[go: up one dir, main page]

RU2724019C1 - Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter - Google Patents

Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter Download PDF

Info

Publication number
RU2724019C1
RU2724019C1 RU2019102849A RU2019102849A RU2724019C1 RU 2724019 C1 RU2724019 C1 RU 2724019C1 RU 2019102849 A RU2019102849 A RU 2019102849A RU 2019102849 A RU2019102849 A RU 2019102849A RU 2724019 C1 RU2724019 C1 RU 2724019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric
phases
converter
electric converter
phase frequency
Prior art date
Application number
RU2019102849A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Федор Андреевич Гельвер
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр"
Priority to RU2019102849A priority Critical patent/RU2724019C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2724019C1 publication Critical patent/RU2724019C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
    • B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC
    • H02M5/42—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters
    • H02M5/44—Conversion of AC power input into AC power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into DC by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate DC into AC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: invention relates to the vehicles electrical traction systems. Electric vehicle acquiring complex with cascade electric converter includes control system, primary thermal engines with alternating current generators, automatic switches, electric converter and traction electric motor. Several electric alternators are connected to each of primary thermal engines. Number of them is equal to number of phases of converter and number of phases of traction motor. Electric converter consists of single-phase frequency converters, the number of which is equal to the number of all generators. At that, multi-phase winding of each of electric generators is connected to input of its single-phase frequency converter via automatic circuit breaker. Single-phase frequency converters are grouped by phases of electric converter and in each phase of electric converter are connected in series. Beginning of phases of the electric converter are connected to each other, and ends of phases of the electric converter are connected to phases of the traction motor.EFFECT: technical result consists in improvement of performance of electromotive force system.1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к электрическому приводу движительного комплекса автономного транспортного средства, содержащему несколько генераторных агрегатов осуществляющих выработку электрической энергии, каскадный электрический преобразователь и тяговый электродвигатель, выполненные на переменном токе и может быть использовано в качестве устройства регулирования тяги, упора, мощности и скорости транспортного средства.The invention relates to an electric drive of a propulsion complex of an autonomous vehicle, comprising several generator units generating electric energy, a cascade electric converter and a traction motor made with alternating current and can be used as a device for controlling traction, emphasis, power and speed of a vehicle.

Известна электродвижительная установка судна (Григорьев А.В., Ляпидов К.С., Макаров Л.С. Единая электроэнергетическая установка гидрографического судна на базе системы электродвижения переменного тока. // Судостроение, 2006, №4, с. 33-34), содержащая первичные тепловые двигатели, с которыми механически соединены синхронные генераторы переменного тока, трехфазные обмотки статора которых подключены к трехфазной линии главного распределительного щита. К шинам трехфазной линии главного распределительного щита подключены потребители собственных нужд и первичные обмотки трансформаторов, к вторичным обмоткам которых подключены входы преобразователей частоты, к выходам которых подключены гребные электродвигатели переменного тока. Недостатком известной электроэнергетической установки является то, что преобразователи частоты выполнены по схеме двухзвенных преобразователей частоты с двухуровневым инветором напряжения, который имеет низкий показатель качества синтезируемого выходного напряжения для питания гребных электродвигателей, а также то, что преобразователи частоты питаются не напрямую от главного распределительного щита, а через согласующие трансформаторы, что снижает энергетические характеристики судовой электроэнергетической установки, повышает ее стоимость, массу и габариты. К недостаткам также относится искажение напряжения на шинах главного распределительного щита вызванные работой преобразователей частоты, так как мощность гребных электроприводов может значительно превышать мощность потребителей собственных нужд.Known electromotive installation of the vessel (Grigoriev A.V., Lyapidov K.S., Makarov L.S. Unified electric power installation of a hydrographic vessel based on an alternating current electric propulsion system. // Shipbuilding, 2006, No. 4, p. 33-34), containing primary heat engines with which synchronous alternators are mechanically connected, the three-phase stator windings of which are connected to the three-phase line of the main switchboard. The consumers of their own needs and the primary windings of the transformers are connected to the buses of the three-phase line of the main switchboard, the secondary windings of which are connected to the inputs of the frequency converters, the outputs of which are connected to the alternating current AC motors. A disadvantage of the known electric power installation is that the frequency converters are made according to the scheme of two-link frequency converters with a two-level voltage inverter, which has a low quality indicator of the synthesized output voltage for supplying the propeller motors, as well as the fact that the frequency converters are not fed directly from the main switchboard, but through matching transformers, which reduces the energy characteristics of the ship’s electric power plant, increases its cost, weight and dimensions. The disadvantages also include the distortion of the voltage on the buses of the main switchboard caused by the operation of frequency converters, since the power of the rowing electric drives can significantly exceed the power of the consumers of their own needs.

Известна электродвижительная установка (МПК В63Н 21/17, В63Н 23/24, H02J 3/16, патент RU 2458819 (С1), Заявка: 2011107510/11, 25.02.2011, Васин И.М, Сеньков А.П., Токарев Л.Н., Судовая электроэнергетическая установка (варианты)), содержащая главные первичные тепловые двигатели, главные синхронные генераторы, главный распределительный щит, преобразователи частоты, гребные электродвигатели, аварийный дизель-генератор, аварийный распределительный щит, согласующие трансформаторы и потребители собственных нужд. На статоре каждого главного синхронного генератора размещены несколько изолированных друг от друга трехфазных обмоток, подключенных к раздельным шинам главного распределительного щита к которому также подключены выпрямители многоуровневых инверторов напряжения и согласующие трансформаторы потребителей собственных нужд. К выходу многоуровневых инверторов напряжения подключены гребные электродвигатели, а к шинам вторичного распределительного щита подключены аварийный и стояночный дизель-генератор. Технический результат такой конструкции обеспечивает повышение качества синтезируемого напряжения для питания гребных электродвигателей, а также повышение К.П.Д. и надежности судовой установки за счет исключения трансформаторов между линиями главного распределительного щита и преобразователями частоты. Недостатками известного устройства является сложная структура системы распределения электроэнергии, используемое нестандартное оборудование изготавливаемое под заказ, большое количество коммутационных аппаратов, сложная схемотехническая реализация многоуровневых преобразователей частоты на основе многоуровневых инверторов напряжения, а также искажения напряжения на шинах главного распределительного щита вызванные работой преобразователей частоты. К недостаткам известной установки также можно отнести невозможность использования высокочастотного генераторного агрегата, так как шины главного распределительного щита должны быть рассчитаны на напряжение промышленной частоты 50 Гц для последующего питания потребителей собственных нужд, причем необходимо осуществлять стабилизацию этой частоты для обеспечения качественного питания потребителей собственных нужд.Known electromotive installation (IPC B63H 21/17, B63H 23/24, H02J 3/16, patent RU 2458819 (C1), Application: 2011107510/11, 02.25.2011, Vasin I.M., Senkov A.P., Tokarev L. .N., Ship electric power plant (options)), containing main primary heat engines, main synchronous generators, main distribution board, frequency converters, propeller motors, emergency diesel generator, emergency distribution board, matching transformers and auxiliary consumers. On the stator of each main synchronous generator there are several three-phase windings isolated from each other, connected to separate buses of the main distribution board, to which rectifiers of multi-level voltage inverters and matching transformers of auxiliary consumers are also connected. Propeller motors are connected to the output of the multi-level voltage inverters, and an emergency and parking diesel generator are connected to the tires of the secondary distribution board. The technical result of this design provides an increase in the quality of the synthesized voltage for powering the propeller motors, as well as an increase in KPD and reliability of the ship installation due to the exclusion of transformers between the lines of the main switchboard and frequency converters. The disadvantages of the known device are the complex structure of the power distribution system, custom equipment used to order, a large number of switching devices, complex circuitry for multi-level frequency converters based on multi-level voltage inverters, as well as voltage distortion on the buses of the main switchboard caused by the operation of frequency converters. The disadvantages of the known installation can also be attributed to the impossibility of using a high-frequency generator unit, since the buses of the main switchboard must be designed for an industrial frequency voltage of 50 Hz for subsequent power supply to domestic consumers, and it is necessary to stabilize this frequency to ensure high-quality power to domestic consumers.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа судовая электродвижительная установка (МПК В63Н 21/17, В63Н 23/24, патент RU 2529090 (С1), дата подачи заявки 27.03.2013, Калмыков А.Н., Кузнецов В.И., Сеньков А.П., Судовая электроэнергетическая установка), содержащая главные первичные тепловые двигатели, многофазные главные синхронные генераторы, главный распределительный щит, многоуровневые преобразователи частоты, гребные электродвигатели, аварийный дизель-генератор, аварийный распределительный щит, согласующие многофазные трансформаторы и потребители собственных нужд. На статоре каждого главного синхронного генератора размещены многофазные обмотки, подключенные к раздельным шинам главного распределительного щита к которому также подключены выпрямители многоуровневых преобразователей частоты и согласующие многообмоточные трансформаторы потребителей собственных нужд. К выходу многоуровневых преобразователей частоты подключены гребные электродвигатели, а к шинам вторичного распределительного щита подключены аварийный и стояночный дизель-генератор. Достоинством известной структуры является высокое качество синтезируемого напряжения на выходе многоуровневых преобразователей частоты для питания гребных электродвигателей. Недостатками известной судовой электроэнергетической установки является сложная структура системы распределения электроэнергии, наличие нестандартного, громоздкого и сложного электрооборудования, а также искажения напряжения на шинах главного распределительного щита вызванные работой преобразователей частоты. К недостаткам известной установки также можно сложность схемотехнической реализации многоуровневых преобразователей частоты, а так же невозможность использования высокочастотного генераторного агрегата, так как шины главного распределительного щита должны быть рассчитаны на напряжение промышленной частоты 50 Гц для последующего питания потребителей собственных нужд. Еще одним недостатком известной структуры является отсутствие масштабируемости схемы по мощности и невозможность ее использования при больших единичных мощностях тягового электродвигателя.The closest in technical essence to the claimed device is a ship electromotive installation selected as a prototype (IPC B63H 21/17, B63H 23/24, patent RU 2529090 (C1), application filing date 03/27/2013, Kalmykov AN, Kuznetsov V .I., Senkov A.P., Ship electric power plant) containing the main primary heat engines, multiphase main synchronous generators, the main switchboard, multi-level frequency converters, propeller motors, an emergency diesel generator, emergency distribution board, matching multiphase transformers and consumers of their own needs. On the stator of each main synchronous generator there are multiphase windings connected to the separate buses of the main distribution board, to which rectifiers of multilevel frequency converters and matching multi-winding transformers of consumers of their own needs are also connected. Propeller motors are connected to the output of the multilevel frequency converters, and an emergency and parking diesel generator are connected to the tires of the secondary distribution board. The advantage of the known structure is the high quality of the synthesized voltage at the output of multi-level frequency converters for powering the propeller motors. The disadvantages of the well-known marine power plant are the complex structure of the power distribution system, the presence of non-standard, bulky and complex electrical equipment, as well as voltage distortion on the buses of the main switchboard caused by the operation of frequency converters. The disadvantages of the known installation can also be the complexity of the circuitry implementation of multi-level frequency converters, as well as the impossibility of using a high-frequency generator unit, since the buses of the main distribution board must be designed for an industrial frequency voltage of 50 Hz for subsequent power supply to consumers of their own needs. Another disadvantage of the known structure is the lack of scalability of the circuit in terms of power and the impossibility of its use at large unit capacities of the traction motor.

