本發(fā)明涉及軌道車輛技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軌道車輛牽引系統(tǒng)及軌道車輛。

背景技術(shù)：

軌道車輛牽引系統(tǒng)是軌道車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，是整個(gè)車輛的核心。

現(xiàn)有技術(shù)軌道車輛牽引系統(tǒng)主要包括：依次電連接的交流同步發(fā)電機(jī)、牽引變流器和和直流電動(dòng)機(jī)。交流同步發(fā)電機(jī)與外部的柴油機(jī)連接，柴油機(jī)帶動(dòng)交流同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出三相交流電，為牽引變流器供電，通過(guò)牽引變流器驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道車輛的牽引。

然而，由于現(xiàn)有的牽引系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)使用的是交流同步發(fā)電機(jī)，交流同步發(fā)電機(jī)工作時(shí)的磁場(chǎng)由外部勵(lì)磁電流產(chǎn)生，因此需要額外設(shè)置勵(lì)磁控制裝置，導(dǎo)致整個(gè)牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，導(dǎo)致?tīng)恳到y(tǒng)安裝空間增大，使軌道車輛的重量、能耗及成本增大。而且電動(dòng)機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)的電刷需要定期維護(hù)，維護(hù)成本高，且電刷機(jī)械摩擦帶來(lái)的功率損耗大，導(dǎo)致整個(gè)牽引系統(tǒng)的效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種軌道車輛牽引系統(tǒng)及軌道車輛，以提高軌道車輛牽引系統(tǒng)的效率，降低安裝空間、重量和成本。

第一方面，本發(fā)明提供一種軌道車輛牽引系統(tǒng)，包括：依次電連接的永磁同步發(fā)電機(jī)、牽引變流器和永磁同步電動(dòng)機(jī)；

所述永磁同步發(fā)電機(jī)與外部的柴油機(jī)機(jī)械連接，用于在所述柴油機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，以向所述牽引變流器提供三相交流電；

所述牽引變流器包括中間直流電路和牽引逆變電路，所述中間直流電路包括依次電連接的整流濾波電路、接地檢測(cè)電路和輸入電壓電流檢測(cè)電路，所述中間直流電路用于向所述牽引逆變電路提供直流電壓和保護(hù)；

所述牽引逆變電路分別與所述輸入電壓電流檢測(cè)電路和所述永磁同步電動(dòng)機(jī)電連接，用于驅(qū)動(dòng)所述永磁同步電動(dòng)機(jī)，以使所述永磁同步電動(dòng)機(jī)對(duì)軌道車輛進(jìn)行牽引。

第二方面，本發(fā)明提供一種軌道車輛，包括車體、司機(jī)室和如上所述的軌道車輛牽引系統(tǒng)，所述司機(jī)室位于所述車體的端部，所述軌道車輛牽引系統(tǒng)安裝在所述車體內(nèi)，用于對(duì)軌道車輛進(jìn)行牽引。

本發(fā)明的軌道車輛牽引系統(tǒng)及軌道車輛，通過(guò)將該牽引系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)設(shè)置為永磁同步發(fā)電機(jī)，將電動(dòng)機(jī)設(shè)置為永磁同步電動(dòng)機(jī)，利用永磁同步發(fā)電機(jī)對(duì)牽引變流器供電，無(wú)需額外的勵(lì)磁控制裝置，同時(shí)將牽引變流器設(shè)置為包括中間直流電路和牽引逆變電路，中間直流電路為牽引逆變電路提供直流電壓和保護(hù)，牽引逆變電路與永磁同步電動(dòng)機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)了牽引變流器與永磁同步電動(dòng)機(jī)的配套，使得牽引逆變電路對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道車輛的牽引，大大提高了整個(gè)牽引系統(tǒng)的效率，減少了安裝空間和車輛重量，實(shí)現(xiàn)了整車的小型化、輕量化和低成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的軌道車輛牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的軌道車輛牽引系統(tǒng)的具體電路圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的軌道車輛牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，參照附圖1所示，本實(shí)施例提供一種軌道車輛牽引系統(tǒng)，首先需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中提到的軌道車輛包括但不限于內(nèi)燃機(jī)車、鐵路車輛、動(dòng)車組。

