RU2654172C1 - Conversion power supply system of own needs of electric - Google Patents
Conversion power supply system of own needs of electric Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654172C1 RU2654172C1 RU2017122418A RU2017122418A RU2654172C1 RU 2654172 C1 RU2654172 C1 RU 2654172C1 RU 2017122418 A RU2017122418 A RU 2017122418A RU 2017122418 A RU2017122418 A RU 2017122418A RU 2654172 C1 RU2654172 C1 RU 2654172C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- converters
- conversion system
- input
- converter
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 14
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
- B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/02—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using DC motors
- B60L9/04—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using DC motors fed from DC supply lines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
- H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к областям электротехники и железнодорожного транспорта, в частности к преобразованию постоянного напряжения контактной сети в гальванически развязанные напряжения линии распредения, питанию обмоток тяговых электродвигателей, преобразованию напряжения линии распеределения в напряжение, необходимое для питания потребителей собственных нужд электровоза.The invention relates to the fields of electrical engineering and railway transport, in particular, to converting a direct voltage of a contact network into galvanically isolated voltage of a distribution line, supplying windings of traction electric motors, converting voltage of a distribution line to a voltage necessary for supplying consumers with their own needs of an electric locomotive.
Известно изобретение «Преобразовательная система» по патенту РФ 2385237 с датой публикации 27.03.2010. Преобразовательная система содержит блок защиты, вход которого является входом преобразовательной системы от контактной сети, статический преобразователь, выполненный с возможностью обеспечения питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей и линии распределения электропитания, к которой подключены входы преобразователей собственных нужд электровоза, при этом блок связи с микропроцессорной системой управления и диагностики, статический преобразователь и преобразователи собственных нужд связаны между собой кодовой линией связи.Known invention of the "Converter system" according to the patent of the Russian Federation 2385237 with the publication date 03/27/2010. The conversion system contains a protection unit, the input of which is the input of the conversion system from the contact network, a static converter configured to provide power to the field windings of the traction motors and a power distribution line, to which the inputs of the converters of the auxiliary needs of the electric locomotive are connected, while the communication unit is equipped with a microprocessor control system and diagnostics, static converter and auxiliary converters are interconnected code line communication.
Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:
- высокие массогабаритные характеристики;- high overall dimensions;
- не реализована возможность подключения двух исполнительных механизмов к исправному преобразователю частоты при возникновении неисправности одного из преобразователей частоты;- not implemented the ability to connect two actuators to a working frequency converter in the event of a malfunction of one of the frequency converters;
- отсутствует резервирование входного канала питания преобразователя частоты.- there is no redundancy of the input power supply channel of the frequency converter.
Наиболее близким техническим решением является изобретение «Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд электровоза» по патенту РФ 2612064 с датой публикации 02.03.2017, содержащее статический преобразователь, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей собственных нужд электровоза. При этом блок связи с микропроцессорной системой управления и диагностики, статический преобразователь и n-число преобразователей собственных нужд связаны между собой кодовой линией связи.The closest technical solution is the invention "Converting system for supplying electric needs of an electric locomotive" according to the patent of Russian Federation 2612064 with a publication date 02.03.2017, containing a static converter, a power distribution line to which the inputs of the n-number of converters of auxiliary needs of an electric locomotive are connected. In this case, the communication unit with the microprocessor control and diagnostic system, the static converter and the n-number of auxiliary converters are interconnected by a code communication line.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- высокие массогабаритные характеристики;- high overall dimensions;
- отсутствует резервирование входного канала питания;- there is no redundancy of the input power channel;
- в случае отказа статического преобразователя происходит отключение независимого возбуждения тяговых электродвигателей.- in the event of a static converter failure, the independent excitation of the traction motors is disabled.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются расширение функциональных возможностей преобразовательной системы с уменьшением ее массогабаритных характеристик.The tasks to be solved by the claimed invention is directed are the expansion of the functionality of the conversion system with a decrease in its overall dimensions.