Технический результат предложения заключается в исключении силового согласующего трансформатора в силовом канале движительной установки, а также возможности реализации электрической передачи мощности тягового транспортного средства с высокими показателями качества синтезируемого напряжения для питания тягового электродвигателя (практически синусоидальное напряжение на выходе электрического преобразователя). Еще одним преимуществом электродвижительного комплекса является использование стандартных промышленно и серийно выпускаемых электрических машин и электрических преобразователей предложенной структуры. Предложенный вариант движительного комплекса позволит реализовать электроэнергетическую установку для любого автономного транспортного средства и практически для любой установленной мощности тягового электродвигателя. Достоинством предложенной электроэнергетической установки является и то, что она может быть построена с использованием высокооборотных безредукторных главных генераторных агрегатов с выходным напряжением повышенной частоты а, следовательно, такое конструктивное решение позволит улучшить массогабаритные и энергетические характеристики. К достоинствам предложения также следует отнести возможность использования в долевых режимах работы электродвижительного комплекса только одного генераторного агрегата а, следовательно, повышается надежность, экономичность при работе и значительно повышается ресурс первичных тепловых двигателей. Таким образом, предлагаемая электроэнергетическая установка движительного комплекса позволяет улучшить эксплуатационные характеристики системы электродвижения, повысить энергетическую эффективность, надежность и характеризуется простой структурой построения и используемыми однотипными простыми и надежными однофазными преобразователями частоты в составе каскадного электрического преобразователя.The technical result of the proposal is to exclude the power matching transformer in the power channel of the propulsion system, as well as the possibility of implementing electric power transmission of the traction vehicle with high quality synthesized voltages to power the traction motor (almost a sinusoidal voltage at the output of the electric converter). Another advantage of the electromotive complex is the use of standard industrially and commercially available electrical machines and electrical converters of the proposed structure. The proposed version of the propulsion system will make it possible to implement an electric power installation for any autonomous vehicle and for almost any installed power of the traction electric motor. The advantage of the proposed electric power plant is that it can be built using high-speed gearless main generating sets with an output voltage of increased frequency and, therefore, such a constructive solution will improve the overall dimensions and energy characteristics. The advantages of the proposal also include the possibility of using only one generator unit in fractional modes of operation of the electromotive complex, and, consequently, reliability, efficiency during operation and the resource of primary heat engines are significantly increased. Thus, the proposed electric power installation of the propulsion system allows to improve the operational characteristics of the electric propulsion system, increase energy efficiency, reliability and is characterized by a simple construction structure and the same simple and reliable single-phase frequency converters used as part of a cascade electric converter.

Описанные преимущества достигаются тем, что для управления тяговым электродвигателем используется каскадный электрический преобразователь, а для его питания предусмотрены несколько генераторных агрегатов способных работать как раздельно, так и вместе. При этом в качестве электрических генераторов можно использовать стандартные серийно и промышленно выпускаемые генераторы переменного тока с трехфазной обмоткой на статоре.The described advantages are achieved in that a cascade electric converter is used to control the traction electric motor, and several generator sets capable of operating both separately and together are provided for its power. At the same time, standard commercially and industrially produced alternators with a three-phase winding on a stator can be used as electric generators.

