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一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器的制造方法

文檔序號(hào):10660117閱讀:571來(lái)源:國(guó)知局
一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,包括兩重完全獨(dú)立的變流器單元和輔助逆變器,所述輔助逆變器用來(lái)通過(guò)輔助逆變器投切裝置在兩重變流器中間環(huán)節(jié)自由投切,其后端接輔助變壓器,降壓之后為充電機(jī)和輔機(jī)負(fù)載提供電能;每重所述變流器單元包括:四象限整流器,用于將弓網(wǎng)單相交流電進(jìn)行交直變換;主逆變器,用于將中間直流變化為供牽引電機(jī)使用的三相交流電;充電短接電路,以保證變流器充電和正常工作;接地檢測(cè)單元,用于監(jiān)控牽引變流器主電路各處的接地情況;斬波單元,用于中間環(huán)節(jié)過(guò)壓抑制及快速放電。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易實(shí)現(xiàn)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要涉及到機(jī)車(chē)牽引變流器領(lǐng)域,特指一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)外動(dòng)車(chē)組應(yīng)用前景廣闊,不斷有可靠性更高,安全性能更好,舒適性能更佳,性價(jià)比更優(yōu)的動(dòng)車(chē)組產(chǎn)品或者概念出現(xiàn),少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)掌握了整套的成熟的動(dòng)車(chē)組技術(shù)。目前世界范圍內(nèi)列車(chē)市場(chǎng)龐大,動(dòng)車(chē)組將可能成為大部分國(guó)家主要的軌道交通工具,在我國(guó)各地正大規(guī)模進(jìn)行高鐵線路和城際動(dòng)車(chē)線路建設(shè),這有利于緩解區(qū)域交通壓力及低碳出行。牽引變流器作為動(dòng)車(chē)組的動(dòng)力來(lái)源,具有十分重要的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]如中國(guó)專(zhuān)利CN202737728就公開(kāi)了一種主輔一體牽引變流器,各重變流器中間回路通過(guò)低感母排并聯(lián),輔助逆變器固定連接在中間環(huán)節(jié)上,包含二次電容,電路上可實(shí)現(xiàn)一定程度的軸控。在上述方案中提出中間回路并聯(lián),四象限、主逆變、輔逆變共用一個(gè)中間直流環(huán)節(jié),且有二次諧振回路。電路成熟,有利用消除高次諧波,中間直流電壓穩(wěn)定度較高。但主電路上器件多,導(dǎo)致變流器重量較大,中間回路并聯(lián),使結(jié)構(gòu)布局麻煩,同時(shí)控制上不能實(shí)現(xiàn)完全軸控,嚴(yán)重故障時(shí)往往會(huì)引起故障擴(kuò)大,使正常變流器單元也喪失功能,輔助變流器直接并在中間回路上,主變流器故障時(shí)往往會(huì)影響它的正常運(yùn)行,反過(guò)來(lái)它發(fā)生故障也會(huì)影響主變流器的運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易實(shí)現(xiàn)、可靠性高的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,包括兩重完全獨(dú)立的變流器單元和輔助逆變器,所述輔助逆變器用來(lái)通過(guò)輔助逆變器投切裝置在兩重變流器中間環(huán)節(jié)自由投切,其后端接輔助變壓器,降壓之后為充電機(jī)和輔機(jī)負(fù)載提供電能;每重所述變流器單元包括:四象限整流器,用于將弓網(wǎng)單相交流電進(jìn)行交直變換;
主逆變器,用于將中間直流變化為供牽引電機(jī)使用的三相交流電;
充電短接電路,以保證變流器充電和正常工作;
接地檢測(cè)單元,用于監(jiān)控牽引變流器主電路各處的接地情況;
