RU2025886C1

RU2025886C1 - D c electric motor drive

Info

Publication number: RU2025886C1
Application number: SU925060464A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Ильинский; Е.Ф. Ненашко; А.В. Сафронов; В.И. Трофименко
Original assignee: Инновационно-внедренческий центр "Менеджер-1"
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: transport. SUBSTANCE: D.C. electric motor drive is inserted with inverter, capacitive energy storage, four D.C. commutators and A.C. commutator. Given electric motor drive provides for multifunctional use of sources and loads both of electric and mechanical energy. Intercoupled system of units can operate as electric drive, as energy generator and as combination of two modes. EFFECT: expanded functional use. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промышленности и на транспорте. The invention relates to electrical engineering and can be used in industry and transport.

Известен электропривод, содержащий электродвигатель, звено постоянного тока, к шинам которого подключены выводы электродвигателя, аккумуляторной батареи и выпрямители. Однако известный электропривод не обеспечивает форсированного генерирования и накопления энергии в режимах разгона и торможения электропривода. Known electric drive containing an electric motor, a DC link, to the tires of which are connected the terminals of the electric motor, battery and rectifiers. However, the known electric drive does not provide forced generation and accumulation of energy in the modes of acceleration and braking of the electric drive.

Известен также электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, аккумуляторную батарею и выпрямитель, выводы переменного тока которого соединены с выводами генератора, механически связанного с источником механической энергии. Однако известный электропривод имеет неразвитую сеть электроснабжения дополнительных потребителей и также не обеспечивает форсировку режимов генерирования и потребления электроэнергии. Also known is a direct current electric drive containing an electric motor, a battery and a rectifier, the AC terminals of which are connected to the terminals of a generator mechanically connected to a source of mechanical energy. However, the known electric drive has an undeveloped power supply network for additional consumers and also does not provide forcing the generation and consumption of electricity.

Целью изобретения является повышение надежность и КПД, расширение функциональных показателей. The aim of the invention is to increase reliability and efficiency, the expansion of functional indicators.

Цель достигается тем, что электропривод снабжен инверторным блоком, емкостным накопителем, коммутаторами постоянного и переменного тока. The goal is achieved by the fact that the electric drive is equipped with an inverter unit, a capacitive storage, DC and AC switches.

Новизна предлагаемого технического решения обусловлена развитой сетью электроснабжения, содержащей три шины постоянного тока и две группы шин переменного тока, причем источники и потребители электроэнергии системой шин и коммутаторов объединены в единый комплекс, обеспечивающий многовариантность электропривода в целом. The novelty of the proposed technical solution is due to the developed power supply network, which contains three DC buses and two groups of AC buses, and the sources and consumers of electricity by the bus and switch system are combined into a single complex that ensures the multivariance of the drive as a whole.

