Способ управления частотой многодвигательного тягового электропривода

(54)(57 МНОГОДВ ПРИВОДА ных эле которых электриндивид ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АНИЕ ИЗОБ(71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта(53) 621.313.3.077.3(0888) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Оф 1029367, кл. Н 02 Р 7174 1981.2. Ситник Н.Х. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями. Обзорная информация. "Информэлектро", 1981, с. 37 (прото-тип) . СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ ИГАТЕЛЬИОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОимеющего И групп асинхронтродвигателей, каждая из состоит из М асинхронных вигатепей, .подключенных к альным преобразователям частоты, при котором осуществляютначальный пуск с нулевой частотывращения асинхронных электродвигателей, а затем внутри каждой группы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулирование напряжения и частоты так, что фазынапряжений питания каждого асинхронного электродвигателя сдвинуты назаданный угол, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппенияэнергетических показателей за счетснижения уровня помех в цепях питания тока, начальный пуск с нулевойчастоты вращения асинхронных электродвигателей всех М групп осуществляют при совместной синхронизации всехпреобразователей частоты, при этомобеспечивают заданньп 1 взаимньп 1 сдвигпо фазе между преобразователямичастоты каждой из )1 групп асинхрон-,ных электродвигателей, а но достижении заданной частоты вращения асинхронных электродвигателей синхронизацию преобразователей каждой из Игрупп асинхронных электродвигателейосуществляют раздельно,1121765 питания. Изобретение относится к электротехнике, а точнее к тяговому электроприводу, и может быть использованопри управлении частотой асинхроннымитяговыми двигателями электропоезда,Известен способ управления часто"той многодвигательным силовым электроприводом, имеющим М асинхронныхэлектродвигателей подключенных кпреобразователю постоянного тока в 10переменный, при котором осуществляют регулирование напряжения и частотыасинхронных электродвигателей во всемдиапазоне изменения скоростей 11,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 гармоникитока с частотой от б Гц и выше, ко"торые оказывают влияние на линиисвязи, автоблокировки и другие системы, использующие рельсовые цепидля передачи сигналов. 25Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ управления частотой многодви"гательным тяговым электроприводом,имеющим Ю групп асинхронных электродвигателей, каждая из которыхсостоит из М асинхронных электродви,гателей, подключенных к преобразователям частоты, при котором осуществляют начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронных электро 35двигателей, а затем внутри каждойгруппы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулированиенапряжения и частоты так, что фазы40напряжения питания каждого асинхрон 1 ого электродвигателя сдвинуты наззданный угол 2 .Хотя известный способ и позволяетснизить уровень вхинния потребляе 45мого тока на рельсовые цепи,но амплитуды гармоник, генерируемых преобра-.зователем в контактную сеть, остаютсядостаточно большими, что требуетдля их уменьшения использования мощных входных Фильтров, увеличивающих50массу и габариты преобразовательнойустановки и снижающих энергетическиепоказатели привода,ПЦель изобретения - повышение энер гетических показателей привода засчет снижения уровня помех в цепях 2Указанная цель достигается тем,что согласно способу управления час.тотой многодвигательным тяговымэлектроприводом, имеющим Б группасинхронных электродвигателей, каждаяиз которых состоит из М асинхронных электродвигателей, подключенных кпреобразователям частоты, при которомосуществляют начальный пуск с нулевойчастоты вращения асинхронных электродвигателей а затем внутри каждойгруппы из М асинхронных электродвигателей осуществляют регулированиенапряжения и частоты, так, что Фазынапряжений питания каждого асинхронного электродвигателя сдвинуты назаданный угол, начальный пуск с нулевой частоты вращения асинхронныхэлектродвигателей всех Б групп осуществляют при совместной синхронизации всех преобразователей частоты, при этом осуществляют заданный взаимный сдвиг по фазе межцу преобразователями частоты каждой из Игрупп асинхронных электродвигателей,а по Достижении заданной частоты вращения асинхронных электродвигателей синхронизацию. преобразователей каж- ., дой из М 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 впределах только одной подвижной единнцы, как и в известном способе,На фиг. 1 приведена блок-схема устройства управления частотой мно годвигательного тягового электропривода; на фиг. 2 - графики изменения частот вращения отдельных асинхронных электродвигателей и результирующей частоты основной гармоники токав питающей цепи,Устройство управления содержит Ягрупп 1.1, 1.21 асинхронных электродвигателей, каждая из которыхсодержит, М электродвигателей 2. 