斬波單元,用于中間環(huán)節(jié)過(guò)壓抑制及快速放電。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):還包括傳感器組,所述傳感器組包括第一中間電壓傳感器、第二中間電壓傳感器、輔助輸出電壓傳感器、主變流器的輸入電流傳感器、主變流器的輸出電流傳感器及輔逆變輸出電流傳感器,上述傳感器用于完成控制及保護(hù)監(jiān)控。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):還包括輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器,所述輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器與漏電檢測(cè)裝置構(gòu)成輔助接地保護(hù)系統(tǒng)。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):還包括庫(kù)內(nèi)充電裝置,所述庫(kù)內(nèi)充電裝置用來(lái)判斷庫(kù)內(nèi)電源相序及是否缺相。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述庫(kù)內(nèi)充電裝置包括相序繼電器JS、為輔助投切開(kāi)關(guān)Kl、庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2;所述輔助投切開(kāi)關(guān)Kl、庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2實(shí)現(xiàn)互鎖,所述相序繼電器JS用來(lái)判斷庫(kù)內(nèi)電源相序或和是否缺相后,若輔助投切開(kāi)關(guān)Kl斷開(kāi),則庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2自動(dòng)吸合,庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2線圈驅(qū)動(dòng)電壓為庫(kù)內(nèi)電源提供。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述輔助逆變器投切裝置包括第一接觸器KM5、第二接觸器KM6、第三接觸器KM7及第四接觸器KM8,所述第一接觸器KM5、第二接觸器KM6為常閉接觸器,所述第三接觸器KM7、第四接觸器KM8為常開(kāi)接觸器;正常時(shí)輔逆變通過(guò)第一接觸器KM5、第二接觸器KM6固定連在某一重變流器中間回路上,若該重變流器故障,第一接觸器KM5、第二接觸器KM6自動(dòng)跳開(kāi),第三接觸器KM7、第四接觸器KM8自動(dòng)吸合,輔助逆變器3投切至另一重變流器中間回路上;若輔助變流器自身故障,第一接觸器KM5、第二接觸器KM6跳開(kāi),同時(shí)第三接觸器KM7、第四接觸器KM8不動(dòng)作,從主電路上切除輔逆變。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在硬線上所述第一接觸器KM5、第二接觸器KM6與所述第三接觸器KM7、第四接觸器KM8為單向連鎖,并把四個(gè)接觸器狀態(tài)反饋給傳動(dòng)控制單元DCU0
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,包含多重變流器,并集成輔助系統(tǒng)。各重變流器完全獨(dú)立,中間回路取消并聯(lián),取消二次諧振回路,可實(shí)現(xiàn)完全軸控,各重變流器完全獨(dú)立工作,故障發(fā)生時(shí)互不影響,有利于變流器結(jié)構(gòu)布局和輕量化設(shè)計(jì)。輔助逆變器通過(guò)切換開(kāi)關(guān)可以在各重中間回路上自由投切,輔助逆變器故障時(shí)可從主電路上隔離,增加了輔助系統(tǒng)接地保護(hù)及庫(kù)內(nèi)充電新功能,提高輔助系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。
[0013]2、本發(fā)明的的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,電路簡(jiǎn)潔,各重變流器獨(dú)立,可實(shí)現(xiàn)完全軸控,任何一重變流器故障時(shí)不會(huì)影響其它重變流器,取消二次回路可以大大降低變流器重量,輔助投切開(kāi)關(guān)可使輔助變流器自由切換,故障時(shí)還可隔離輔變,增加了輔助接地保護(hù)和庫(kù)內(nèi)充電功能,提高了輔助系統(tǒng)的可靠安全運(yùn)行。總體上講,本發(fā)明提出的變流器從系統(tǒng)功能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性具有較好的優(yōu)勢(shì)。