Введение емкостного накопителя обеспечивает форсирование режимов разгона и торможения электропривода и гарантирует надежный запуск и вывод на рабочий режим источников механической энергии. Практическая применимость предлагаемого электропривода в промышленности, на транспорте и автономной электроэнергетике обусловлена возможностью применения в электрических трансмиссиях автомобилей, промышленных и сельскохозяйственных тракторов, в сельскохозяйственных и строительных машинах и механизмах. Расширение функциональных возможностей достигается также за счет того, что в качестве источника механической энергии могут быть использованы тепловые двигатели внутреннего и внешнего сгорания, ветроустановки и другие альтернативные источники энергии. Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, аккумуляторную батарею 2, выпрямитель 3, первые выводы которых соединены с первой шиной 4 постоянного тока, второй вывод постоянного тока выпрямителя 3 соединен с второй шиной 5 постоянного тока. Первый и второй генераторы 6, 7 механически связаны с источником 8 механической энергии, снабженным регулятором 9 частоты вращения. Выводы первого генератора 6 соединены с выводами переменного тока выпрямителя 3. Выводы второго генератора 7 соединены с силовым входом регулятора 10 возбуждения первого генератора 6. Электропривод содержит также емкостный накопитель 11, инверторный блок 12, четыре коммутатора 13-16 постоянного тока и коммутатор 17 переменного тока. Первый вывод емкостного накопителя 11 и первый вывод постоянного тока инверторного блока 12 соединены с первой шиной 4 постоянного тока. Вторые выводы электродвигателя 1, аккумуляторной батареи 2, емкостного накопителя 11 и второй вывод постоянного тока инверторного блока 12 соединены с первым выводом соответствующих коммутаторов 13-16 постоянного тока, вторые и третьи выводы которых соединены соответственно с второй 5 и третьей 18 шинами постоянного тока. Выводы переменного тока инверторного блока 12 соединены с первой группой выводов коммутатора 17 переменного тока, вторая и третья группы выводов которого подключены соответственно к первой и второй группам шин 19, 20 переменного тока. Первая группа 19 шин переменного тока соединена с выводами первого генератора 6. Вторая группа 20 шин переменного тока может быть соединена с силовым входом регулятора 21 второго генератора 7. Электропривод может также содержать третий генератор 22, выводы которого соединены с сетью 23 собственных нужд электропривода. Генераторы 6, 7, 22 могут быть объединены в единый конструктивный блок аналогично электрической машине типа ГТ16П46. В качестве источника 8 механической энергии может быть использован тепловой двигатель с внутренним и внешним сгоранием топлива, ветроустановка и любой другой источник механической энергии. Выпрямитель 3, регуляторы 10 и 21 возбуждения и инверторные блоки могут быть выполнены на основе полупроводниковых элементов-транзисторов или тиристоров. Коммутаторы 13-17 могут быть выполнены на базе двух или трех позиционных контакторов (третья позиция обеспечивает отключение соответствующего элемента от системы электроснабжения) или на базе реверсивных полупроводниковых ключей, обеспечивающих импульсное дозирование энергии генерирования или потребления. Система 24 управления обеспечивает функционирование электропривода в соответствии с режимами, описанными ниже. The introduction of a capacitive storage drive accelerates the acceleration and braking of the electric drive and guarantees reliable start-up and output of mechanical energy sources to the operating mode. The practical applicability of the proposed electric drive in industry, transport and autonomous power industry is due to the possibility of use in electric transmissions of automobiles, industrial and agricultural tractors, in agricultural and construction machines and mechanisms. The expansion of functionality is also achieved due to the fact that heat engines of internal and external combustion, wind turbines and other alternative energy sources can be used as a source of mechanical energy. The DC drive contains an electric motor 1, a battery 2, a rectifier 3, the first terminals of which are connected to the first DC bus 4, the second DC terminal of the rectifier 3 is connected to the second DC bus 5. The first and second generators 6, 7 are mechanically connected to a source of mechanical energy 8, equipped with a speed controller 9. The terminals of the first generator 6 are connected to the AC terminals of the rectifier 3. The terminals of the second generator 7 are connected to the power input of the excitation controller 10 of the first generator 6. The drive also includes a capacitive storage 11, an inverter unit 12, four DC switches 13-16 and an AC switch 17 . The first terminal of the capacitive storage 11 and the first DC terminal of the inverter unit 12 are connected to the first DC bus 4. The second terminals of the electric motor 1, the battery 2, the capacitive storage 11 and the second DC terminal of the inverter unit 12 are connected to the first terminal of the respective DC switches 13-16, the second and third terminals of which are connected to the second 5 and third 18 DC buses, respectively. The AC terminals of the inverter unit 12 are connected to the first group of terminals of the AC switch 17, the second and third groups of terminals of which are connected respectively to the first and second groups of AC buses 19, 20. The first group 19 of AC buses is connected to the terminals of the first generator 6. The second group 20 of AC buses can be connected to the power input of the regulator 21 of the second generator 7. The drive may also include a third generator 22, the terminals of which are connected to the network 23 of the drive's own needs. Generators 6, 7, 22 can be combined into a single structural unit similarly to an electric machine of the type GT16P46. As a source of 8 mechanical energy can be used a heat engine with internal and external combustion, wind turbine and any other source of mechanical energy. The rectifier 3, the regulators 10 and 21 of the excitation and inverter blocks can be made on the basis of semiconductor elements transistors or thyristors. Switches 13-17 can be made on the basis of two or three positional contactors (the third position ensures that the corresponding element is disconnected from the power supply system) or on the basis of reversible semiconductor switches that provide pulse dosing of generation or consumption energy. The control system 24 ensures the operation of the electric drive in accordance with the modes described below.

Электропривод работает следующим образом. Первый режим работы. Электродвигатель 1 потребляет энергию от выпрямителя 3, при этом может обеспечиваться режим заряда аккумуляторной батареи 2 и емкостного накопителя, а также генерирование энергии переменного тока инверторным блоком 12. The electric drive operates as follows. The first mode of operation. The electric motor 1 consumes energy from the rectifier 3, while the charge mode of the battery 2 and the capacitive storage, as well as the generation of alternating current energy by the inverter unit 12, can be provided.