Техническими результатами изобретения являются:The technical results of the invention are:
- расширение диапазона входных напряжений;- expansion of the input voltage range;
- повышение частоты преобразования и КПД;- increase the conversion frequency and efficiency;
- повышение надежности преобразовательной системы за счет разделения основного канала питания на два;- improving the reliability of the conversion system by dividing the main power channel into two;
- обеспечение резервирования канала питания промежуточной шины;- providing redundancy of the intermediate bus power channel;
- при отказе входного преобразователя выполняется сохранение независимого возбуждения тяговых электродвигателей и осуществление питания с ограниченной выходной мощностью.- in case of failure of the input converter, the independent excitation of the traction motors and the supply of power with limited output power are maintained.
Технические результаты обеспечиваются за счет того, что преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит n-число статических преобразователей, линию распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты. Блок связи с микропроцессорной системой, статические преобразователи и n-число преобразователей частоты связаны между собой кодовой линией связи. При этом преобразовательная система содержит n-число каналов электропитания, состоящих из входных фильтров, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статических преобразователей с гальванической развязкой, подсоединенных к выходу фильтров. Каналы включены параллельно, выходом которых является линия распределения электропитания, к которой подсоединено n-число преобразователей частоты, к выходу одного из которых подсоединена первичная обмотка трансформатора, имеющего две группы вторичных обмоток, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю, к выходу каждого из которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей.Technical results are provided due to the fact that the conversion system for power supply of the electric locomotive’s own needs contains n-number of static converters, a power distribution line to which the inputs of n-number of frequency converters are connected. The communication unit with the microprocessor system, static converters and n-number of frequency converters are interconnected by a code line of communication. Moreover, the converter system contains an n-number of power supply channels, consisting of input filters, the inputs of which are the input of the converter system from the contact network, and static converters with galvanic isolation connected to the output of the filters. The channels are connected in parallel, the output of which is a power distribution line to which an n-number of frequency converters is connected, the output of one of which is connected to the primary winding of a transformer having two groups of secondary windings, each of which is connected to its thyristor rectifier, to the output of each of which the channels of the excitation windings of the traction motors are connected.
К линии питания могут быть подключены n-число преобразователей напряжения. Выходные обмотки трансформатора могут быть выполнены со средней точкой. Фильтры могут быть в виде реакторов или дросселей и выполнены с возможностью накопления энергии для регулирования выходного напряжения преобразователей частоты. Преобразователи частоты могут быть выполнены взаимозаменяемыми по перераспределению нагрузки в случае отказа одного из них.An n-number of voltage converters can be connected to the power line. The output windings of the transformer can be made with a midpoint. Filters can be in the form of reactors or chokes and are configured to store energy to control the output voltage of the frequency converters. Frequency converters can be made interchangeable for load redistribution in case of failure of one of them.
На фиг. 1 представлена структурная схема преобразовательной системы электроснабжения для собственных нужд электровоза.In FIG. 1 is a structural diagram of a converting power supply system for the auxiliary needs of an electric locomotive.
Преобразовательная система 1 содержит два канала электропитания, состоящих из входных фильтров 2 и 3, входы которых являются входом преобразовательной системы от контактной сети, и статических преобразователей с гальванической развязкой 5 и 6 (3 кВ в 600 В), подсоединенных к выходу фильтров. Каналы включены параллельно, выходом которых является линия распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей частоты 7, 8, 9. При этом блок связи с микропроцессорной системой 4, преобразователи 5 и 6, преобразователи частоты 7, 8, 9, тиристорные выпрямители 11, 12 связаны между собой кодовой линией связи. К линии распределения электропитания подсоединен преобразователь частоты 7, к выходу которого подсоединена первичная обмотка трансформатора 13, который имеет две выходные обмотки, каждая из которых подключена к своему тиристорному выпрямителю 11 или 12, к выходу которых подключены каналы обмоток возбуждения тяговых электродвигателей. Преобразователь напряжения 10 может быть соединен кодовой линией связи с другими элементами, связанными между собой этим типом связи.
Преобразовательная система электроснабжения работает следующим образом.Converting power supply system operates as follows.
