Устройство управления асинхронным тяговым приводом

Предложенное Устройство управления асинхронным тяговым приводом относится к области электротехники и может быть использовано на электроподвижном составе с асинхронными тяговыми двигателями, работающем на контактной сети постоянного тока, в частности на двухсистемных высокоскоростных электропоездах и электровозах.

Прототипом предполагаемого изобретения является силовая схема двухсистемного высокоскоростного электропоезда ЭВС2 «Сапсан», предназначенного для работы от тяговых сетях переменного тока 25 кВ, 50 Гц и постоянного тока 3 кВ (The EMU PAGES Профессионально об электропоездах).

Недостатками известного устройства является недостаточная мощность тяги при работе подвижного состава на сетях 3 кВ постоянного тока и невозможность ее повысить за счет увеличения напряжения в контактной сети, например, с 3 до 6 кВ, поскольку инвертор и тяговые асинхронные двигатели рассчитаны на напряжение 3 кВ. Поэтому приходится устанавливать на подвижной состав дополнительное электрооборудование переменного тока - трансформатор и четырехквадрантный преобразователь, которые питаются от сети 25 кВ, 50 Гц относительно небольшим током, преобразуют переменное напряжение 25 кВ в постоянное напряжение 3 кВ с требуемым уровнем тока, подаются его на инверторы и асинхронные тяговые двигатели подвижного состава и таким образом повышают мощность его тяги. В результате подвижной состав становится двухсистемным и на нем появляется второй комплект электрооборудования. Это снижает надежность и экономичность его работы.

Цель предполагаемого изобретения - повышение мощности тяги подвижного состава при работе на сетях постоянного тока, а также повышение его надежности и экономичности.

Устройство управления асинхронным тяговым приводом, содержащее источник питания постоянного тока 1, к которому через последовательно соединенные дроссели 2, 3 подключен конденсатор 4, параллельно которому подключен инвертор 5, управляющий асинхронными тяговыми двигателями 6, отличающееся тем, что к источнику питания 1 подключен мост из последовательно-параллельно соединенных транзисторов 7, 8, 9, 10, шунтированных диодами, последовательно соединенные дроссели 2, 3 включены в диагональ моста, а общая точка конденсатора 4 и инвертора 5 подключена к средней точке последовательно соединенных дросселей 2, 3.

Силовая схемы устройства управления асинхронным тяговым приводом представлена на Рис. 1. Она работает следующим образом.

В режимах тяги поочередно отпираются транзисторы 7 и 8. При отпирании транзистора 7 конденсатор 4 заряжается от источника питания 1 через дроссель 2 по контуру 1-7-2-4-1. При запирании транзистора 7 ток дросселя 2 замыкается по контуру 2-4-10-2.

При отпирании транзистора 8 конденсатор 4 заряжается от источника питания 1 по контуру 1-8-3-4-1. При запирании транзистора 8 ток дросселя 3 замыкается по контуру 3-4-9-3. Транзисторы 7 и 8 работают поочередно на несущей частоте со скважностью 0,5 каждый. При этом напряжение на конденсаторе 4 составляет 50% от напряжения источника питания 1. Таким образом, при напряжении источника питания 1, например, 6 кВ инвертор 5 и тяговый асинхронный двигатель 6 питаются напряжением 3 кВ и током, который в два раза превышает ток источника питания 1. В результате мощность асинхронного тягового привода подвижного состава повышается в 2 раза.

В режимах электрического (рекуперативного) торможения асинхронные тяговые двигатели 6 через инвертор 5 направляют энергию торможения в конденсатор 4, который заряжается. Одновременно с этим поочередно отпираются транзисторы 9 и 10. При отпирании транзистора 9 энергия, накопленная в конденсаторе 4, вызывает ток, который замыкается по контуру 4-3-9-4 и передает энергию конденсатора дросселю 3. При запирании транзистора 9 энергия, накопленная в дросселе 3, передается в источник питания 1 по контуру 3-8-1-4-3. При отпирании транзистора 10 возникает ток в контуре 4-2-10-4 и конденсатор 4 передает свою энергию дросселю 2. При запирании транзистора 10 возникает ток по контуру 2-7-1-4-2 и энергия дросселя 2 поступает в источник питания 1. В случае необходимости энергия торможения подвижного состава может быть погашена в тормозных реостатах (на схеме не показаны).

Следует отметить, что, представленная схемотехника дает возможность многократно повышать напряжение и мощность тяги подвижного состава, сохраняя при этом напряжение 3 кВ на инверторе 5 и асинхронных тяговых двигателях 6.