Способ управления частотой многодвигательного тягового электропривода

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ МНОГОДВИГАТЕЛЫЮГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА , имеющего N групп асинхронных электродвигателей, каждая ия которых состоит из М асинхронных электродвигателей, .подключенных к индив1щуальным преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей , а затем внутри каждой группы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты так, что фазы напряжений питания к;1ждого асинхронного электродвигателя сдвинуты на заданный угол, отличающийс я тем, что, с целью повьпиения энергетических показателей за счет снижения уровня помех в цепях питания тока, начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей всех N гругп осуществляют при совместной синхронизации всех (Я преобразователей частоты, при этом обеспечивают заданньп) твзаимньп по фазе между преобразователями частоты каждой из N групп асинхрон-. ных электродвигателей, а по достижении заданной частоты вращения асинхронных электродв 1гат лей синхронизацию преобразователей каждой из N IsS групп асинхроннык злектродвпгателей ачЛ осуществляют раздельно. at ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК а9> 01) age Н 02 P 7/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ к двторСкомм свидяткльСтвМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550182/24-07 (22) 15.02.83 (46) 30. 10.84. Бюл. 40 (72) Г.М. Вотчицев, Ю.М. Иньков, В.В. Литовченко, О.С. Назаров, Н.Х. Ситник, В.А. Скибинскнй и В.И. Скороходов (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.313.3.077.3(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 1029367, кл. Н 02 P 7/74„ 1981.

2. Ситник Н.Х. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями. Обзорная информация.

"Информэлектро-", 1981, с. 37 (прото- тип) . (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ

МНОГОДВИГАТЕЛЬИОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, имеющего N групп асинхрон. ных электродвигателей, каждая из которых состоит из М асинхронных электродвигателей, .подключенных к индивидуальным преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей, а затем внутри каждой группы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты так, что фазы напряжений питания каждого асинхронного электродвигателя сдвинуты на заданный угол, о т л н ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьппения энергетических показателей за счет снижения уровня помех в цепях питания тока, начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей всех М групп осуществля- Е

loT при совместной синхронизации всех преобразователей частоты, при этом обеспечивают заданный взаимньп сдвиг по фазе между преобразователями частоты каждой из М групп асинхрон-, Я ных электродвигателей, а но достижении заданной частоты вращения асинхронных электродвигателей синхронизацию преобразователей каждой из И групп асинхронных электродвигателей р осуществляют раздельно.

1121765

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к тяговому электроприводу, и может быть использовано при управлении частотой асинхронными тяговыми двигателями электропоезда.

Известен способ управления часто" той многодвигательным силовым электроприводом, имеющим Я асинхронных электродвигателей, подключенных к преобразователю постоянного тока в 10 переменный, при котором осуществляют регулирование напряжения и частоты асинхронных электродвигателей во всем диапазоне изменения скоростей (1), Ввиду того, что в процессе регулирования частота напряжения на тяговых двигателях изменяется в диапазоне от 1 до 150-200 Гц, преобразователь генерирует в питающую (контактную} сеть шестикратные гармоники тока с частотой от б Гц и выше, ко" торые оказывают влияние на линии связи, автоблокировки и другие системы, использующие рельсовые цепи для передачи сигналов. 25

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления частотой многодви" гательным тяговым электроприводом, имеющим N групп асинхронных электродвигателей, каждая из которых состоит из И асинхронных электродви,гателей, подключенных к преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электрс35 двигателей, а затем внутри каждой группы из И асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты так, что фазы

40 напряжения питания каждого асинхрон1.ого электродвигателя сдвинуты на заданный угол (2) .

Хотя известный способ и позволяет снизить уровень вхинния потребляе45 мого тока на рельсовые цепи,но ампли туды гармоник, генерируемых преобра-. зователем в контактную сеть, остаются достаточно большими, что требует для их уменьшения использования мощных входных фильтров, увеличивающих

50 массу и габариты преобразовательной установки и снижающих энергетические показатели привода.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления частотой многодвигательным тяговым электроприводом, имеющим Б групп асинхронных электродвигателей, каждая из которых состоит из И асинхронных электродвигателей, подключенных к преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей„ а затем внутри каждой группы из M асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты, так, что фазы напряжений питания каждого асинхронного электродвигателя сдвинуты на заданный угол, начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электродвигателей всех N групп осуществляют при совместной синхронизации всех преобразователей частоты, при этом осуществляют заданный взаимный сдвиг по фазе межцу преобразователями частоты каждой из N групп асинхронных электродвигателей, а по достижении заданной частоты вращения асинхронных электродвигателей синхронизацию. преобразователей каж- .. дой из N групп асинхронных электродвигателей осуществляют раздельно.

Согласно предлагаемому способу синхронизация всех преобразователей., подвижных единиц электропоезда осуществляется только при .пуске, а при движении электропоезда со скоростями выше номинальной осуществляется синхронизация преобразователей в пределах только одной подвижной единнцы, как и в известном способе.

На фиг . 1 приведена блок-схема устройства управления частотой многодвигательного тягового электропривода; на фиг. 2 — графики изменения частот вращения отдельных асинхронных электродвигателей и результирующей частоты основной гармоники тока в питающей цепи.

Устройство управления содержит N групп 1.1, 1.2...1 асинхронных электродвигателей, каждая из которых содержит.И электродвигателей 2.1... ...2,И, которые подключены соответственно к преобразователям 3.1...3,N.