Напряжение контактной сети с номинальным значением 3000 В постоянного тока поступает на вход входных фильтров 2 и 3, которые подавляют высоковольтные помехи, содержащиеся во входном напряжении, и транслируют это напряжение на вход статических преобразователей с гальванической развязкой 5 и 6 (3 кВ в 600 В). Фильтры 2 и 3 могут представлять собой реактор или дроссель, сглаживающий высоковольтную импульсную составляющую входного напряжения. Фильтры 2, 3 совместно с преобразователями 5,6 имеют функцию накопления энергии и регулирования выходного напряжения. Преобразователи 5, 6 обеспечивают понижение напряжения до 600 В и подают его на линию распределения электропитания. Блок связи 4 представляет собой микропроцессорное устройство с тремя каналами обмена по интерфейсу RS-485 и обеспечивает управление и диагностику преобразовательной системы в целом.The voltage of the contact network with a nominal value of 3000 V DC is supplied to the input of
Напряжение 600 В поступает на входы преобразователей частоты 7, 8, 9 и на вход преобразователя напряжения 10. Преобразователи частоты 8 и 9 обеспечивают преобразование постоянного напряжения в переменное трехфазное, плавный разгон при пуске для электропитания вентиляторов обдува тяговых двигателей и тормозного компрессора. Преобразователь напряжения 10 обеспечивает электропитание бортовой сети и заряд аккумуляторной батареи электровоза. Преобразователь частоты 7, обеспечивающий преобразование входного напряжения в прямоугольное, подает напряжение на трансформатор 13, который обеспечивает гальваническую развязку, понижение прямоугольного напряжения и передачу его по двум каналам к тиристорным выпрямителям 11 и 12. Выпрямители 11, 12 регулируют уровень напряжения, подаваемого на обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, для поддержания в них требуемого значения тока.A voltage of 600 V is supplied to the inputs of
При одной возможной неисправности преобразовательная система работает следующим образом:With one possible malfunction, the conversion system operates as follows:
- при отказе одного из входных преобразователей 5 или 6, а также при выходе из строя фильтра 2 или 3 сохраняется независимое возбуждение тяговых электродвигателей и осуществляется питание с ограниченной выходной мощностью;- upon failure of one of the
- при неисправности одного из преобразователей частоты производится переключение вспомогательных машин к исправному преобразователю частоты с помощью переключателя, тем самым обеспечивая работу двух исполнительных механизмов от одного преобразователя частоты;- in the event of a malfunction of one of the frequency converters, auxiliary machines are switched to a working frequency converter using a switch, thereby ensuring the operation of two actuators from one frequency converter;
- в случае отказа преобразователя частоты 8 нагрузка с него переходит на преобразователь частоты 9. Если отказывает в работе преобразователь частоты 9, то нагрузка с него переходит на преобразователь частоты 8. В случае выхода из строя преобразователя частоты 7 трансформатор 13 подключается к преобразователю частоты 8, при этом нагрузка преобразователя 8 дополнительно подключается к преобразователю 9 либо подключается к преобразователю 9, а дополнительная нагрузка переходит на преобразователь 8. Таким образом, предусмотрена взаимозаменяемость преобразователей частоты для сохранения работоспособности преобразовательной системы в случае неисправности любого из преобразователей частоты 7, 8, 9.- in the event of a failure of the
Выполнение преобразовательной системы электроснабжения собственных нужд электровоза, выраженной совокупностью признаков независимого пункта формулы, обеспечивает получение заявленных технических результатов. Кроме того, признаки зависимых пунктов формулы изобретения также влияют на получение заявленных технических результатов, таких как расширение диапазона входных напряжений, повышение частоты преобразования, КПД и надежности преобразовательной системы, обеспечение резервирования канала питания промежуточной шины, сохранение независимого возбуждения тяговых электродвигателей и осуществление питания с ограниченной выходной мощностью при отказе входного преобразователя.The implementation of the conversion system of electric power supply for the electric locomotive’s own needs, expressed as a set of features of an independent claim, provides the claimed technical results. In addition, the features of the dependent claims also affect the receipt of the claimed technical results, such as expanding the input voltage range, increasing the conversion frequency, efficiency and reliability of the converter system, providing redundancy of the intermediate bus power channel, maintaining independent excitation of traction motors and providing limited power output power in case of input converter failure.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122418A RU2654172C1 (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Conversion power supply system of own needs of electric |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017122418A RU2654172C1 (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Conversion power supply system of own needs of electric |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654172C1 true RU2654172C1 (en) | 2018-05-16 |
