Силовой выпрямительно-инверторный преобразователь для транспортного средства

Полезная модель относится к силовым полупроводниковым выпрямительно-инверторным преобразователям для питания тяговых электродвигателей магистральных электровозов переменного тока.

В выпрямительно-инверторном преобразователе, содержащем сварной каркас из профильной стали, на торцевых наружных стенках которого установлены защитные RC цепи и выравнивающие резисторы, а на торцевых внутренних стенках установлены блоки формирования управляющих импульсов и блоки импульсных трансформаторов, в верхней раме каркаса закреплены клеммные блоки для подключения микропроцессорной системы управления движением электровоза и разъем для подключения выносного блока диагностики, а на лицевой и обратной сторонах каркаса установлены блоки тиристоров, соединенные токопроводящими шинами таким образом, что на лицевой и обратной сторонах каркаса получены однофазные мосты, состоящие из восьми плеч, для подключения входного переменного тока на обеих сторонах размещено по четыре контакта, на каждой стороне также имеется выходные контакты постоянного тока для подключения тяговых двигателей электровоза.

Предложенные конструктивные изменения позволили осуществить раздельное управление тяговыми двигателями электровоза, как в режиме тяги, так и в режиме рекуперативного торможения, что улучшает технические и эксплуатационные характеристики предлагаемого выпрямительно-инверторного преобразователя.

Полезная модель относится к силовым полупроводниковым выпрямительно-инверторным преобразователям, преобразующим переменный ток промышленной частоты 50 Гц в постоянный. Заявляемый силовой полупроводниковый выпрямительно-инверторный преобразователь предназначен для раздельного питания тяговых двигателей постоянного тока электровозов переменного тока.

При разработке конструкции заявляемого преобразователя решалась задача, состоящая в необходимости создания оригинального преобразователя, позволяющего обеспечить управление постоянного выходного напряжения и раздельное питание тяговых двигателей электровоза в режимах тяги и рекуперативного торможения, обеспечении удобного доступа для технического обслуживания основных функциональных блоков, возможности проведения агрегатного ремонта, а также соответствия жестким ограничениям по массе и габаритам.

Известны силовые полупроводниковые преобразователи переменного тока в постоянный для питания тяговых двигателей постоянного тока. Так известен выпрямитель ВУК-4000Л [1] для питания тяговых двигателей электровозов ВЛ80Т и ВЛ80К. Выпрямительная установка представляет собой выпрямительный мост на лавинных диодах, обеспечивающий питание двух параллельно соединенных тяговых двигателей электровоза. Основными недостатками установки является невозможность осуществления рекуперативного торможения и раздельного питания тяговых двигателей электровоза.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является выпрямительно-инверторный преобразователь ВИП2-2200М [2], выбранный в качестве прототипа, предназначенный для выпрямления однофазного переменного тока частоты 50 Гц в постоянный в режиме тяги и для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток частоты 50 Гц в режиме рекуперативного торможения электровоза, выполненный в виде сварного каркаса из профильной стали, в котором крепятся все другие блоки и элементы. На лицевой и обратной сторонах преобразователя расположены тиристорные блоки, образующие с помощью соединительных шин переменного и постоянного тока восемь плеч однофазного моста по четыре плеча на каждой стороне, на боковой стороне расположены блоки выравнивания напряжения, а в верхней части каркаса установлены блоки формирования импульсов управления и блоки импульсных трансформаторов для управления тиристорами. Индуктивные делители тока установлены с обоих краев и в центре преобразователя. Выходные шины постоянного тока служат для подключения двух параллельно соединенных тяговых двигателей электровоза. Основным недостатком известного преобразователя является невозможность осуществления раздельного управления тяговыми двигателями в режиме тяги и рекуперации, что снижает эффективность тяги и рекуперативного торможения при трогании, движении и рекуперативном торможении электровоза. Кроме того известное устройство содержит энергоемкие и материалоемкие индуктивные делители тока, актуальность в которых отпала в связи с появлением современных полупроводниковых приборов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание оригинальной конструкции выпрямительно-инверторного преобразователя для транспортного средства, отличающегося от известных расширенными функциональными возможностями за счет обеспечения раздельного управления тяговыми двигателями, подключенных к одному преобразователю, а так же компактностью со строго ограниченными размерами по месту размещения в высоковольтной камере электровоза.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является повышение эффективности работы преобразователя путем расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения равномерного распределения тяговых нагрузок по двум двигателям одной тележки электровоза, что позволит увеличить тяговую силу при трогании и торможении электровоза независимо от разброса внешних характеристик тяговых двигателей и состояния рельсовых путей.

