用于再生動(dòng)態(tài)制動(dòng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，更具體地涉及用于機(jī)車的再生動(dòng)態(tài)制動(dòng)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在動(dòng)態(tài)制動(dòng)期間，牽引電機(jī)可用作發(fā)電機(jī)以通過(guò)將機(jī)車的動(dòng)能變換為電能來(lái)減慢機(jī)車的運(yùn)動(dòng)。在電阻動(dòng)態(tài)制動(dòng)中，可加入格柵式電阻器(grid resistor)以將所產(chǎn)生的電能作為熱消散。當(dāng)執(zhí)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)操作時(shí)，格柵式電阻器的溫度會(huì)上升并且可使用格柵風(fēng)機(jī)來(lái)進(jìn)行冷卻。這不僅浪費(fèi)了牽引電機(jī)所產(chǎn)生的電力，而且需要消耗電力以使用于防止格柵式電阻器過(guò)熱的格柵風(fēng)機(jī)工作。出于燃料效率和環(huán)保目的，可能有利的是使用該電能來(lái)至少部分地為機(jī)車及其子系統(tǒng)供電，而不是將牽引電機(jī)所產(chǎn)生的能量浪費(fèi)掉。
[0003]使用牽引電機(jī)所產(chǎn)生的電能的一個(gè)方案被記載在美國(guó)專利US8，179，084(“’084專利”)中。’084專利針對(duì)于一種用于用來(lái)冷卻格柵式電阻器的格柵風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)’084專利，風(fēng)機(jī)由與跨電阻元件格柵的接線(tap)聯(lián)接的電機(jī)供電。因此，只要電阻元件格柵或格柵式電阻器上存在電力，例如在動(dòng)態(tài)制動(dòng)操作期間，風(fēng)機(jī)就工作。由于風(fēng)機(jī)由來(lái)自格柵式電阻器的電力直接供能，所以不需要專門(mén)地產(chǎn)生另外的電力以給風(fēng)機(jī)供能。
[0004]’084專利僅提供了有限的解決方案，其中利用由牽引電機(jī)產(chǎn)生的電力對(duì)格柵風(fēng)機(jī)供電?！?84專利僅提供了從電阻元件直接對(duì)格柵風(fēng)機(jī)供電的方案。然而，由于格柵式電阻器會(huì)產(chǎn)生多于用來(lái)使格柵風(fēng)機(jī)工作的電力，所以需要使得其它系統(tǒng)能使用牽引電機(jī)所產(chǎn)生的電力的方案。
[0005]當(dāng)前公開(kāi)的系統(tǒng)和方法針對(duì)于克服上述問(wèn)題和/或本領(lǐng)域中的其它問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明針對(duì)于一種再生制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括具有變流器輸出端和變流器輸入端的變流器。變流器輸入端可與牽引電機(jī)電連接。該系統(tǒng)還可包括與變流器輸出端電連接的電阻格柵。電阻格柵可包括至少一個(gè)格柵式電阻器。該系統(tǒng)還可包括在至少一個(gè)格柵式電阻器與直流電總線之間并聯(lián)電聯(lián)接的接線。
[0007]根據(jù)另一方面，本發(fā)明針對(duì)于一種機(jī)車。該機(jī)車可包括車軸和連接至車軸的一對(duì)車輪。該機(jī)車還可包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至車軸的牽引電機(jī)。該機(jī)車還可包括再生制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括具有變流器輸出端和變流器輸入端的變流器。變流器輸入端可與牽引電機(jī)電連接。該系統(tǒng)還可包括與變流器輸出端電連接的電阻格柵。電阻格柵可包括至少一個(gè)格柵式電阻器。該系統(tǒng)還可包括在至少一個(gè)格柵式電阻器與機(jī)車的直流電總線之間并聯(lián)電聯(lián)接的接線。
[0008]根據(jù)另一方面，本發(fā)明針對(duì)于一種方法。該方法可包括動(dòng)態(tài)地制動(dòng)牽引電機(jī)，由此產(chǎn)生交流電。該方法還可包括將交流電變換為直流電并且將直流電供給至電阻格柵以消散直流電的第一部分。該方法還可包括接線到電阻格柵中以吸取直流電的第二部分并且將直流電的該第二部分供給至電力輸出端。
【附圖說(shuō)明】
[0009 ]圖1提供了機(jī)車的一個(gè)示例性實(shí)施例。
[0010]圖2是再生動(dòng)態(tài)制動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)示例性實(shí)施例的示意圖。
[0011 ]圖3是示例性再生制動(dòng)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖1示出示例性車輛，例如機(jī)車100，其中可實(shí)施用于再生動(dòng)態(tài)制動(dòng)的系統(tǒng)和方法。機(jī)車100可以是采用交流電牽引電機(jī)進(jìn)行推進(jìn)的任意電驅(qū)動(dòng)的軌道車輛。根據(jù)圖1所示的示例性實(shí)施例，機(jī)車100可包括連接至車軸120的一對(duì)車輪110，車軸120可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至牽引電機(jī)130。根據(jù)一些實(shí)施例，牽引電機(jī)130可包括三相繞線轉(zhuǎn)子式同步機(jī)器。牽引電機(jī)130可由機(jī)車100的發(fā)動(dòng)機(jī)14供能。在示例性機(jī)車100的供能期間，牽引電機(jī)130可在驅(qū)動(dòng)模式下工作以推進(jìn)機(jī)車100。附加地或替代地，牽引電機(jī)130可在動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式下工作以使機(jī)車100減慢和/或停止。根據(jù)一些實(shí)施例，機(jī)車100可包括用于再生來(lái)自一個(gè)或多個(gè)牽引電機(jī)130的能量的系統(tǒng)200。