[0014]3、本發(fā)明的的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,具有庫(kù)內(nèi)充電功能,并可對(duì)庫(kù)內(nèi)電源相序和缺相進(jìn)行判斷。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的電路原理示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中輔助逆變器投切開(kāi)關(guān)控制原理示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中庫(kù)內(nèi)充電控制原理示意圖。
[0018]圖例說(shuō)明:
1、四象限整流器;2、主逆變器;3、輔助逆變器;4、充電短接電路;5、接地檢測(cè)單元;6、第一中間電壓檢測(cè)傳感器;7、中間直流環(huán)節(jié);8、斬波單元;9、輸入電流傳感器;10、輸出電流傳感器;11、輔助逆變器投切裝置;12、輔助直流環(huán)節(jié)電壓傳感器;13、輔逆輸出電流傳感器;14、輔助變壓器;15、輔助輸出電壓傳感器;16、輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器;17、輔助濾波電容;18、漏電檢測(cè)裝置;19、庫(kù)內(nèi)充電裝置;20、輔助投切開(kāi)關(guān);21、110V系統(tǒng)絕緣監(jiān)控裝置;22、輔助系統(tǒng)投切開(kāi)關(guān);23、傳動(dòng)控制單元ECU。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]如圖1所示,本發(fā)明的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,包括兩重完全獨(dú)立的變流器單元和輔助逆變器3,輔助逆變器3用來(lái)通過(guò)輔助逆變器投切裝置11在兩重變流器中間直流環(huán)節(jié)7自由投切,其后端接輔助變壓器14,降壓之后為充電機(jī)和輔機(jī)負(fù)載提供電能;每重變流器單元包括:
四象限整流器I,用于將弓網(wǎng)單相交流電進(jìn)行交直變換;
主逆變器2,用于將中間直流變化為供牽引電機(jī)使用的三相交流電;
充電短接電路4,變流器充電和正常工作時(shí)KM3、KMl依次動(dòng)作。
[0021]接地檢測(cè)單元5,用于監(jiān)控牽引變流器主電路各處的接地情況,其中R3、R4為固定放電電阻,可對(duì)中間環(huán)節(jié)進(jìn)行慢速放電。
[0022]斬波單元8,用于中間環(huán)節(jié)過(guò)壓抑制及快速放電。
[0023]本實(shí)例作為較佳的實(shí)施例,本發(fā)明還包括傳感器組,該傳感器組包括第一中間電壓檢測(cè)傳感器6、第二中間電壓傳感器12、輔助輸出電壓傳感器15、主變流器的輸入電流傳感器9、主變流器的輸出電流傳感器10及輔逆輸出電流傳感器13,這些傳感器用于控制及保護(hù)監(jiān)控。
[0024]本實(shí)例作為較佳的實(shí)施例,本發(fā)明還包括輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器16,輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器16與漏電檢測(cè)裝置18構(gòu)成輔助接地保護(hù)系統(tǒng)。
[0025]本實(shí)例作為較佳的實(shí)施例,本發(fā)明還包括輔助濾波電容17、輔助投切開(kāi)關(guān)20、110V系統(tǒng)絕緣監(jiān)控裝置21。
[0026]本實(shí)例作為較佳的實(shí)施例,本發(fā)明還包括庫(kù)內(nèi)充電裝置19,該庫(kù)內(nèi)充電裝置19用來(lái)判斷庫(kù)內(nèi)電源相序及是否缺相。