Предлагается силовой выпрямительно-инверторный преобразователь, выполненный в виде сварного каркаса из профильной стали, на торцевых наружных стенках которого установлены защитные RC цепи и выравнивающие резисторы, а на торцевых внутренних стенках установлены блоки формирования управляющих импульсов и блоки импульсных трансформаторов, в верхней раме каркаса закреплены клеммные блоки для подключения микропроцессорной системы управления движением электровоза и разъем для подключения выносной диагностики, а на лицевой и обратной сторонах каркаса установлены блоки тиристоров, соединенные токопроводящими шинами таким образом, что на передней и задней сторонах каркаса получено по одному однофазному мосту, состоящему из восьми плеч, для подключения входного переменного тока на обеих сторонах размещено по четыре контакта, на каждой стороне также имеется выходные контакты постоянного тока для подключения тяговых двигателей электровоза.

Заявляемое техническое решение может быть признано соответствующим требованиям новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого объекта защиты.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно предназначено для применения в модернизируемых электровозах.

На Фиг.1 представлена блок-схема расположения конструктивных элементов в предлагаемом выпрямительно-инверторном преобразователе.

Преобразователь имеет блочную конструкцию для обеспечения его ремонта без демонтажа из высоковольтной камеры. Размещение блоков и узлов выполнено с учетом удобства обслуживания и монтажа при эксплуатации.

Конструктивно преобразователь выполнен в виде сварного каркаса поз.1 из профильной стали и предназначен для размещения в высоковольтном отсеке кузова электровоза. На лицевой и обратной сторонах каркаса 1 расположены тиристорные блоки 2. Из тиристорных блоков 2 на каждой стороне каркаса 1 собранны однофазные выпрямители 4, состоящие из восьми плеч 3, при этом каждое плечо 3 состоит из двух последовательных и двух параллельно включенных блоков тиристоров 2. Для подключения входного переменного тока служат клеммы 5, а клеммы 6 для подключения тяговых двигателей. На внутренних торцевых стенках каркаса 1 расположены блоки формирования импульсов 7, блоки импульсных трансформаторов 8 и диагностики состояния 9 блоков тиристоров 2. На внешних торцевых стенках каркаса 1 расположены защитные RC цепи 10 и выравнивающие резисторы 11. В верхней части каркаса 1 расположены клеммники 12 для подключения микропроцессорной системы управления движением электровозом и источников питания и разъем 13 для диагностирования блоков тиристоров 2, которые образуют воздушный канал 14 для принудительного охлаждения.

Принцип работы выпрямительно-инверторного преобразователя заключается в следующем: преобразователь монтируют в высоковольтной камере электровоза, шины переменного тока соединяют со вторичными обмотками тягового трансформатора электровоза, шины постоянного тока соединяют с тяговыми двигателями электровоза, подключают блок питания, блок диагностики и микропроцессорную систему управления движением электровоза. При поступлении сигналов управления микропроцессорной системы управления движением электровоза на входные клеммы блоков формирования управляющих импульсов тиристорные плечи переходят в открытое состояние, на шинах постоянного тока появляется напряжение, необходимая величина которого для каждого тягового двигателя задается системой управления движения электровоза, контроль исправности блоков тиристоров осуществляется датчиками состояния блоков тиристоров и блоком диагностики, расположенным вне высоковольтной камеры.

Все предложенные конструктивные изменения позволили осуществить раздельное управление тяговыми двигателями одной тележки и улучшить технические и эксплуатационные характеристики, повысить КПД, эксплуатационную надежность, уменьшить материалоемкость, снизить трудоемкость, повысить технологичность и удобства монтажа, улучшить ремонтопригодность предлагаемого выпрямительно-инверторного преобразователя.

Источники информации:

1. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизельпоездам. Под редакцией А.И.Тищенко, T.I.M., «Транспорт»; 1976 г.

2. Особенности устройства и эксплуатации электровоза ВЛ80Р. Капустин Л.Д., Копанев А.С., Лозановский А.Л., М., «Транспорт»; 1979 г.

Силовой выпрямительно-инверторный преобразователь для транспортного средства, содержащий каркас, защитные RC цепи и выравнивающие резисторы, блоки формирования управляющих импульсов и блоки импульсных трансформаторов, клеммные блоки и разъем, блоки тиристоров и токопроводящие шины, отличающийся тем, что на лицевой стороне каркаса из блоков тиристоров выполнен однофазный выпрямитель, состоящий из восьми плеч, аналогичный выпрямитель из блоков тиристоров выполнен на обратной стороне каркаса, для подключения входного переменного тока на каждой стороне размещено по четыре контакта, а для подключения тяговых двигателей электровоза на обеих сторонах размещены выходные контакты постоянного тока.