Поставленные задачи решаются благодаря тому, что в электродвижительном комплексе транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем, содержащем систему управления, первичные тепловые двигатели, электрические генераторы переменного тока, автоматические выключатели, электрический преобразователь и тяговый электродвигатель, причем на статоре каждого электрического генератора переменного тока размещена многофазная обмотка, к выходу каждой из которых подключен свой автоматический выключатель, а на выход электрического преобразователя подключен тяговый электродвигатель предусмотрены следующие отличия механически с каждым из первичных тепловых двигателей соединены несколько электрических генераторов переменного тока, количество которых равно числу фаз электрического преобразователя и числу фаз тягового электродвигателя, а электрический преобразователь состоит из однофазных преобразователей частоты, количество которых равно количеству всех электрических генераторов переменного тока и количеству автоматических выключателей, число которых кратно числу фаз тягового электродвигателя, причем многофазная обмотка каждого из электрических генераторов переменного тока через автоматический выключатель подключена к входу своего однофазного преобразователя частоты, а однофазные преобразователи частоты сгруппированы по фазам электрического преобразователя, количество фаз электрического преобразователя равно количеству фаз тягового электродвигателя и содержит такое количество однофазных преобразователей частоты, количество которых равно количеству первичных тепловых двигателей и количеству всех однофазных преобразователей частоты, разделенное на количество фаз тягового электродвигателя, однофазные преобразователи частоты в каждой из фаз электрического преобразователя своими выходными контактами соединены последовательно, начала фаз электрического преобразователя соединены между собой, а концы фаз электрического преобразователя подключены к фазам тягового электродвигателя.The tasks are solved due to the fact that in the electromotive complex of the vehicle, with a cascade electric converter containing a control system, primary heat engines, electric alternating current generators, circuit breakers, an electric converter and a traction electric motor, moreover, a multiphase is placed on the stator of each electric alternator winding, each of which has its own circuit breaker connected to the output, and a traction motor connected to the output of the electric converter; the following differences are provided mechanically, several electric alternators are connected to each of the primary heat engines, the number of which is equal to the number of phases of the electric converter and the number of phases of the traction motor, and the electric converter consists of single-phase frequency converters, the number of which is equal to the number of all electric alternators current and the number of circuit breakers, the number of which is a multiple of the number of phases of the traction motor, and the multiphase winding of each of the electric alternators is connected to the input of its single-phase frequency converter through a circuit breaker, and single-phase frequency converters are grouped by phase of the electric converter, the number of phases of the electric converter is equal to the number phases of the traction motor and contains such a number of single-phase frequency converters, the number of which is equal to the number of primary heat engines and the number of all single-phase frequency converters, divided by the number of phases of the traction motor, single-phase frequency converters in each phase of the electric converter are connected in series with their output contacts, the beginning of the phases of the electric the transducers are interconnected, and the ends of the phases of the electric transducer are connected to the phases of the traction motor.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На Фиг. 1 - представлен электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, с тремя (S=3) фазами тягового электродвигателя, тремя фазами электрического преобразователя и таким же количеством электрических генераторов переменного тока сидящих на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с двумя (G=2) тепловыми двигателями, с шестью (N=6) шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=G⋅S (где N - количество однофазных преобразователей частоты, количество автоматических выключателей, количество электрических генераторов переменного тока; S - количество фаз электрического преобразователя, количество фаз тягового электродвигателя, количество электрических генераторов переменного тока сидящих на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, G - количество первичных тепловых двигателей), на Фиг. 2 - представлен электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями на валу каждого из которых сидит по три электрических генератора переменного тока, каждый из которых содержит трехфазную обмотку, тремя фазами тягового электродвигателя и электрического преобразователя и шестью однофазными преобразователями частоты и шестью коммутационными аппаратами предназначенными для исключения вышедшего из строя однофазного преобразователя частоты, на Фиг. 3 - представлен электродвижительный комплекс транспортного средства с возможностью осуществления питания потребителей собственных нужд, на Фиг. 4 - представлен электродвижительный комплекс транспортного средства с несколькими независимыми тяговыми электродвигателями, на Фиг. 5 - представлен электродвижительный комплекс транспортного средства с тяговым электродвигателем выполненным в несколькими изолированными обмотками на статоре (многообмоточное исполнение), на Фиг. 6 - представлен электродвижительный комплекс транспортного средства с тяговым электродвигателем выполненным в многоякорном исполнении, на Фиг. 7 - представлена осциллограмма фазного напряжения электрического преобразователя который получает питание от двух генераторных агрегатов, которые выполнены с различным уровнем номинального напряжения; на Фиг. 8 - представлена таблица которая отображает связь числа генераторных агрегатов и однофазных преобразователей частоты, включенных последовательно и выполненных на разный уровень напряжения в каждой из фаз электрического преобразователя с числом уровней напряжения на его выходе.In FIG. 1 - shows the electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, with three (S = 3) phases of the traction electric motor, three phases of the electric converter and the same number of electric alternators sitting on the same shaft with each of the primary heat engines, with two (G = 2) by heat engines, with six (N = 6) six electric alternators and six single-phase frequency converters N = G⋅S (where N is the number of single-phase frequency converters, the number of circuit breakers, the number of electric alternators; S is the number phases of the electric converter, the number of phases of the traction motor, the number of electric alternators sitting on the same shaft with each of the primary heat engines, G is the number of primary heat engines), in FIG. 2 - an electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines is presented on the shaft of each of which there are three electric alternators, each of which contains a three-phase winding, three phases of the traction electric motor and electric converter, and six single-phase frequency converters and six switching devices designed to eliminate the failed single-phase frequency converter, in FIG. 3 - shows the electromotive complex of a vehicle with the ability to power consumers of their own needs, FIG. 4 shows an electromotive complex of a vehicle with several independent traction electric motors; FIG. 5 shows an electromotive complex of a vehicle with a traction motor made in several insulated windings on a stator (multi-winding version), FIG. 6 shows an electromotive complex of a vehicle with a traction motor made in a multi-anchor design; FIG. 7 - an oscillogram of the phase voltage of an electric converter is presented, which receives power from two generating units that are made with different levels of rated voltage; in FIG. 8 - a table is presented that displays the relationship of the number of generator sets and single-phase frequency converters connected in series and made to a different voltage level in each phase of the electric converter with the number of voltage levels at its output.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 1 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами тягового электродвигателя и тремя фазами электрического преобразователя S=3 и таким же количеством электрических генераторов переменного тока сидящих на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6), содержащий систему управления 1, первичные тепловые двигатели 2-1÷2-G, электрические генераторы переменного тока 3-1÷3-N, автоматические выключатели 4-1÷4-N, электрический преобразователь 5 и тяговый электродвигатель 6. На статоре каждого электрического генератора переменного тока 3-1÷3-N размещена многофазная обмотка, к выходу каждой из которых подключен свой автоматический выключатель 4-1÷4-N. На выход электрического преобразователя 5 подключен тяговый электродвигатель 6. Механически с каждым из первичных тепловых двигателей 2-1÷2-G соединены несколько электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-S (3-(S+1)÷3-2⋅S…3-((N/S-1)⋅S+1)÷3-N). Количество электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-S (3-(S+1)÷3-2⋅S…3-((N/S-1)⋅S+1)÷3-N) равно числу фаз электрического преобразователя 5 и числу фаз тягового электродвигателя 6. Электрический преобразователь 5 состоит из однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, количество которых равно количеству всех электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N и количеству автоматических выключателей 4-1÷4-N, число которых кратно числу фаз тягового электродвигателя 6. Многофазная обмотка каждого из электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N через автоматический выключатель 4-1÷4-N подключена к входу своего однофазного преобразователя частоты 7-1÷7-N. Однофазные преобразователи частоты 7-1÷7-N сгруппированы по фазам 8-1÷8-S электрического преобразователя 5. Количество фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5 равно количеству фаз тягового электродвигателя 6 и содержит такое количество однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, количество которых равно количеству первичных тепловых двигателей 2-1÷2-G и количеству всех однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, разделенное на количество фаз тягового электродвигателя 6. Однофазные преобразователи частоты 7-1÷7-N в каждой из фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5 своими выходными контактами соединены последовательно, начала фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5 соединены между собой, а концы фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5 подключены к фазам тягового электродвигателя 6.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 1 (for a variant of an electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of the traction electric motor and three phases of the electric converter S = 3 and the same number of electric alternators sitting on the same shaft with each of the primary heat engines, with six electric alternators and six single-phase frequency converters N = 6), containing control system 1, primary heat engines 2-1 ÷ 2-G, electric alternators 3-1 ÷ 3-N, circuit breakers 4 -1 ÷ 4-N, electric converter 5 and traction motor 6. A multi-phase winding is placed on the stator of each electric alternator 3-1 ÷ 3-N, each of which has its own 4-1 ÷ 4-N circuit breaker. A traction motor 6 is connected to the output of the electrical converter 5. Mechanically, several electrical alternators 3-1 ÷ 3-S (3- (S + 1) ÷ 3-2⋅ are connected to each of the primary heat engines 2-1 ÷ 2-G S ... 3 - ((N / S-1) ⋅S + 1) ÷ 3-N). The number of electric alternators 3-1 ÷ 3-S (3- (S + 1) ÷ 3-2⋅S ... 3 - ((N / S-1) ⋅S + 1) ÷ 3-N) is equal to the number of phases electric converter 5 and the number of phases of the traction motor 6. Electric converter 5 consists of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, the number of which is equal to the number of all electric alternators 3-1 ÷ 3-N and the number of circuit breakers 4-1 ÷ 4-N, the number of which is a multiple of the number of phases of the traction motor 6. The multiphase winding of each of the electric alternators 3-1 ÷ 3-N through a 4-1 ÷ 4-N circuit breaker is connected to the input of its single-phase frequency converter 7-1 ÷ 7 -N. Single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N are grouped by phases 8-1 ÷ 8-S of electric converter 5. The number of phases 8-1 ÷ 8-S of electric converter 5 is equal to the number of phases of the traction motor 6 and contains such a number of single-phase frequency converters 7 -1 ÷ 7-N, the number of which is equal to the number of primary heat engines 2-1 ÷ 2-G and the number of all single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, divided by the number of phases of the traction motor 6. Single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N in each of the phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter 5 are connected in series with their output contacts, the beginning of phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter 5 are interconnected, and the ends of the phases 8-1 ÷ 8-S of the electric the converter 5 is connected to the phases of the traction motor 6.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 2 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами тягового электродвигателя и тремя фазами электрического преобразователя S=3 и таким же количеством электрических генераторов переменного тока, сидящих на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6) может дополнительно содержать коммутационные аппараты 9-1÷9-N, количество которых равно количеству однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N электрического преобразователя 5. Силовые контакты каждого из коммутационных аппаратов 9-1÷9-N подключены параллельно выходным контактам однофазного преобразователя частоты 7-1÷7-N.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 2 (for a variant of the electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of the traction electric motor and three phases of the electric converter S = 3 and the same number of electric alternators sitting on the same shaft with each of primary heat engines, with six electric alternators and six single-phase frequency converters N = 6) may additionally contain switching devices 9-1 ÷ 9-N, the number of which is equal to the number of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N of the electric converter 5. The power contacts of each of the switching devices 9-1 ÷ 9-N are connected in parallel with the output contacts of a single-phase frequency converter 7-1 ÷ 7-N.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем схема которого представлена на Фиг. 3 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами тягового электродвигателя и тремя фазами 8-1÷8-S электрического преобразователя S=3 и таким же количеством электрических генераторов переменного тока сидящих на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6) может дополнительно содержать автоматические выключатели 10-1÷10-(N+2), дополнительный электрический преобразователь 11, главный распределительный щит 12, вспомогательный дизель-генератор 13, накопитель электрической энергии 14 с согласующим электрическим преобразователем 15, потребители собственных нужд 16. Часть автоматических выключателей 10-1÷10-N, количество которых равно суммарному количеству изолированных многофазных обмоток электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N, включены между изолированными многофазных обмотками электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N и входами дополнительного электрического преобразователя 11. Выход дополнительного электрического преобразователя 11 через автоматический выключатель 10-(N+1) подключен к главному распределительному щиту 12. К главному распределительному щиту 12 подключены: через автоматический выключатель 10-(N+2) вспомогательный дизель-генератор 13; через согласующий электрический преобразователь 15 накопитель энергии 14; потребители собственных нужд 16.The electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 3 (for a variant of an electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of the traction electric motor and three phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter S = 3 and the same number of electric alternating current generators sitting on one shaft with each of the primary heat engines, with six electric alternators and six single-phase frequency converters N = 6) may additionally contain circuit breakers 10-1 ÷ 10- (N + 2), an additional electric converter 11, the main switchboard 12, auxiliary diesel generator 13, electric energy storage 14 with matching electric converter 15, auxiliary consumers 16. Part of circuit breakers 10-1 ÷ 10-N, the number of which is equal to the total number of isolated multiphase windings of electric alternators 3-1 ÷ 3-N are included between of the polished multiphase windings of electric alternators 3-1 ÷ 3-N and the inputs of the additional electric converter 11. The output of the additional electric converter 11 through the circuit breaker 10- (N + 1) is connected to the main distribution panel 12. The main distribution panel 12 is connected: through the circuit breaker 10- (N + 2) auxiliary diesel generator 13; through matching electric Converter 15 energy storage 14; domestic consumers 16.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем схема которого представлена на Фиг. 4 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами каждого из тяговых электродвигателей и тремя фазами каждого из электрических преобразователей S=3 и тремя электрическими генераторами переменного тока, сидящими на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6 в каждом из электрических преобразователей) может содержать несколько тяговых электродвигателей 6-1÷6-K со своими электрическими преобразователями 5-1÷5-K и со своими группами автоматических выключателей 17-1÷17-K. Входы каждой группы автоматических выключателей 17-1÷17-K подключены к своему электрическому генератору переменного тока 3-1÷3-N.The electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 4 (for a variant of an electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of each of the traction motors and three phases of each of the electric converters S = 3 and three electric alternators sitting on one shaft with each of the primary heat engines, with six electric alternators and six single-phase frequency converters N = 6 in each of the electric converters) may contain several traction motors 6-1 ÷ 6-K with their own electric converters 5-1 ÷ 5-K and with their groups of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K. The inputs of each group of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K are connected to their electric alternator 3-1 ÷ 3-N.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем схема которого представлена на Фиг. 5 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами каждого из электрических преобразователей S=3 и тремя электрическими генераторами переменного тока сидящими на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6 в каждом из электрических преобразователей) может содержать тяговый электродвигатель 6 выполненный многообмоточным с изолированными обмотками на статоре и электрические преобразователи 5-1÷5-K со своими группами автоматических выключателей 17-1÷17-K. Количество электрических преобразователей 5-1÷5-K со своими группами автоматических выключателей 17-1÷17-K равно количеству изолированных обмоток тягового электродвигателя 6. Выходы электрических преобразователей 5-1÷5-K подключены каждый к своей изолированной обмотке тягового электродвигателя 6, а входы каждой группы автоматических выключателей 17-1÷17-K каждого из электрических преобразователей 5-1÷5-K подключены к своему электрическому генератору переменного тока 3-1÷3-N.The electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 5 (for a variant of an electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of each of the electric converters S = 3 and three electric alternators sitting on the same shaft with each of the primary heat engines, with six electrical alternators and six single-phase frequency converters N = 6 in each of the electrical converters) may contain a traction motor 6 made winding with insulated windings on the stator and electric converters 5-1 ÷ 5-K with their own groups of circuit breakers 17-1 ÷ 17 -K. The number of electric converters 5-1 ÷ 5-K with their own groups of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K is equal to the number of isolated windings of the traction motor 6. The outputs of the electric converters 5-1 ÷ 5-K are each connected to their insulated winding of the traction motor 6, and the inputs of each group of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K of each of the electrical converters 5-1 ÷ 5-K are connected to their electric alternator 3-1 ÷ 3-N.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 6 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами каждого из электрических преобразователей S=3, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6 в каждом из электрических преобразователей) может содержать тяговый электродвигатель 6 выполненный в много якорном исполнении и электрические преобразователи 5-1÷5-K со своими группами автоматических выключателей 17-1÷17-K. Количество электрических преобразователей 5-1÷5-K со своими группами автоматических выключателей 17-1÷17-K равно количеству якорей 18-1÷18-K тягового электродвигателя 6. Выходы электрических преобразователей 5-1÷5-K подключены каждый к своему якорю 18-1÷18-K тягового электродвигателя 6. Входы каждой группы автоматических выключателей 17-1÷17-K каждого из электрических преобразователей 5-1÷5-K подключены к своему электрическому генератору переменного тока 3-1÷3-N.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 6 (for a variant of the electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of each of the electric converters S = 3, with six electric alternators and six single-phase frequency converters N = 6 in each of the electric converters) may contain a traction motor 6 made in a multi-anchor version and electric converters 5-1 ÷ 5-K with their own groups of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K. The number of electric converters 5-1 ÷ 5-K with its own groups of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K is equal to the number of anchors 18-1 ÷ 18-K of the traction electric motor 6. The outputs of electric converters 5-1 ÷ 5-K are each connected to its own anchor 18-1 ÷ 18-K of the traction motor 6. The inputs of each group of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K of each of the electrical converters 5-1 ÷ 5-K are connected to their electric alternator 3-1 ÷ 3-N.