Family
ID=62153003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017122418A RU2654172C1 (en) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | Conversion power supply system of own needs of electric |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654172C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732816C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-09-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | Traction converter of locomotive |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1768413A1 (en) * | 1990-12-04 | 1992-10-15 | Proizv Ob Luganskteplovoz | Power supply device for auxiliary consumers of locomotive |
JPH08205301A (en) * | 1995-01-26 | 1996-08-09 | Toshiba Corp | Auxiliary power device for electric rolling stock |
RU2385237C1 (en) * | 2008-12-04 | 2010-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Converting system |
RU143222U1 (en) * | 2013-12-13 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) | MULTI-MOTOR AUXILIARY DC ELECTRIC MOTOR ACTUATOR |
RU2612064C1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-03-02 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Conversion system of power supply of electric locomotive auxiliary power |
-
2017
- 2017-06-27 RU RU2017122418A patent/RU2654172C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1768413A1 (en) * | 1990-12-04 | 1992-10-15 | Proizv Ob Luganskteplovoz | Power supply device for auxiliary consumers of locomotive |
JPH08205301A (en) * | 1995-01-26 | 1996-08-09 | Toshiba Corp | Auxiliary power device for electric rolling stock |
RU2385237C1 (en) * | 2008-12-04 | 2010-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Converting system |
RU143222U1 (en) * | 2013-12-13 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" МГУПС (МИИТ) | MULTI-MOTOR AUXILIARY DC ELECTRIC MOTOR ACTUATOR |
RU2612064C1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-03-02 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" | Conversion system of power supply of electric locomotive auxiliary power |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732816C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-09-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт" | Traction converter of locomotive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11962235B2 (en) | Modular multi-level DC/DC converter with current-shaping | |
US8824179B2 (en) | Soft-switching high voltage power converter | |
US20180159515A1 (en) | Method and apparatus for control of pulsed power in hybrid energy storage module | |
EP2341608B1 (en) | Architecture for dual source electric power generating system | |
EP2827481B1 (en) | Aircraft universal power converter | |
US20120081058A1 (en) | Dc power for sgct devices using a high frequency current loop with multiple current transformers | |
JP4987876B2 (en) | Combined device to control power transfer between two cores of DC network and to supply AC current motor | |
EP2872359B1 (en) | Energy management system for railbound vehicles | |
US11736020B2 (en) | Power supply system | |
CN112041193B (en) | Method for transmitting electric power to an electric energy store of an on-board electrical system, and on-board electrical system | |
CN105322607B (en) | For providing voltage, there is the series connection device and drive arrangement of group current transformer | |
CA2881664C (en) | Dc power transmission systems and method of assembling the same | |
EP3577754A1 (en) | Battery charger for traction vehicle | |
RU2612064C1 (en) | Conversion system of power supply of electric locomotive auxiliary power | |
US20220302843A1 (en) | Auxiliary voltage supply for power converter and use thereof in vehicles | |
RU2654172C1 (en) | Conversion power supply system of own needs of electric | |
RU2326774C1 (en) | Converting device of the passangers car power supply system | |
RU2612075C1 (en) | Locomotive traction converter | |
JP6642014B2 (en) | Power system | |
CZ343197A3 (en) | Process and circuit arrangement of electric power transformation | |
CN111987919B (en) | Power converter | |
US20230138615A1 (en) | Auxiliary voltage supply for power converter and use thereof in vehicles | |
RU63620U1 (en) | DC / DC Converter | |
RU2762794C2 (en) | Apparatus of an electromechanical high-voltage modular power source with a low-voltage current source output of a separate module | |
JP6750999B2 (en) | DC-DC converter and automobile |