[0013]圖2是可結(jié)合在機(jī)車100中和/或供機(jī)車100使用的再生動(dòng)態(tài)制動(dòng)系統(tǒng)200的一個(gè)示例性實(shí)施例的示意圖。如圖2中示意性地示出的，系統(tǒng)200可包括主動(dòng)力源，例如發(fā)動(dòng)機(jī)140。根據(jù)一些實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)140可構(gòu)造成為機(jī)車100提供動(dòng)力。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)140可構(gòu)造成向牽引電機(jī)130供能。系統(tǒng)200可非必要地包括用于將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)140的交流電變換為可用于為機(jī)車100的其它構(gòu)件和/或系統(tǒng)供能的直流電的輔助整流器210 ο例如，直流電總線220可與輔助整流器210電連接。系統(tǒng)200可包括構(gòu)造成吸取來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)140的電力的直流電總線220。附加地或替代地，系統(tǒng)200可構(gòu)造成向直流電總線220供給例如來(lái)自牽引電機(jī)130的直流電。直流電總線220構(gòu)造成向附屬負(fù)載230供能。例如，附屬負(fù)載230可包括機(jī)車100的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和機(jī)車控制系統(tǒng)。
[0014]當(dāng)牽引電機(jī)130以動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式工作時(shí)，牽引電機(jī)130可作為發(fā)電機(jī)工作。例如，如圖2所示，牽引電機(jī)130可構(gòu)造成在牽引電機(jī)130以動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式工作時(shí)產(chǎn)生三相交流電。系統(tǒng)200可構(gòu)造成將由牽引電機(jī)130產(chǎn)生的交流電變換為直流電。
[0015]例如，系統(tǒng)200可包括具有變流器輸入端245和變流器輸出端250的變流器240。牽引電機(jī)130可與變流器輸入端245電連接。變流器240可構(gòu)造成將牽引電機(jī)130的交流電變換為可在變流器輸出端250流出的直流電。
[0016]系統(tǒng)200還可包括與變流器輸出端250電連接的電阻格柵260。電阻格柵260可構(gòu)造成使直流電的至少一部分跨變流器輸出端250消散。電阻格柵260可包括至少一個(gè)格柵式電阻器270。當(dāng)電阻格柵260的格柵式電阻器270吸取來(lái)自變流器輸出端250的直流電時(shí)，電阻器270可能過(guò)熱。為了防止或降低過(guò)熱的可能性，系統(tǒng)200可包括格柵風(fēng)機(jī)280a、280b以冷卻格柵式電阻器270。格柵風(fēng)機(jī)280a可直接與電阻格柵260電連接，使得格柵風(fēng)機(jī)280a可吸取來(lái)自變流器輸出端250的電流。附加地或替代地，格柵風(fēng)機(jī)280b可與直流電總線220電連接，使得格柵風(fēng)機(jī)280b可吸取來(lái)自直流電總線220的電流。
[0017]格柵風(fēng)機(jī)280a、280b可采用不同方式構(gòu)造成冷卻電阻格柵260。例如，格柵風(fēng)機(jī)280a、280b可構(gòu)造成在牽引電機(jī)130以動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式工作時(shí)工作。附加地或替代地，格柵風(fēng)機(jī)280a、280b可構(gòu)造成以不同的功率模式工作。根據(jù)一些實(shí)施例，格柵風(fēng)機(jī)280a、280b可構(gòu)造成根據(jù)格柵電阻260的溫度而工作。例如，格柵風(fēng)機(jī)280a、280b在電阻格柵溫度低于閾值溫度時(shí)以低功率模式工作，而在電阻格柵溫度高于閾值溫度時(shí)以高功率模式工作。
[0018]接線290可與電阻格柵260電連接以吸取由變流器輸出端250輸出的直流電。根據(jù)一些實(shí)施例，接線290可與電阻格柵260的格柵式電阻器270并聯(lián)電連接。這樣，接線290可根據(jù)電氣原理如基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律吸取來(lái)自變流器輸出端250的電流。接線290可構(gòu)造成吸取比全部由變流器輸出端250輸出的電流要少的電流。接線290的輸出端可與直流電總線220電連接。接線可在格柵式電阻器270與直流電總線220之間并聯(lián)電聯(lián)接。這樣，直流電總線220可吸取來(lái)自接線290的電流，使得直流電總線220可包括來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)140和接線290的電流之和。
[0019]圖3示出用于使用由牽引電機(jī)130在動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式下產(chǎn)生的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)車100的附屬負(fù)載230的方法300。在步驟310，方法300可包括動(dòng)態(tài)地制動(dòng)牽引電機(jī)130。這可產(chǎn)生交流電。例如，步驟310可包括使?fàn)恳姍C(jī)130以動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式工作。在此模式下，牽引電機(jī)130可包括產(chǎn)生三相交流電。
[0020]在步驟320，方法300可包括將所產(chǎn)生的交流電變換為直流電。例如，步驟320可包括使變流器240工作以將由牽引電機(jī)130在步驟310期間產(chǎn)生的三相交流電變換為直流電。