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 1 (для варианта электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем с двумя первичными тепловыми двигателями G=2, с тремя фазами тягового электродвигателя и тремя фазами электрического преобразователя S=3 и таким же количеством электрических генераторов переменного тока сидящих на одном валу с каждым из первичных тепловых двигателей, с шестью электрическими генераторами переменного тока и шестью однофазными преобразователями частоты N=6), может быть выполнен так что электрические генераторы переменного тока 3-1÷3-N механически соединенные к разными первичными тепловыми двигателями 2-1÷2-G выполнены на разный уровень напряжения. Причем электрические генераторы переменного тока 3-1÷3-S первого первичного теплового двигателя 2-1, подключенные к однофазным преобразователям частоты 7-1÷7-(G⋅S) первого уровня электрического преобразователя 5 выполнены на номинальное напряжение, которое составляет половину от номинального выходного напряжения электрического преобразователя 5. Номинальное напряжение электрических генераторов переменного тока второго 3-(S+1)÷3-S⋅2 и последующего 3-(S⋅2+1)÷3-N первичного теплового двигателя 2-2÷2-G, подключенные к однофазным преобразователям частоты 7-(S+1)÷7-S⋅2 ((7-(S⋅2+1)÷7-S⋅3)÷(7-(N-S+1)÷7-N)) каждого последующего уровня в два раза меньше номинального напряжения электрических генераторов переменного тока 3-1, 3-2 (3-3÷3-(N-1)) предыдущего уровня.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 1 (for a variant of the electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter with two primary heat engines G = 2, with three phases of the traction electric motor and three phases of the electric converter S = 3 and the same number of electric alternators sitting on the same shaft with each of the primary heat engines, with six electric alternators and six single-phase frequency converters N = 6), can be performed so that the electric alternators 3-1 ÷ 3-N are mechanically connected to different primary heat engines 2-1 ÷ 2-G at different voltage levels. Moreover, electric alternators 3-1 ÷ 3-S of the first primary heat engine 2-1 connected to single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7- (G⋅S) of the first level of electric converter 5 are made for a rated voltage that is half of rated output voltage of the electric converter 5. Rated voltage of electrical alternators of the second 3- (S + 1) ÷ 3-S⋅2 and subsequent 3- (S⋅2 + 1) ÷ 3-N primary heat engine 2-2 ÷ 2 -G connected to single-phase frequency converters 7- (S + 1) ÷ 7-S⋅2 ((7- (S⋅2 + 1) ÷ 7-S⋅3) ÷ (7- (N-S + 1) ÷ 7-N)) of each subsequent level is two times less than the rated voltage of electric alternators 3-1, 3-2 (3-3 ÷ 3- (N-1)) of the previous level.