Входы преобразователей через сглажен"

Цель изобретения — повышение энер-55 гетических показателей привода за счет снижения уровня помех в цепях питания.. вающий индуктивно-емкостной фильтр

4 и 5 подключены к питающей сети.

Устройство управления преобразователями в каждой из N групп асинхронных з 11217 электродвигателей содержит индиви дуальные генераторы 6 частоты тока статора, выходы которых подключены к"первому информационному входу блока 7 выбора режима, к второму информационному входу которого через фазосдвигающий блок 8, а также .управляющему входу блока 7 подклю1 чен выход общего для N групп асинхронных электродвигателей генера- 10 тора 9. Выход блока выбора режима соединен с входом узла 10 распределения импульсов управления преобразователями 3.1 и З.M.

Зависимости частоты вращения роторов асинхронных тяговых двигателей от скорости движения V электропоезда для подвижных единиц со средним диа.метром колесной пары (прямая 11), меньшим 12 и большим 13 диаметрами колесных пар показаны на фиг . 2.

Прямая 14 соответствует частоте тока статора асинхронных тяговых двигателей, соединенных с колесными парами среднего диаметра, и отличается 25 от частоты вращения их роторов на величину частоты токов роторов,определяющей скольжение и нагрузку двига. теля. Графики 15 и 16 показывают изменение частоты пульсирующей составляющей тока, потребляемоro из контактной сети при использовании предлагаемого способа управления частотой и прототипа соответственно.

Устройство управления частотой

35 работает следующим образом.

Начальный пуск с нулевой частоты вращения осуществляется при совместйой синхронизации всех преобразова— ,телей.

При четырех (M-4) асинхронных . электродвигателях в одной группе (на одной подвижной единице) и шести ,(Н = 6) подвижных единицах в элект ропоезде индивидуальные генераторы 6 45 формируют управляющие напряжения частотой в 6 M = 24 раз выше, а общий генератор 9 — с частотой в б MN = 144 раза вьппе, чем частоты тока статора асинхронного тягового двигателя. При 50 пуске поезда, когда скорость его движения меньше скорости Чп (фиг. 2) на управляющий вход блока 7 постунает сигнал "Синхронизация", под действием которого входы узлов рас- 55 пределения импульсов 10 через фазосмещающий блок 8 подключаются к выходу генератора 9. Фазосмещающий блок

65 4

8, выполненный, например, на базе кольцевых делителей частоты с коэффициентом деления, равным N = 6 осуществляют деление частоты управляющих напряжений, поступающих от генератора

9 на шесть и сдвиг их по фазе на

1/6MN = 1/144 части периода выходной частоты питающего двигатель напряжения . Сигналы с выхода фазосмещающего блока 8 поступают на вход узла распределения импульсов 1О, которые осуществляют управление преобразователями 3.1....3, Г1 таким образом, чтобы обеспечить сдвиг по фазе между напряжениями преобразователей одной подвижной единицы, равным 1/6M 1/24 части периода выходной частоты питающего двигатель напряжения.

При достижении-скорости движения, равной Ч 1 (фиг . 2) на управляющий

l1 вход блока 7 поступает сигнал Pac1l синхронизация" (" Синхронизация снимается сигнал) . При этом вход узла

10 распределения импульсов подключается к выходу генератора 6 и работа схемы осуществляется от раздельных генераторов.

При торможении электропоезда и переходе из области высоких в область низких скоростей работа схемы устройства управления частотой осуществляется аналогичным образом, но с обратtt ным чередованием режимов Рассинхранизация" и Синхронизация* .

Как следует из зависимостей (фиг. 2), при трогании с месга (неподвижные двигатели) скольжение, а соответственно нагрузки всех двигателей одинаковы. По мере разгона электропоезда частоты вращения роторов асинхронных тяговых двигателей в силу разницы диаметров колесных пар изменяются по различным законам (кривые 11 — 13).

При этом скольжение у одних двигателей увеличивается (кривая 13), а у других уменьшается (кривая 12), достигая при некоторой критической скорости Vq нулевого значения, а при скорости выше 7 „ скольжение становится отрицательным и некоторые иэ двигателей переходят в генераторный режим, создавая тормозной момент °

Для исключения этого явления при скорости Vq меньшей Vq в соответствии с предлагаемым способом произво, дится рассинхронизация преобразователей всех подвижных единиц. При

S. 1121765 этом, когда скорость Ч меньше Че, частота пульсирующей составляющей тока значительно (в шесть раз) превышает частоту пульсаций тока, чем в .прототипе (кривые 15 и 16 соответственно) ° что облегчает задачи снижения мешающего влияния потребляемого тока на питающие цепи.

Технико-экономическая эффективность способа состоит в том, что благодаря увеличению частоты пульсирующей составляющей тока, потребляемого из контактной сети, уменьшается величина емкости конденсаторов фильт. ра, их масса и габариты, а следова5 тельно, уменьшается масса подвижных единиц, что сокращает расход электроэнергии на тягу. Одновременно с этим повышаются энергетические показатели привода и уменьшается мешающее-влияние потребляемого тока на цепи питания.

Ii21765

1!21765

f/

Рвр

Составитель В. Тарасов

Редактор И. Ковальчук Техред М.Гергель . Корректор А.Зимокосов

Заказ 7994/42 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4