[0027]以下將以一重變流器簡(jiǎn)要介紹其功能:一重變流器包含一個(gè)整流模塊、一個(gè)逆變模塊、充電短接單元、中間直流環(huán)節(jié)7、過(guò)壓斬波單元等,牽引變壓器原邊連弓網(wǎng),次邊繞組降壓后繞組接入動(dòng)車(chē)組變流裝置箱內(nèi),變流器啟動(dòng)時(shí),經(jīng)充電和短接單元使中間直流電容充電至一定電壓值,之后啟動(dòng)四象限整流模塊升壓,并使中間電壓穩(wěn)定;主逆變啟動(dòng)由司控手柄決定,其后端接牽引電機(jī),當(dāng)司控手柄打牽引位時(shí),電機(jī)牽引,能量從網(wǎng)側(cè)流向牽引電機(jī),當(dāng)司控手柄打制動(dòng)位時(shí),電機(jī)制動(dòng),能量從電機(jī)反饋回網(wǎng)側(cè),變流器可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。當(dāng)直流環(huán)節(jié)出現(xiàn)過(guò)壓時(shí),過(guò)壓斬波單元啟動(dòng),將中間電壓控制在合理范圍內(nèi)。每重變流器主電路完全獨(dú)立,均可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)以上功能。動(dòng)車(chē)組變流裝置中還包括傳動(dòng)控制單元DCU23,它依據(jù)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)指令對(duì)變流器和輔逆變的投切和實(shí)時(shí)控制,實(shí)現(xiàn)交直交的電能轉(zhuǎn)換,同時(shí)也具備完整的故障保護(hù)、故障自診斷等功能。
[0028]該變流器除了各重主變主電路實(shí)現(xiàn)了完全獨(dú)立外,輔助系統(tǒng)增加了部分新功能,主要有以下兩點(diǎn):
a、輔助逆變器3投切功能:輔助逆變器投切裝置11有四個(gè)接觸器組合構(gòu)成,其中第一接觸器KM5、第二接觸器KM6為常閉接觸器,第三接觸器KM7、第四接觸器KM8為常開(kāi)接觸器。正常時(shí)輔逆變通過(guò)第一接觸器KM5、第二接觸器KM6固定連在某一重變流器中間回路上,若該重變流器故障,第一接觸器KM5、第二接觸器KM6自動(dòng)跳開(kāi),第三接觸器KM7、第四接觸器KM8自動(dòng)吸合,輔助逆變器3投切至另一重變流器中間回路上。若輔助變流器自身故障,第一接觸器KM5、第二接觸器KM6跳開(kāi),同時(shí)第三接觸器KM7、第四接觸器KM8不動(dòng)作,從主電路上切除輔逆變。控制過(guò)程由硬線和軟件共同完成。參見(jiàn)圖2,硬線上第一接觸器KM5、第二接觸器KM6與第三接觸器KM7、第四接觸器KM8實(shí)現(xiàn)單向連鎖,并把四個(gè)接觸器狀態(tài)反饋給傳動(dòng)控制單元DCU23,軟件上傳動(dòng)控制器DCU根據(jù)故障模式、接觸器狀態(tài)、中間電壓值等綜合給出接觸器動(dòng)作指令。
[0029]b、庫(kù)內(nèi)充電功能:如圖3所示,庫(kù)內(nèi)充電裝置19包括相序繼電器(JS)、為輔助投切開(kāi)關(guān)20(K1)、輔助系統(tǒng)投切開(kāi)關(guān)22、庫(kù)內(nèi)充電接觸器(K2) m2實(shí)現(xiàn)互鎖,JS用來(lái)判斷庫(kù)內(nèi)電源相序或和是否缺相后,若Kl斷開(kāi),則Κ2自動(dòng)吸合,Κ2線圈驅(qū)動(dòng)電壓為庫(kù)內(nèi)電源提供,這樣,可以通過(guò)JS判斷庫(kù)內(nèi)電源相序以確定是否可合Κ2,并且無(wú)需再給控制電,保證列車(chē)在庫(kù)內(nèi)無(wú)控制電時(shí)可由外部電源給充電機(jī)和其他輔助系統(tǒng)供電。
[0030]通過(guò)采用本發(fā)明的上述方案,各重變流器完全獨(dú)立,能實(shí)現(xiàn)完全軸控,故障時(shí)各重之間互不影響,可使動(dòng)力損失降至最低。同時(shí),取消中間二次回路,有利于器件布置和輕量化設(shè)計(jì),且輔助系統(tǒng)新增輔助逆變器3投切、接地保護(hù)、庫(kù)內(nèi)充電等功能有助于提高其運(yùn)行的可靠性、安全性。
[0031]通過(guò)采用本發(fā)明的上述方案,牽引變流器內(nèi)任何一重變流器故障,其它重變流器仍可正常運(yùn)行。各重變流器完全獨(dú)立可降低橋臂貫穿故障的能量,降低元件爆炸風(fēng)險(xiǎn)。輔助逆變器3與主變流器可分成多個(gè)柜體布置,但主電路形式不變。