Работа электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем происходит следующим образом.The operation of the electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter is as follows.

В электродвижительном комплексе транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, представленным на Фиг. 1 источниками электрической энергии являются генераторные агрегаты, каждый из которых состоит из первичного теплового двигателя 2-1 (2-2÷2-G) на одном валу с которым установлены электрические генераторы переменного тока 3-1÷3-S ((3-(S+1)÷3-2⋅S)÷(3-(N-S+1)÷3-N)). Причем все электрические генераторы переменного тока 3-1÷3-N могут быть реализованы на стандартных серийно выпускаемых электрических машинах. Благодаря такой конструкции генераторных агрегатов появляется возможность независимого питания однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N электрического преобразователя 5. При этом электрический преобразователь 5 выполнен по схеме каскадного преобразователя частоты с использованием простых и надежных однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N сгруппированных по фазам 8-1÷8-S электрического преобразователя 5, количество которых равно количеству фаз тягового электродвигателя 6. Фазы 8-1÷8-S электрического преобразователя 5 состоят из групп последовательно соединенных однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N. Каждый из однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N выполнен на стандартных низковольтных компонентах и может иметь различную схему, при этом на выходе каждого преобразователя частоты 7-1÷7-N могут быть синтезированы три различных мгновенных уровня выходного напряжения: Ud, 0 и -Ud, где Ud - средний уровень напряжения звена постоянного тока однофазного преобразователя частоты 7-1÷7-N. При этом мгновенные уровни напряжении синтезируемые однофазными преобразователями частоты 7-1÷7-N формируются согласованно для того чтобы получить требуемый уровень мгновенного фазного (линейного) напряжения на выходе электрического преобразователя 5 для питания тягового электродвигателя 6. Так при одинаковом номинальном напряжении каждого из электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N и при количестве последовательно включенных однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, в каждой из фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5, равным G обеспечивается 3+2⋅(G-1) уровней выходного фазного напряжения. Так при шести электрических генераторах переменного тока 3-1÷3-N (двух однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N фазы 8-1÷8-S электрического преобразователя 5) электродвижительного комплекса с каскадным электрическим преобразователем возможно получение пяти уровней фазного напряжения. При трех электрических генераторах переменного тока 3-1÷3-N (девяти однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N фазы 8-1÷8-S электрического преобразователя 5) электродвижительного комплекса с каскадным электрическим преобразователем возможно получение семи уровней фазного напряжения и так далее. Благодаря такой топологии электрического преобразователя 5 можно синтезировать практически синусоидальное напряжение для питания тягового электродвигателя 6.In the electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter shown in FIG. 1 sources of electrical energy are generator sets, each of which consists of a primary heat engine 2-1 (2-2 ÷ 2-G) on one shaft with which electric alternators 3-1 ÷ 3-S ((3- ( S + 1) ÷ 3-2⋅S) ÷ (3- (N-S + 1) ÷ 3-N)). Moreover, all electric alternators 3-1 ÷ 3-N can be implemented on standard commercially available electric machines. Thanks to this design of the generating sets, it becomes possible to independently supply single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N of the electric converter 5. In this case, the electric converter 5 is made according to the cascade frequency converter using simple and reliable single-phase 7-1 ÷ 7-N frequency converters grouped in phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter 5, the number of which is equal to the number of phases of the traction motor 6. Phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter 5 consist of groups of serially connected single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N. Each of the single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N is made on standard low-voltage components and can have a different circuit, while at the output of each frequency converter 7-1 ÷ 7-N three different instantaneous output voltage levels can be synthesized: U d , 0 and -U d , where U d is the average voltage level of the DC link of a single-phase frequency converter 7-1 ÷ 7-N. In this case, the instantaneous voltage levels synthesized by single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N are formed consistently in order to obtain the required level of instantaneous phase (linear) voltage at the output of the electric converter 5 to power the traction motor 6. So with the same rated voltage of each of the electric generators alternating current 3-1 ÷ 3-N and with the number of serially connected single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, in each of the phases 8-1 ÷ 8-S of electric converter 5, equal to G provides 3 + 2⋅ (G- 1) output phase voltage levels. So with six electric alternators 3-1 ÷ 3-N (two single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N phase 8-1 ÷ 8-S of electric converter 5) electromotive complex with a cascade electric converter, it is possible to obtain five levels of phase voltage . With three electric alternators 3-1 ÷ 3-N (nine single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N phases 8-1 ÷ 8-S of electric converter 5) of an electromotive complex with a cascade electric converter, it is possible to obtain seven levels of phase voltage and etc. Due to this topology of the electric converter 5, it is possible to synthesize a practically sinusoidal voltage to power the traction motor 6.

Несмотря на то, что частота коммутации в каждом однофазном преобразователе частоты 7-1÷7-N ограничена частотой коммутации используемых полностью управляемых силовых полупроводниковых ключей, появляется возможность сдвига мгновенного синтезируемого напряжения каждым из однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N при этом эквивалентная частота коммутации напряжения приложенного к нагрузке увеличивается кратно числу однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N в каждой из фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5. Увеличение эквивалентной частоты коммутации ведет к уменьшению потерь на переключение силовых ключей в каждом из однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N. Предложенная структура электрического преобразователя 5 позволяет снизить скорость нарастания напряжения (dU/dt) на нагрузке и помогает избежать резонансов электромагнитных процессов происходящих в электроприводе.Despite the fact that the switching frequency in each 7-1 ÷ 7-N single-phase frequency converter is limited by the switching frequency of the fully controlled power semiconductor switches used, it is possible to shift the instantaneous synthesized voltage by each of the 7-1 ÷ 7-N single-phase frequency converters, while the equivalent the switching frequency of the voltage applied to the load increases by a multiple of the number of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N in each of the phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter 5. An increase in the equivalent switching frequency leads to a decrease in switching losses of power switches in each of the single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N. The proposed structure of the electric Converter 5 allows you to reduce the slew rate of voltage (dU / dt) at the load and helps to avoid resonances of electromagnetic processes occurring in the drive.

