ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к электрооборудованию транспортних средств с электротягой и может быть использована в тяговых электроприводах вагонов метрополитена, трамваев, троллейбусов.
Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, и регуляторы токов возбуждения (см. В.Д.Тулупов «Эффективность электроподвижного состава с импульсным управлением», журнал «Железнодорожный транспорт», 1994 г. №4 стр.49-50, рис.6).
Данный тяговый электропривод не обеспечивает рекуперативное торможение и имеет невысокую надежность из-за наличия контакторной аппаратуры.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков является тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, преобразователи постоянного напряжения, выполненные в виде мостов из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, балластные резисторы и полупроводниковые мосты, при этом обмотки возбуждения тяговых электродвигателей соединены последовательно с диагоналями постоянного тока полупроводниковых мостов, якорные обмотки тяговых электродвигателей через сглаживающий реактор соединены последовательно с диагоналями переменного тока полупроводниковых мостов, а через диагонали переменного тока преобразователей постоянного напряжения и входные LC-фильтры соединены с источником питания (см. патент РФ №2215660 на изобретение, МПК7 В60L 7/12, 10.11.2003 г.).
Известный электропривод не обеспечивает надежности и плавности регулирования замедления в режиме рекуперативного торможения вследствие наличия регулятора тока возбуждения, выполненного в виде отдельного устройства, и резисторов, шунтируюших обмотки возбуждения тяговых двигателей.
Техническим результатом при использовании предлагаемой полезной модели является повышение надежности и обеспечение плавности регулирования замедления в режиме рекуперативного торможения.
Указанный технический результат достигается тем, что в тяговом электроприводе транспортного средства, содержащем тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, преобразователи постоянного напряжения, выполненные в виде мостов из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, балластные резисторы и полупроводниковые мосты, при этом обмотки возбуждения тяговых электродвигателей соединены последовательно с диагоналями постоянного тока полупроводниковых мостов, якорные обмотки тяговых электродвигателей через сглаживающий реактор соединены последовательно с диагоналями переменного тока полупроводниковых мостов, а через диагонали переменного тока преобразователей постоянного напряжения и входные LC-фильтры подключены к источнику питания, полупроводниковые мосты выполнены в виде двух попарно соединенных катодами силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, и двух попарно соединенных анодами диодов, при этом балластные резисторы снабжены силовыми полупроводниковыми ключами, которые подключены к балластным резисторам параллельно и соединены последовательно с диагоналями постоянного тока преобразователей постоянного напряжения и источником питания.
На чертеже представлена принципиальная схема тягового электропривода транспортного средства.
Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели 1, 2 постоянного тока последовательного возбуждения, имеющие якорные обмотки 1.1, 2.1 и обмотки 1.2, 2.2 возбуждения, преобразователи постоянного напряжения 3, полупроводниковые мосты 4, балластные резисторы 5. Параллельно балластным резисторам 5 подключены силовые полупроводниковые ключи 6. Балластный резистор 5 совместно с шунтирующим силовым полупроводниковым ключом 6 служит для обеспечения устойчивости электрической схемы при осуществлении рекуперативного торможения,. Тяговые электродвигатели 1, 2 постоянного тока через входные LC-фильтры 7 и преобразователи 3 постоянного напряжения подключены к выводам 8 источника питания. Каждый преобразователь 3 постоянного напряжения выполнен в виде моста из четырех силовых полупроводниковых ключей 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 с обратной проводимостью. Диагональ а-б постоянного тока преобразователя 3, в которую включен тормозной резистор 9, соединенный последовательно с силовым полупроводниковым ключом 10, подключена к входному LC-фильтру 7. В диагональ в-г переменного тока преобразователя 3 включены последовательно соединенные якорные обмотки 1.1, 2.1 тяговых электродвигателей 1, 2, сглаживающий реактор 11 и диагонали д-е переменного тока полупроводниковых мостов 4, которые выполнены в виде двух попарно соединенных катодами силовых полупроводниковых ключей 4.1, 4.2 с обратной проводимостью и двух попарно соединенных анодами диодов 4.3, 4.4. В диагональ ж-з постоянного тока полупроводниковых мостов 4 включены обмотки 1.2, 2.2 возбуждения тяговых электродвигателей 1, 2.
Тяговый электропривод транспортного средства работает следующим образом.
Ослабление поля тяговых электродвигателей 1, 2 в тяговом режиме и при электродинамическом и рекуперативном торможении осуществляется с помощью силовых полупроводниковых ключей 4.1 и 4.2. При выключенных ключах 4.1 и 4.2 ток протекает через обмотки 1.2, 2.2 возбуждения тяговых двигателей 1, 2, при включенных ключах 4.1, 4.2 ток протекает через них, минуя обмотки 1.2, 2.2 возбуждения.
При движении транспортного средства «вперед», ключи 4.1, 4.2 выключены, ток протекает через обмотки 1.2, 2.2 возбуждения: вершина «д» полупроводникового моста 4 - обратный диод силового полупроводникового ключа 4.1 - вершина «ж» моста 4 - обмотки 1.2, 2.2 возбуждения тяговых электродвигателей - вершина «з» моста 4 - диод 4.4 - вершина «e» полупроводникового моста 4. Ключ 4.2 включен, ток протекает через него, минуя обмотки 1.2, 2.2 возбуждения: вершина «д» полупроводникового моста 4 - обратный диод силового полупроводникового ключа 4.1 - вершина «ж» моста 4 - ключ 4.2 - вершина «е» полупроводникового моста 4.
При движении транспортного средства «назад» в работе принимают участие диод 4.3, обратный диод ключа 4.2 и ключ 4.1.
Балластный резистор 5 работает следующим образом.
В режиме тяги ток протекает через обратный диод силового полупроводникового ключа 4.1 - балластный резистор 5 выведен. В режиме рекуперативного торможения ток протекает через балластный резистор 5 и величину сопротивления регулируют изменением длительности включения силового полупроводникового ключа 6.