СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА РУДНИЧНЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в частотно-регулируемых электроприводах рудничных электровозов и других двухдвигательных электроприводах.
Известны системы управления электроприводами переменного тока рудничных электровозов с одним общим инверторным мостом на оба тягового двигателя и с двумя инверторными мостами для индивидуального управления двигателями [Синчук О.Н., Гузов Э.С. Некоторые вопросы оптимизации управления тяговым асинхронным поводом рудничных электровозов// II Международная научно-техническая конф. «Проблемы создания подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями» (тезисы прикладов). - М.: Iнформелектро, 1990. - 23 с.].
Известная система управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов с одним общим инверторным мостом на оба двигателя конструктивно проста, но она не позволяет выравнивать погрузки тяговых двигателей, что снижает тяговые возможности электровоза.
Наиболее близким по сути техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов, которая включает пульт управления машиниста, соединительные провода, блоки защиты и контроля работы электрооборудования, два тяговых асинхронных двигателя (А.В.Билозеров, Л.С.Парфененко "Рудниковый транспорт" Изд. "Каравелла", 2004 г. с.121-135).
Недостатком известного технического решения является наличие только одного уровня регулирования напряжения (амплитуда импульсов напряжения на двигателе равна напряжению источника питания). В результате имеют место значительные потери электрической энергии в
преобразователе, большой уровень гармоник тока и потерь в тяговых двигателях, амплитуда тока потребляемого от источника питания равна двойному току двигателя. Эти недостатки особенно проявляются в период пуска электровоза, когда токи двигателей максимальные.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования системы управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов за счет использования многоуровневого инвертора напряжений, что позволяет понизить потери энергии при эксплуатации тяговых двигателей.
Поставленная задача решается за счет того, что система управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов содержит пульт управления машиниста, соединительные провода, блок защиты и контроля работы электрооборудования, два тяговых асинхронных двигателя.
Согласно полезной модели, система управления снабжена многоуровневым инвертором напряжений с источником питания, при этом многоуровневый инвертор включает электрически связанные с пультом управления два инверторных моста, между одноименными выводами переменного напряжения которых включены соединенные параллельно однооперационные тиристоры, при этом каждый инверторный мост соединен с соответствующим тяговым асинхронным двигателем, которые подключены к блоку защиты и контроля работы электрооборудования, связанного с пультом управления
Заявленная полезная модель иллюстрируется блок-схемой системы управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов.
Система управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов включает пульт управления машиниста 1,
соединительные провода 2, блок защиты и контроля работы электрооборудования 3, два тяговых асинхронных двигателя 4, 5. В электрическую цепь между пультом управления машиниста 1 и тяговыми асинхронными двигателями 4, 5 включен многоуровневый инвертор напряжений 6 с источником питания 7. Многоуровневый инвертор 6 включает два инверторных моста 8, 9. Между одноименными выводами переменного напряжения инверторных мостов 8, 9 включен блок встречно-параллельных одно-операционных тиристоров 10. Каждый инверторный мост 8, 9 соединен с тяговым асинхронным двигателем 4, 5, подключенных к блоку защиты и контроля работы электрооборудования 3, связанного с пультом управления 1.
Заявленная система управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов работает следующим образом.
Машинист электровоза с помощью пульта управления 1 задает необходимую скорость движения. Импульсы пульта управления 1 по соединительным проводам 2 поступают на многоуровневый инвертор напряжений 6, обеспечивая регулирование напряжения на тяговых асинхронных двигателях 4, 5 по величине, частоте и форме. Регулирование осуществляется путем широко-импульсной модуляции питающего напряжения источника питания постоянного тока 7 (контактная сеть или аккумуляторная батарея), а также квантованием (переключением уровней) амплитуды исходного напряжения инвертора 6.
Переключение уровней напряжений на тяговых асинхронных двигателях 4, 5 осуществляется блоком тиристоров 10, которые являются параллельно одно-операционными тиристорами, при включении которых обмотки тяговых двигателей 4, 5 соединяются последовательно и амплитуда импульсов напряжения на любом из двигателей 4, 5 будет составлять половину напряжения источника питания. При замкнутых тиристорах 10 к двигателям 4, 5 прикладывается полное напряжение. Таким образом,
формируется два равных напряжения, которые используются в зависимости от режима работы электровоза.
При трогании электровоза с места, разгоне и движении со сниженными скоростями с помощью блока тиристоров 10 три обмотки двигателей 4, 5 соединяются последовательно и к ним прикладывается половинное напряжение. Ток, который протекает по элементам инвертора 6 и потребляемый от источника питания 7, соответствует току одного двигателя. В результате снижаются потери энергии в элементах преобразователя. Кроме того, вследствие увеличения индуктивности цепи снижаются пульсации тока двигателей 4, 5, уровень гармоник тока и потери энергии в двигателях.
При движении электровоза в диапазоне средних и высоких скоростей используется двухуровневое регулирование в каждом цикле коммутации, если адаптивно (автоматически) чередуются последовательное и параллельное соединения двигателей 4, 5. Это также дает снижение потерь энергии в инверторе 6 и тяговых двигателях 4, 5. Только при максимальной скорости используется один уровень напряжения - полное напряжение. Этот режим имеет ограниченное применение.
Система предусматривает автоматическое управление режимами работы по критерию минимизации суммарных потерь.
Блок защиты и контроля 3 обеспечивает защиту двигателей 4, 5 от перегрузок и контроль заданной скорости движения.
Опытно-промышленные испытания показали высокую эффективность работы системы управления тяговым электроприводом переменного тока рудничных электровозов при разных эксплуатационных режимах.