В долевых режимах работы электродвижительного комплекса с каскадным электрическим преобразователем может быть использован один или несколько электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N из всего их количества. При этом в однофазных преобразователях частоты 7-1÷7-N подключенных каждый к своему электрическому генератору переменного тока 3-1÷3-N должны быть включены силовые транзисторы коллекторной или эмиттерной группы. При этом значительно снижаются динамические потери (потери на переключение) в силовых модулях электрического преобразователя 5. Следует отметить, что в этом случае тяговый электродвигатель 6 будет работать с мощностью ограниченной мощностью работающих электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N, а так же будет снижено качество синтезируемого напряжения и уменьшен уровень мгновенного напряжения на выходе электрического преобразователя 5 на величину кратную выведенным из работы электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N. Такой режим работы электродвижительного комплекса с каскадным электрическим преобразователем обеспечит повышение коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей 2-1÷2-G и значительно увеличит их ресурс работы. В случае выхода из строя либо отказа одного (либо нескольких при работающем хотя бы одном) первичного теплового двигателя 2-1÷2-G либо электрического генератора переменного тока 3-1÷3-N электродвижительный комплекс с каскадным электрическим преобразователем остается работоспособным и будет продолжать работать с ограничением по выходной мощности на валу тягового электродвигателя 6.In fractional modes of operation of the electromotive complex with a cascade electric converter, one or more 3-1 ÷ 3-N electric alternators of their total number can be used. Moreover, in single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, each connected to its own electric alternator 3-1 ÷ 3-N, power transistors of the collector or emitter group must be included. At the same time, dynamic losses (switching losses) in the power modules of the electric converter 5 are significantly reduced. It should be noted that in this case the traction motor 6 will operate with limited power from the working electric alternators 3-1 ÷ 3-N, as well as the quality of the synthesized voltage will be reduced and the level of instantaneous voltage at the output of the electric converter 5 will be reduced by a multiple of the output from the operation of electrical alternators 3-1 ÷ 3-N. This mode of operation of the electromotive complex with a cascade electric converter will provide an increase in the load factor of primary heat engines 2-1 ÷ 2-G and significantly increase their service life. In the event of failure or failure of one (or several when at least one primary engine is running) 2-1 ÷ 2-G or an electric alternator 3-1 ÷ 3-N, the electromotive complex with a cascade electric converter remains operational and will continue work with limited output power on the shaft of the traction motor 6.

На случай отказа одного из однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N в схеме электродвижительного комплекса транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем, изображенным на Фиг. 2 предусмотрена установка коммутационных аппаратов 9-1÷9-N. При возникновении аварийной ситуации или отказа одного из однофазных преобразователей частоты 7-1 (7-2÷7-N) коммутационный аппарат 9-1 (9-2÷9-N) зашунтирует выходные контакты неисправного однофазного преобразователя частоты 7-1 (7-2÷7-N) исключая его из последовательной цепи фазы 8-1 (8-2÷8-S) электрического преобразователя 5. При этом исправные однофазные преобразователи частоты 7-1÷7-N могут продолжать работать и синтезировать требуемые уровни напряжении электрического преобразователя 5 для питания тягового электродвигателя 6. Данная схема может быть использована и в рабочем долевом режиме работы движительного комплекса, когда выведен из работы один либо несколько из всего количества первичных тепловых двигателей 2-1÷2-G со своей группой электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-S ((3-(S+1)÷3-2⋅S)÷(3-(N-S+1)÷3-N)) и своей группой однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-S ((7-(S+1)÷7-2⋅S)÷(7-(N-S+1)÷7-N)) при этом будут зашунтированы однофазные преобразователи частоты 7-1÷7-S ((7-(S+1)÷7-2⋅S)÷(7-(N-S+1)÷7-N)) подключенные к неработающим электрическим генераторам переменного тока 3-1÷3-S ((3-(S+1)÷3-2⋅S)÷(3-(N-S+1)÷3-N)).In the event of a failure of one of the single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N in the circuit of the electromotive complex of the vehicle, with the cascade electric converter shown in FIG. 2 provides for the installation of switching devices 9-1 ÷ 9-N. In the event of an emergency or failure of one of the single-phase frequency converters 7-1 (7-2 ÷ 7-N), the switching device 9-1 (9-2 ÷ 9-N) shunts the output contacts of the faulty single-phase frequency converter 7-1 (7- 2 ÷ 7-N) excluding it from the serial circuit of phase 8-1 (8-2 ÷ 8-S) of the electric converter 5. In this case, serviceable single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N can continue to work and synthesize the required voltage levels of the electric converter 5 for powering the traction electric motor 6. This circuit can also be used in the operating shared mode of the propulsion system when one or more of the total number of primary heat engines 2-1 ÷ 2-G with its own group of electric alternators 3 -1 ÷ 3-S ((3- (S + 1) ÷ 3-2⋅S) ÷ (3- (N-S + 1) ÷ 3-N)) and its group of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7 -S ((7- (S + 1) ÷ 7-2⋅S) ÷ (7- (N-S + 1) ÷ 7-N)) in this case, single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-S will be bypassed ((7- (S + 1) ÷ 7-2⋅S) ÷ (7- (N-S + 1) ÷ 7-N)) connected to non-working electric alternators 3-1 ÷ 3-S ((3 - (S + 1) ÷ 3-2⋅S) ÷ (3- (N-S + 1) ÷ 3-N)).

Для осуществления питания потребителей собственных нужд 16 от одного либо нескольких электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N электродвижительный комплекс транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 3 снабжена дополнительным электрическим преобразователем 11 который согласует напряжения электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N и потребителей собственных нужд. Для дозагрузки по мощности электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N электродвижительного комплекса транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем может быть снабжен накопителем электрической энергии 14 с согласующим электрическим преобразователем 15. Накопитель электрической энергии 14 будет запасать энергию в долевых режимах работы электродвижительного комплекса транспортного средства, когда происходит работа с малой нагрузкой на валу тягового электродвигателя 6. В те моменты времени, когда идет разгон тягового электродвигателя 6 электрическая энергия для питания потребителей собственных нужд будет потребляться из накопителя энергии 14. Согласующий электрический преобразователь 15 осуществляет управление потоками энергии между источниками и потребителями данной энергосистемы. В случае стоянки транспортного средства, когда нет необходимости в работе первичных тепловых двигателей 2-1÷2-G, электрическая энергия для питания потребителей собственных нужд 16 может быть получена от накопителя электрической энергии 14 через согласующий электрический преобразователь 15 либо от вспомогательного дизель-генератора 13. Автоматические выключатели 10-1÷10-(N+2) осуществляют набор различных вариантов схемы для реализации всевозможных режимов работы электродвижительного комплекса транспортного средства.To provide power to consumers of their own needs 16 from one or several electric alternators 3-1 ÷ 3-N, the electromotive complex of the vehicle, with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 3 is equipped with an additional electrical converter 11 which matches the voltage of electric alternators 3-1 ÷ 3-N and consumers of their own needs. For additional loading by power of electric alternators 3-1 ÷ 3-N of the vehicle’s electromotive complex, with a cascade electric converter, it can be equipped with an electric energy storage 14 and a matching electric converter 15. Electric energy storage 14 will store energy in fractional modes of operation of the electromotive complex vehicle, when there is a low load on the shaft of the traction motor 6. At those times when the acceleration of the traction motor 6, electric energy to power consumers of their own needs will be consumed from the energy storage 14. Matching electrical Converter 15 controls the flow of energy between sources and consumers of this power system. In the case of parking the vehicle, when there is no need for the operation of primary heat engines 2-1 ÷ 2-G, electric energy to power consumers of their own needs 16 can be obtained from the electric energy storage device 14 through the matching electric converter 15 or from the auxiliary diesel generator 13 Circuit breakers 10-1 ÷ 10- (N + 2) carry out a set of different circuit options for implementing all kinds of operating modes of the electromotive complex of the vehicle.