[0032]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例,凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,包括兩重完全獨(dú)立的變流器單元和輔助逆變器(3),所述輔助逆變器(3)用來(lái)通過(guò)輔助逆變器投切裝置(11)在兩重變流器中間環(huán)節(jié)(7)自由投切,其后端接輔助變壓器(14),降壓之后為充電機(jī)和輔機(jī)負(fù)載提供電能;每重所述變流器單元包括: 四象限整流器(I),用于將弓網(wǎng)單相交流電進(jìn)行交直變換; 主逆變器(2),用于將中間直流變化為供牽引電機(jī)使用的三相交流電; 充電短接電路(4),以保證變流器充電和正常工作; 接地檢測(cè)單元(5),用于監(jiān)控牽引變流器主電路各處的接地情況; 斬波單元(8),用于中間環(huán)節(jié)過(guò)壓抑制及快速放電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,還包括傳感器組,所述傳感器組包括第一中間電壓傳感器(6)、第二中間電壓傳感器(12)、輔助輸出電壓傳感器(15)、主變流器的輸入電流傳感器(9)、主變流器的輸出電流傳感器(10)及輔逆輸出電流傳感器(13),上述傳感器用于完成控制及保護(hù)監(jiān)控。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,還包括輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器(16),所述輔助變壓器中性點(diǎn)接地接觸器(16)與漏電檢測(cè)裝置(18)構(gòu)成輔助接地保護(hù)系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,還包括庫(kù)內(nèi)充電裝置(19),所述庫(kù)內(nèi)充電裝置(19)用來(lái)判斷庫(kù)內(nèi)電源相序及是否缺相。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,所述庫(kù)內(nèi)充電裝置(19)包括相序繼電器JS、為輔助投切開(kāi)關(guān)Kl(20)、庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2;所述輔助投切開(kāi)關(guān)Kl(20)、庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2實(shí)現(xiàn)互鎖,所述相序繼電器JS用來(lái)判斷庫(kù)內(nèi)電源相序或和是否缺相后,若輔助投切開(kāi)關(guān)Kl(20)斷開(kāi),則庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2自動(dòng)吸合,庫(kù)內(nèi)充電接觸器K2線圈驅(qū)動(dòng)電壓為庫(kù)內(nèi)電源提供。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,所述輔助逆變器投切裝置(11)包括第一接觸器KM5、第二接觸器KM6、第三接觸器KM7及第四接觸器KM8,所述第一接觸器KM5、第二接觸器KM6為常閉接觸器,所述第三接觸器KM7、第四接觸器KM8為常開(kāi)接觸器;正常時(shí)輔逆變通過(guò)第一接觸器KM5、第二接觸器KM6固定連在某一重變流器中間回路上,若該重變流器故障,第一接觸器KM5、第二接觸器KM6自動(dòng)跳開(kāi),第三接觸器KM7、第四接觸器KM8自動(dòng)吸合,輔助逆變器(3 )投切至另一重變流器中間回路上;若輔助變流器自身故障,第一接觸器KM5、第二接觸器KM6跳開(kāi),同時(shí)第三接觸器KM7、第四接觸器KM8不動(dòng)作,從主電路上切除輔逆變。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可獨(dú)立軸控的列車(chē)主輔一體牽引變流器,其特征在于,在硬線上所述第一接觸器KM5、第二接觸器KM6與所述第三接觸器KM7、第四接觸器KM8為單向連鎖,并把四個(gè)接觸器狀態(tài)反饋給傳動(dòng)控制單元DCU(23)。
【文檔編號(hào)】H02M5/48GK106026691SQ201610366458
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】李華, 劉永江, 榮智林, 忻力, 陳斌, 左鵬, 龔昱, 劉大, 祁善軍, 唐雄輝, 吳剛
【申請(qǐng)人】株洲中車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司
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