[0021]在步驟330，來(lái)自變流器240的直流電可被供給至電阻格柵260。電阻格柵260可在直流電從電阻格柵260通過(guò)時(shí)使其第一部分消散。例如，電阻格柵250可與變流器240的變流器輸出端250電連接以吸取來(lái)自變流器240的直流電。
[0022]在步驟340，方法300可包括接線到電阻格柵260中以吸取直流電的第二部分。例如，接線290可與電阻格柵260并聯(lián)電連接。在步驟350，方法300可包括向電力輸出端供給來(lái)自接線290的直流電的第二部分。例如，接線290可與直流電總線220電連接。
[0023]工業(yè)適用性
[0024]本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供了在機(jī)車的制動(dòng)期間使用由牽引電機(jī)產(chǎn)生的電力的可靠方案。本發(fā)明的再生制動(dòng)系統(tǒng)和方法可具有多種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的系統(tǒng)提供了使所產(chǎn)生的電力直接饋送到DC總線中以給附屬負(fù)載供電的方案，而其它系統(tǒng)提供了僅為格柵風(fēng)機(jī)供能的方案。
[0025]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見(jiàn)的是，能夠?qū)λ鲇糜谠偕鷦?dòng)態(tài)制動(dòng)的系統(tǒng)和用于操作該系統(tǒng)的相關(guān)方法作出各種修改和變更。根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐，本發(fā)明的其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見(jiàn)。本說(shuō)明書(shū)和示例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為只是示例性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍由以下權(quán)利要求和它們的等同方案指示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種再生制動(dòng)系統(tǒng)，包括: 具有變流器輸出端和變流器輸入端的變流器，所述變流器輸入端與牽引電機(jī)電連接； 與所述變流器輸出端電連接的電阻格柵，所述電阻格柵包括至少一個(gè)格柵式電阻器；和 并聯(lián)電聯(lián)接在所述至少一個(gè)格柵式電阻器與直流電總線之間的接線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生制動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述牽引電機(jī)配置成在所述牽引電機(jī)處于動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式時(shí)產(chǎn)生三相交流電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生制動(dòng)系統(tǒng)，還包括格柵風(fēng)機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的再生制動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述格柵風(fēng)機(jī)與所述直流電總線電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的再生制動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述格柵風(fēng)機(jī)與所述電阻格柵直接電連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生制動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述直流電總線構(gòu)造成向附屬負(fù)載供會(huì)K。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生制動(dòng)系統(tǒng)，其中，所述直流電總線構(gòu)造成吸取來(lái)自機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的電力。8.—種機(jī)車，包括: 車軸； 連接至所述車軸的一對(duì)車輪； 可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接至所述車軸的牽引電機(jī);和 再生制動(dòng)系統(tǒng)，所述再生制動(dòng)系統(tǒng)包括:具有變流器輸出端和變流器輸入端的變流器，所述變流器輸入端與所述牽引電機(jī)電連接； 與所述變流器輸出端電連接的電阻格柵，所述電阻格柵包括至少一個(gè)格柵式電阻器；和 并聯(lián)電聯(lián)接在所述至少一個(gè)格柵式電阻器與直流電總線之間的接線。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)車，還包括配置成向所述牽引電機(jī)供能的發(fā)動(dòng)機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種再生制動(dòng)系統(tǒng)，包括具有變流器輸出端和變流器輸入端的變流器。變流器輸入端與牽引電機(jī)電連接。該系統(tǒng)還包括與變流器輸出端電連接的電阻格柵。電阻格柵包括至少一個(gè)格柵式電阻器。該系統(tǒng)包括并聯(lián)電聯(lián)接在至少一個(gè)格柵電阻器與直流電總線之間的接線。
【IPC分類】B60L7/06, B60L7/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105711426
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510962727
【發(fā)明人】E·J·小加維爾
【申請(qǐng)人】易安迪機(jī)車公司