Предложенные схемы электродвижительного комплекса транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем позволяют реализовать электрическую передачу на транспортном средстве практически неограниченной мощности, поскольку напряжение для питания тягового электродвигателя 6 набирается из напряжений низковольтных однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, которые имеют простую схемотехническую реализацию и высокую степень надежности. Еще одним достоинством предложенного электродвижительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем является его модульная структура, которая обеспечивает гибкость построения электродвижительного комплекса транспортного средства с различным исполнением и различным числом тяговых электродвигателей 6, с различным номинальным уровнем напряжении как электрических генераторов переменного тока 3-1÷3-N, так и тягового электродвигателя 6. К достоинствам предложения следует отнести использование стандартного промышленно выпускаемого оборудования и элементов структурной схемы движительного комплекса транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем.The proposed schemes of the vehicle’s electromotive complex, with a cascade electric converter, make it possible to realize electric transmission on the vehicle of almost unlimited power, since the voltage for supplying the traction motor 6 is selected from the voltages of the low-voltage single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, which have a simple circuit design and high degree of reliability. Another advantage of the proposed electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter is its modular structure, which provides the flexibility of constructing an electromotive complex of a vehicle with a different design and a different number of traction motors 6, with different nominal voltage levels as electric alternators 3-1 ÷ 3 -N, and the traction motor 6. The advantages of the proposal should include the use of standard industrially manufactured equipment and structural block elements of the vehicle propulsion system with a cascade electric converter.

На Фиг. 4 изображен движительный комплекс транспортного средства, в котором предусмотрена одновременная работа нескольких тяговых электродвигателей 6-1÷6-K со своими электрическими преобразователями 5-1÷5-K и со своими группами автоматических выключателей 17-1÷17-K.In FIG. 4 shows the propulsion system of a vehicle, which provides for the simultaneous operation of several traction motors 6-1 ÷ 6-K with their own electric converters 5-1 ÷ 5-K and with their groups of circuit breakers 17-1 ÷ 17-K.

Электродвижительный комплекс транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 5 может содержать тяговый электродвигатель 6 выполненный многообмоточным с изолированными обмотками на статоре. Такое схемное решение позволит значительно поднять единичную установленную мощность тягового электродвигателя 6. В такой структуре каждая изолированная обмотка тягового электродвигателя 6 управляется своим электрическим преобразователем 5-1÷5-K. Огромным достоинством такой структуры (Фиг. 5) является то, что в случае отказа одного из электрических преобразователей 5-1÷5-K целиком электродвижительная установка транспортного средства может продолжать работу с пропорциональным уменьшением мощности на валу тягового электродвигателя 6.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 5 may include a traction motor 6 made winding with insulated windings on the stator. Such a circuit solution will significantly increase the unit installed power of the traction motor 6. In such a structure, each isolated winding of the traction motor 6 is controlled by its own electric converter 5-1 ÷ 5-K. A huge advantage of such a structure (Fig. 5) is that in the event of a failure of one of the electric converters 5-1 ÷ 5-K, the whole electromotive installation of the vehicle can continue to work with a proportional decrease in power on the shaft of the traction motor 6.

Электродвижительный комплекс транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 6 имеет абсолютно такие же функциональные свойства, что и структура, изображенная на Фиг. 5. Использование много якорного исполнения тягового электродвигателя 6 независимыми якорями 18-1÷18-K позволяет использовать стандартные электрические машины.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 6 has absolutely the same functional properties as the structure depicted in FIG. 5. The use of a multi-anchor version of the traction motor with 6 independent anchors 18-1 ÷ 18-K allows the use of standard electric machines.

С целью повышения качества синтезируемого напряжения на выходе электрического преобразователя 5 электродвижительный комплекс транспортного средства, с каскадным электрическим преобразователем, схема которого представлена на Фиг. 1 может быть выполнена так, что электрические генераторы переменного тока (3-1÷3-S)÷(3-(N-S+1)÷3-N)) выполнены на разный уровень напряжения. При этом мгновенные напряжения, синтезируемые однофазными преобразователями частоты 7-1, 7-2÷7-S первого уровня и последующих 7-(S+1), 7-(S+2)÷7-S⋅2; 7-(2⋅S+1),

Figure 00000001
уровней различны и определяются согласно закону: мгновенное выходное напряжение однофазного преобразователя частоты первого уровня составляет половину от номинального выходного напряжения электрического преобразователя 5, а мгновенные номинальные напряжения однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N каждого последующего уровня 7-(S+1), 7-(S+2)÷7-S⋅2; 7-(2⋅S+1),
Figure 00000001
в два раза меньше номинального напряжения однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N предыдущего уровня. На Фиг. 7 представлена осциллограмма фазного напряжения электрического преобразователя 5 фаза 8-1 (8-2÷8-S) которого состоит, из двух последовательно соединенных однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, которые выполнены с различными уровнями напряжения питания. Как видно на осциллограмме Фиг. 7 такой электрический преобразователь позволяет синтезировать девять уровней мгновенных напряжении при формировании фазного напряжения электрического преобразователя 5. На Фиг. 8 представлена таблица, которая наглядно отображает связь числа однофазных преобразователей частоты 7-1÷7-N, выполненных на разный уровень напряжения, включенных последовательно в каждой из фаз 8-1÷8-S электрического преобразователя 5 с числом уровней напряжения на выходе электрического преобразователя 5.In order to improve the quality of the synthesized voltage at the output of the electric converter 5, the electromotive complex of the vehicle with a cascade electric converter, the circuit of which is shown in FIG. 1 can be made so that electrical alternators (3-1 ÷ 3-S) ÷ (3- (N-S + 1) ÷ 3-N)) are made to different voltage levels. In this case, instantaneous voltages synthesized by single-phase frequency converters 7-1, 7-2 ÷ 7-S of the first level and subsequent 7- (S + 1), 7- (S + 2) ÷ 7-S⋅2; 7- (2⋅S + 1),
Figure 00000001
levels are different and are determined according to the law: the instantaneous output voltage of a single-phase frequency converter of the first level is half the rated output voltage of the electric converter 5, and the instantaneous rated voltage of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N of each subsequent level 7- (S + 1), 7- (S + 2) ÷ 7-S⋅2; 7- (2⋅S + 1),
Figure 00000001
two times less than the rated voltage of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N of the previous level. In FIG. 7 shows a waveform of the phase voltage of the electric converter 5, phase 8-1 (8-2 ÷ 8-S) of which consists of two series-connected single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, which are made with different levels of supply voltage. As can be seen in the waveform of FIG. 7, such an electric converter makes it possible to synthesize nine levels of instantaneous voltage during the formation of the phase voltage of the electric converter 5. In FIG. 8 is a table that graphically shows the relationship of the number of single-phase frequency converters 7-1 ÷ 7-N, made at different voltage levels, connected in series in each of the phases 8-1 ÷ 8-S of the electric converter 5 with the number of voltage levels at the output of the electric converter five.

Таким образом, предложенный электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем обладает следующими достоинствами:Thus, the proposed electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter has the following advantages:

- исключение силового согласующего трансформатора рассчитанного на полную мощность электропривода движительного комплекса транспортного средства (предложенная структура исключает недостатки использования каскадного электрического преобразователя в общепромышленном применении);- the exclusion of a power matching transformer designed for the full power of the electric drive system of the vehicle’s propulsion system (the proposed structure eliminates the disadvantages of using a cascade electric converter in general industrial use);

- использование простого серийно выпускаемого оборудования и элементной базы, высокая степень унификации, ремонтопригодности и взаимозаменяемости;- the use of simple mass-produced equipment and components, a high degree of unification, maintainability and interchangeability;

- высокая энергетическая эффективность, повышение коэффициента загрузки и повышение ресурса первичных тепловых двигателей за счет возможности использования такого их количества чтобы обеспечить требуемую текущую мощность на валу тягового электродвигателя;- high energy efficiency, increased load factor and increased resource of primary heat engines due to the possibility of using such a quantity to provide the required current power on the shaft of the traction motor;

- высокое качество синтезируемого напряжения для питания тягового электродвигателя, низкий уровень гармоник и нелинейных искажении в форме напряжения и тока;- high quality of the synthesized voltage to power the traction motor, a low level of harmonics and non-linear distortions in the form of voltage and current;

