіб управління паралельним інвертором напруги

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в індукційних плавильних комплексах для плавлення чорних та кольорових металів і сплавів

Спосіб управління паралельним інвертором напруги

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в індукційних плавильних комплексах для плавлення чорних та кольорових металів і сплавів

Спосіб формування широтно-імпульсних сигналів керування автономного інвертора

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане для управління автономними інверторами з широтно-імпульсною модуляцією вихідних напруг в частотно-регульованим асинхронному двигуні

Спосіб керування перетворювачем частоти

Винахід відноситься до перетворювальної техніки і може бути використано в системах індукційного нагріву з напівпровідниковими перетворювачами частоти

Спосіб релейного формування мережевих струмів в трифазному мостовому мережевому інверторі

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використане в мережевих інверторах, що входять до складу електроприводів постійного і змінного струму, в електротехнічних установках

Вставка для зв'язку енергосистем на постійному струмі

Винахід відноситься до електроенергетиці. Технічний результат - підвищення надійності і зниження втрат електроенергії. Інвертори (7 і 8) здійснюють передачу енергії на постійному струмі між енергосистемами (1 і 2). Новим є наявність перемичок (11) між ланцюгами послідовно з'єднаних конденсаторів (9 і 10) з різних сторін вставки. 1 іл.
Up!