ЭЛЕКТРОПРИВОД С АВТОНОМНЫМИ ИНВЕРТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ И ДВУХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ

Заявляемое решение относится к электроприводам транспортных средств, в частности к электроприводам, в которых используются автономные инверторы напряжений, и направлено на повышение надежности и экономичности электропривода, а также на улучшение его тяговых свойств.
Известен электропривод, содержащий два однофазных автономных мостовых инвертора напряжения, подключенных к системе питания через входной фильтр и нагруженных на двухфазную электрическую машину (Н.Н. Андросов, В.А. Кучумов, Н.Б. Никифорова, А.С. Княжева «Пульсации входного тока и электромагнитного момента двухфазного асинхронного двигателя», «Вестник ВНИИЖТ», 2010 г., № 4, с. 11-17) - прототип.
Для сглаживания пульсаций входного тока и, следовательно, пульсаций электромагнитного момента электрической машины в известном решении устанавливается индуктивно-емкостный фильтр, образованный дросселем с индуктивностью L и конденсатором с емкостью С. Такие схемы используются для электроприводов с асинхронными или синхронными двухфазными тяговыми двигателями. Электропривод, в соответствии с известным решением, имеет большое количество силовых транзисторов, которые должны быть рассчитаны на полное напряжение питания. Используемый в фильтре конденсатор также должен быть рассчитан на полное напряжение питания, что не обеспечивает достаточной надежности электропривода.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности и повышение тяговых свойств электропривода.
Указанный технический результат достигается тем, что электропривод подвижного состава постоянного тока с двухфазной электрической машиной, содержащий автономные инверторы напряжения, нагруженные на двухфазную электрическую машину, и входной фильтр, образованный дросселем и конденсатором, дополнительно содержит второй конденсатор, установленный последовательно первому, причем средняя точка конденсаторов соединена с точкой соединения двух статорных обмоток электрической машины, а каждый из автономных инверторов напряжения выполнен по полумостовой схеме.
Заявляемое решение конкретизировано на фиг. 1, где представлена его электрическая схема.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
4
Заявленный технический результат достигается путем использования двухфазной асинхронной электрической машины с короткозамкнутой обмоткой ротора, работающей от двух однофазных автономных полумостовых инверторов напряжения по заявляемой схеме. Заявляемый электропривод подвижного состава постоянного тока с двухфазной электрической машиной питается от двух однофазных автономных полумостовых инверторов напряжения Т-Т и T-T. Входной индуктивно-емкостный фильтр содержит дроссель 1 с индуктивностью L и два последовательно соединенных конденсатора 2 и 3 с одинаковой емкостью 2С каждый. Емкость каждого конденсатора 2С обусловлена тем, чтобы суммарная емкость двух последовательно соединенных конденсаторов 2 и 3 составила величину С. К средней точке двух последовательно соединенных конденсаторов 2 и 3 подключена общая точка статорных обмоток А и В двухфазной электрической машины; причем обмотка А питается от автономного инвертора, образованного транзисторами Т-Т, и обмотка В - от автономного инвертора, образованного транзисторами Т-Т. Поскольку фазные переменные напряжения на обмотках А и В должны быть равны между собой, то также должны быть равны между собой емкости конденсаторов 2 и 3. Два автономных полумостовых инвертора имеют всего четыре силовых транзистора Т-Т, рассчитанных каждый на половинное напряжение питания.
Во-первых, заявляемая схема подключения позволила уменьшить количество силовых транзисторов, по сравнению с прототипом, у которого силовых транзисторов восемь. Уменьшение количества транзисторов напрямую связано с уменьшением массы и габаритов инверторов, а также с повышением надежности работы тяговой цепи электроподвижного состава.
Во-вторых, благодаря предлагаемой схеме подключения, применяемые силовые транзисторы рассчитываются на половину напряжения питания, чем значительно повышается надежность работы транзисторов, следовательно, и надежность всего электропривода.
В-третьих, применяемые конденсаторы 2 и 3 выполняют две функции: они фильтруют потребляемый ток (как и в прототипе) и, кроме того, делят пополам напряжение питания. Конденсаторы также рассчитываются на половинное напряжение питания.
1
2
3
4
Устройство работает следующим образом. При неподвижной электрической машине напряжение на выходах двух однофазных полумостовых инверторов, образованных транзисторами Т-Т и T-T, равно нулю (или близкой к нулю очень малой величине). Для пуска и увеличения частоты вращения электрической машины напряжения на выходах двух однофазных полумостовых инверторов плавно повышаются путем широтно-импульсной модуляции выходного напряжения. Для достижения номинальной частоты вращения электрической машины напряжения на выходах двух однофазных полумостовых инверторов должны увеличиться также до номинального значения. Кроме того, может регулироваться величина скольжения ротора относительно частоты вращения электромагнитного поля статора таким же образом, как и для общеизвестной электрической машины асинхронного типа. Регулирование величины скольжения ротора ведет к регулированию вращающего момента на валу электрической машины.