- модульность предложенной структуры обеспечивает унификацию и стандартизацию используемых элементов, а также простоту диагностики, ремонта и замены вышедшего из строя элемента;- the modularity of the proposed structure ensures the unification and standardization of the elements used, as well as the ease of diagnosis, repair and replacement of a failed element;

- масштабируемость обеспечивается гибкостью построения системы с возможностью повышения напряжения питания тягового электродвигателя путем подключения дополнительных однофазных преобразователей частоты;- scalability is provided by the flexibility of building the system with the ability to increase the supply voltage of the traction motor by connecting additional single-phase frequency converters;

- использование низковольтных элементов и компонентов электрического преобразователя при этом такая структура позволяет управлять мощной, высоковольтной нагрузкой;- the use of low-voltage elements and components of the electrical converter with this structure allows you to control a powerful, high-voltage load;

- увеличение эквивалентной частоты коммутации электрического преобразователя по отношению к частоте коммутации каждого из однофазных преобразователей частоты;- an increase in the equivalent switching frequency of the electric converter with respect to the switching frequency of each of the single-phase frequency converters;

- снижение скорости нарастания напряжения (dU/dt) на нагрузке и помогает избежать резонансов электромагнитных процессов происходящих в электроприводе тягового электродвигателя;- reducing the voltage rise rate (dU / dt) at the load and helps to avoid resonances of electromagnetic processes occurring in the electric drive of the traction motor;

- электрический преобразователь собирается из простых однофазных преобразователей частоты;- an electrical converter is assembled from simple single-phase frequency converters;

- возможность использования высокооборотного первичного теплового двигателя, который обладает лучшими массогабаритными и энергетическими характеристиками, а так же значительно увеличенным ресурсом;- the possibility of using a high-speed primary heat engine, which has the best weight and size and energy characteristics, as well as a significantly increased resource;

- предложенная структура позволяет реализовать электропривод движительного комплекса транспортного средства практически неограниченной мощности при ограничениях, наложенных на параметры используемых силовых ключей в однофазных электрических преобразователях;- the proposed structure makes it possible to realize an electric drive of the vehicle’s propulsion system of practically unlimited power under the restrictions imposed on the parameters of the used power switches in single-phase electric converters;

- высокая степень надежности благодаря простым, отработанным и низковольтным однофазным преобразователям частоты, а также возможностью безболезненного исключения из работы, вышедшего из строя однофазного преобразователя частоты либо генераторного агрегата.- a high degree of reliability due to simple, proven and low-voltage single-phase frequency converters, as well as the possibility of painless exclusion from work of a failed single-phase frequency converter or generator unit.

Claims (1)

Электродвижительный комплекс транспортного средства с каскадным электрическим преобразователем, содержащий систему управления, первичные тепловые двигатели, электрические генераторы переменного тока, автоматические выключатели, электрический преобразователь и тяговый электродвигатель, причем на статоре каждого электрического генератора переменного тока размещена многофазная обмотка, к выходу каждой из которых подключен свой автоматический выключатель, а на выход электрического преобразователя подключен тяговый электродвигатель, отличающаяся тем, что механически с каждым из первичных тепловых двигателей соединены несколько электрических генераторов переменного тока, количество которых равно числу фаз электрического преобразователя и числу фаз тягового электродвигателя, а электрический преобразователь состоит из однофазных преобразователей частоты, количество которых равно количеству всех электрических генераторов переменного тока и количеству автоматических выключателей, число которых кратно числу фаз тягового электродвигателя, причем многофазная обмотка каждого из электрических генераторов переменного тока через автоматический выключатель подключена к входу своего однофазного преобразователя частоты, а однофазные преобразователи частоты сгруппированы по фазам электрического преобразователя, количество фаз электрического преобразователя равно количеству фаз тягового электродвигателя и содержит такое количество однофазных преобразователей частоты, количество которых равно количеству первичных тепловых двигателей и количеству всех однофазных преобразователей частоты, разделенное на количество фаз тягового электродвигателя, однофазные преобразователи частоты в каждой из фаз электрического преобразователя своими выходными контактами соединены последовательно, начала фаз электрического преобразователя соединены между собой, а концы фаз электрического преобразователя подключены к фазам тягового электродвигателя.An electromotive complex of a vehicle with a cascade electric converter, comprising a control system, primary heat engines, electric alternators, circuit breakers, an electric converter and a traction electric motor, with a multiphase winding placed on the stator of each electric alternator, each connected to its output circuit breaker, and a traction motor is connected to the output of the electric converter, characterized in that several electric alternators are mechanically connected to each of the primary heat engines, the number of which is equal to the number of phases of the electric converter and the number of phases of the traction motor, and the electric converter consists of single-phase converters frequencies, the number of which is equal to the number of all electric alternators and the number of circuit breakers, the number of which is the number of phases of the traction motor, and the multiphase winding of each of the electric alternators through a circuit breaker is connected to the input of its single-phase frequency converter, and single-phase frequency converters are grouped by the phases of the electric converter, the number of phases of the electric converter is equal to the number of phases of the traction motor and contains such a number of single-phase frequency converters, the number of which is equal to the number of primary heat engines and the number of all single-phase frequency converters, divided by the number of phases of the traction motor, single-phase frequency converters in each phase of the electric converter with their output contacts are connected in series, the phases of the electric converter are connected to each other, and the ends of the phases An electric converter is connected to the phases of the traction motor.
RU2019102849A 2019-02-01 2019-02-01 Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter RU2724019C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102849A RU2724019C1 (en) 2019-02-01 2019-02-01 Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019102849A RU2724019C1 (en) 2019-02-01 2019-02-01 Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724019C1 true RU2724019C1 (en) 2020-06-18

Family

ID=71096099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019102849A RU2724019C1 (en) 2019-02-01 2019-02-01 Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724019C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336836A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Honda Motor Co Ltd Motor drive
RU2458819C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Ship electric power plant (versions)
RU2529090C1 (en) * 2013-03-27 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" Ship electric power plant
US20180145578A1 (en) * 2012-08-13 2018-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for bypassing cascaded h-bridge (chb) power cells and power sub cell for multilevel inverter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004336836A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Honda Motor Co Ltd Motor drive
RU2458819C1 (en) * 2011-02-25 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии" (ФГУП "ЦНИИ СЭТ") Ship electric power plant (versions)
US20180145578A1 (en) * 2012-08-13 2018-05-24 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and apparatus for bypassing cascaded h-bridge (chb) power cells and power sub cell for multilevel inverter
RU2529090C1 (en) * 2013-03-27 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" Ship electric power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6150731A (en) Integrated high frequency marine power distribution arrangement with transformerless high voltage variable speed drive
US6188139B1 (en) Integrated marine power distribution arrangement
Reusser et al. Power electronics and drives: Applications to modern ship propulsion systems
RU2551411C2 (en) Power distribution system
JP5508672B2 (en) Power generation method and apparatus
US7939959B2 (en) Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated transformer windings
US7928592B2 (en) Wind turbine with parallel converters utilizing a plurality of isolated generator windings
RU2436708C1 (en) Ship electric power generator unit
US10486537B2 (en) Power generating systems having synchronous generator multiplex windings and multilevel inverters
RU2529090C1 (en) Ship electric power plant
US20150349687A1 (en) Electric Power Generation and Distribution for Islanded or Weakly-Connected Systems
GB2445382A (en) Marine vessel power system
RU185666U1 (en) MULTI-PHASE VESSEL ELECTRIC MOVEMENT SYSTEM
EP3907843A1 (en) Marine power system
JP2019165619A (en) Independent speed variable frequency based electrified propulsion system architecture
Cardoso et al. Evolution and development prospects of electric propulsion systems of large sea ships
Subotic et al. A fast on-board integrated battery charger for four-motor EVs
RU2735323C2 (en) Cascade frequency converter
RU2724019C1 (en) Electromotive complex of vehicle with cascade electric converter
RU2723514C1 (en) Electrically-driven plant with cascade electric converter
RU2658759C1 (en) Propulsion electric power plant
RU2756141C1 (en) Propulsion electric unit
RU2737842C1 (en) Motor vehicle electromotive complex
RU2716609C1 (en) Electrically driven installation of vehicle with cascade electric converter
RU2735298C1 (en) Electrically-driven plant with cascade electric converter