12,М, которые подключены соответственно к преобразователям 3.1 Э,М. Входы преобразователей через сглажи"Устройство управления преобразователями в каждой из И групп асинхронныхз 11217электродвигателей содержит индивидуальные генераторы 6 частоты токастатора, выходы которых подключенык"первому информационному входу блока 7 выбора режима, к второму информационному входу которого черезфазосдвигающий блок 8, а также.управляющему входу блока 7 подключен выход общего для Г 1 групп асинхронных электродвигателей генера Отора 9, Выход блока выбора режимасоединен с входом узла 10 распределения импульсов управления преобразователями 3.1 и З.М.Зависимости частоты вращения роторов асинхронных тяговых двигателейот скорости движения Ч электропоездадля подвижных единиц со средним диа.метром колесной пары (прямая 11),меньшим 12 и большим 13 диаметрамиколесных пар показаны .на фиг . 2.Прямая 14 соответствует частоте токастатора асинхронных тяговых двигателей, соединенных с колесными парами среднего диаметра, и отличается 25от частоты вращения их роторов на ве.личину частоты токов роторов,определяющей скольжение и нагрузку двига, теля. Графики 15 и 16 показывают изменение частоты пульсирующей составляющей тока, потребляемого из контактной сети при использовании предлагаемого способа управления частотойи прототипа соответственно.Устройство управления частотой35работает следующим образом.Начальный пуск с нулевой частотывращения осуществляется при совместйой синхронизации всех преобразова,телей,При четырех (М) асинхронных . электродвигателях в одной группе (на одной подвижной единице) и шести ,(В = 6) подвижных единицах в электропоезде индивидуальные генераторы 6 45 формируют управляющие напряжения частотой в 6 М = 24 раз выше, а общий генератор 9 - с частотой в 6 МГ 1 = 144 раза вьппе, чем частоты тока статора асинхронного тягового двигателя. При 50 пуске поезда, когда скорость егодвижения меньше скорости Чп (фиг. 2) на управляющий вход блока 7 постунает сигнал "Синхронизация", под действием которого входы узлов рас пределения импульсов 10 через фазосмещающий блок 8 подключаются к выходу генератора 9. Фазосмещающий блок 65 а 8, выполненный, например, на базекольцевых делителей частоты с коэффициентом деления, равным И = 6 осуществляют деление частоты управляющихнапряжений, поступающих от генератора9 на шесть и сдвиг их по фазе на1/6 Г 1 И = 1/144 части периода выходнойчастоты питающего двигатель напряжения. Сигналы с выхода фазосмещающегоблока 8 поступают на вход узла распределения импульсов 1 О, которые осуществляют управление преобразователями 3.13, Г 1 таким образом, чтобыобеспечить сдвиг по фазе между напряжениями преобразователей одной подвижной единицы, равным 1/6 М - 1/24 частипериода выходной частоты питающегодвигатель напряжения.При достижении скорости движения,равной Ч 1 (фиг . 2) на управляющий1вход блока 7 поступает сигнал Рас 11синхронизация" (" Синхронизация снимается сигнал) . При этом вход узла10 распределения импульсов подключается к выходу генератора 6 и работасхемы осуществляется от раздельныхгенераторов,При торможении электропоезда ипереходе из области высоких в областьнизких скоростей работа схемы устройства управления частотой осуществляется аналогичным образом, но с обрат 1ным чередованием режимов Рассинхронизация" 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 Чунулевого значения, а при скорости выше Ч скольжение становится отрицательным и некоторые иэ двигателей переходят в генераторный режим, создавая тормозной моментДля исключения этого явления при скорости Ч 11 меньшей Ч в соответствии с предлагаемым способом производится рассинхронизация преобразователей всех подвижных единиц. Приэтом, когда скорость Ч меньше Чп, 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 пульси" рующей составляющей тока, потребляемого из контактной сети, уменьшается величина емкости конденсаторов фильт ра, их масса и габариты, а следова тельно, уменьшается масса подвижныхединиц, что сокращает расход электроэнергии на тягу. Одновременно с этим повышаются энергетические показатели привода и уменьшается мешаю щее-влияние потребляемого тока нацепи питания.121765 У Тарасов Редак Заказ 7 Подписи ета СССР ытий наб., д. 4/542 Тираж 666ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк13035, Москва, Ж"35, Раушская орректор А.Зимокосов