Второй режим работы. Энергия торможения электродвигателя 1 потребляется аккумуляторной батареей 2 и емкостным накопителем 11. К выпрямителю 3 подключен только инверторный блок 12. Третий режим работы обеспечивает форсированный разгон электродвигателя 1 или форсирование его мощности при реализации перегрузочных режимов. При этом электродвигатель 1 потребляет энергию от трех источников - от системы генератор 6 - выпрямитель 3, от аккумуляторной батареи 2 и от емкостного накопителя 11. The second mode of operation. The braking energy of the electric motor 1 is consumed by the battery 2 and the capacitive storage 11. Only the inverter unit 12 is connected to the rectifier 3. The third mode of operation provides forced acceleration of the electric motor 1 or forcing its power when implementing overload conditions. In this case, the electric motor 1 consumes energy from three sources - from the system, the generator 6 - rectifier 3, from the battery 2 and from the capacitive storage 11.

Четвертый режим работы. Запуск и вывод на рабочий режим источника 8 механической энергии. При этом генератор 6 работает в режиме электродвигателя и потребляет энергию через инверторный блок 12 от аккумуляторной батареи 2 и емкостного накопителя 11. The fourth mode of operation. The launch and output to the operating mode of the source 8 of mechanical energy. In this case, the generator 6 operates in the electric motor mode and consumes energy through the inverter unit 12 from the battery 2 and the capacitive storage 11.

Пятый режим работы. Емкостный накопитель запасает энергию от аккумуляторной батареи, а выпрямитель 3 обеспечивает питание электродвигателя 1 и инверторного блока 12. Fifth mode of operation. A capacitive storage stores energy from the battery, and a rectifier 3 provides power to the electric motor 1 and the inverter unit 12.

Шестой режим. Электродвигатель отключен. Остальные агрегаты работают в режиме многофункциональной системы электроснабжения. Возможно также определенное сочетание описанных выше режимов. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает многофункциональное использование источников и потребителей как электрической, так и механической энергии, причем взаимосвязанная система агрегатов может работать в режиме электропривода, в режиме электроснабжения и в комбинированных режимах. Sixth mode. The electric motor is disconnected. The remaining units operate in multifunctional power supply mode. A certain combination of the above modes is also possible. Thus, the proposed technical solution provides multifunctional use of sources and consumers of both electric and mechanical energy, and the interconnected system of units can operate in electric drive mode, in power supply mode and in combined modes.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано в качестве электрической трансмиссии и системы электроснабжения автономных транспортных средств - автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных и строительных машин, а также в качестве стационарной системы электроснабжения и привода стационарных механизмов и устройств - насосов, сварочных агрегатов и т.д. Сочетание двигатель-генераторной установки с аккумуляторной батареей и емкостным накопителем позволяет обеспечить режим работы теплового двигателя в режиме минимального расхода топлива и гарантированное электроснабжение в сочетании с ветроустановкой. The proposed technical solution can be used as an electric transmission and power supply system of autonomous vehicles - cars, tractors, agricultural and construction vehicles, as well as a stationary power supply system and drive stationary mechanisms and devices - pumps, welding units, etc. The combination of an engine-generator set with a storage battery and a capacitive storage allows the heat engine to operate in minimum fuel consumption mode and guaranteed power supply in combination with a wind turbine.

Claims

1. A DC electric drive comprising an electric motor or a group of electric motors, a battery and a rectifier, the first terminals of which are connected to the first DC bus, the first and second generators mechanically connected to a mechanical energy source equipped with a speed controller, and the terminals of the first generator are connected to the AC terminals of the rectifier, the second DC terminal of which is connected to the second DC bus, and the terminals of the second generator are connected to the power input house of the excitation controller of the first generator, AC bus, characterized in that an inverter unit, a capacitive energy storage device, four DC switches and an alternating current switch are introduced into it, the first terminal of the capacitive storage and the first DC terminal of the inverter unit connected to the first DC bus current, the second terminal of the inverter unit and the second terminals of the electric motor, battery and capacitive storage are connected to the first terminals of the respective switches continuously current, the second and third terminals of which are connected respectively to the second and third DC bus, the AC terminals of the inverter unit are connected to the first group of terminals of the AC switch, the second and third groups of terminals of which are connected respectively to the first and second AC buses, the first the AC bus is connected to the terminals of the first generator, the power input of the excitation controller of the second generator is connected to the second AC bus.

2. The drive according to claim 1, characterized in that a third generator is introduced into it, the output of which is an auxiliary bus.