本實(shí)施例的軌道車輛牽引系統(tǒng)包括：依次電連接的永磁同步發(fā)電機(jī)1、牽引變流器2和永磁同步電動(dòng)機(jī)3。永磁同步發(fā)電機(jī)1與外部的柴油機(jī)(圖中未示出)機(jī)械連接，用于在柴油機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，以向牽引變流器2提供三相交流電。

牽引變流器2包括：中間直流電路21和牽引逆變電路22。其中，中間直流電路21包括：依次電連接的整流濾波電路211、接地檢測(cè)電路212和輸入電壓電流檢測(cè)電路213。中間直流電路21用于向牽引逆變電路22提供直流電壓和保護(hù)。牽引逆變電路22分別與輸入電壓電流檢測(cè)電路213和永磁同步電動(dòng)機(jī)3電連接，用于驅(qū)動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)3，以使永磁同步電動(dòng)機(jī)3對(duì)軌道車輛進(jìn)行牽引。

本實(shí)施例的軌道車輛牽引系統(tǒng)是以柴油機(jī)為動(dòng)力來(lái)源，即柴油機(jī)帶動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出三相交流電，永磁同步發(fā)電機(jī)1將該三相交流電提供給牽引變流器2，為牽引變流器2供電，通過(guò)控制牽引變流器2輸出的電壓電流來(lái)控制永磁同步電動(dòng)機(jī)3按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)，具體地，永磁同步發(fā)電機(jī)1將三相交流電輸出至中間直流電路21，中間直流電路21將該三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電壓，然后輸出至牽引逆變電路22，牽引逆變電路22將該直流電壓轉(zhuǎn)換為與永磁同步電動(dòng)機(jī)3匹配的交流電，例如該交流電可以是220V，50HZ的正弦波，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道車輛的牽引。

本實(shí)施例提供的軌道車輛牽引系統(tǒng)，通過(guò)將該牽引系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)設(shè)置為永磁同步發(fā)電機(jī)，將電動(dòng)機(jī)設(shè)置為永磁同步電動(dòng)機(jī)，利用永磁同步發(fā)電機(jī)對(duì)牽引變流器供電，無(wú)需額外的勵(lì)磁控制裝置，同時(shí)將牽引變流器設(shè)置為包括中間直流電路和牽引逆變電路，中間直流電路為牽引逆變電路提供直流保護(hù)電壓，牽引逆變電路與永磁同步電動(dòng)機(jī)連接，從而實(shí)現(xiàn)了牽引變流器與永磁同步電動(dòng)機(jī)的配套，使得牽引逆變電路對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道車輛的牽引，大大提高了整個(gè)牽引系統(tǒng)的效率，減少了安裝空間和車輛重量，實(shí)現(xiàn)了整車的小型化、輕量化和低成本。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的軌道車輛牽引系統(tǒng)的具體電路圖。參照附圖1和附圖2所示，具體地，整流濾波電路211包括快速放電電路2111和EMC濾波電路2112，快速放電電路2111連接在永磁同步發(fā)電機(jī)1和EMC濾波電路2112之間。快速放電電路2111包括相互串聯(lián)的開(kāi)關(guān)K1和電阻R0。EMC濾波電路2112用于將電路中的雜波去除。其中，EMC濾波電路2112具體包括第二電容C2、第三電容C3、第一電感L1和第二電感L2，第二電容C2的第一端與第一電感L1的第一端連接，第二電容C2的第二端與第二電感L2的第一端連接，第三電容C3的第一端與第一電感L1的第二端連接，第三電容C3的第二端與第二電感L2的第二端連接。

接地檢測(cè)電路212具體包括：第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容C1和第一電壓測(cè)量傳感器TV1。第一電阻R1的第一端和第二電阻R2的第一端分別與整流濾波電路211連接。具體地，第一電阻R1的第一端連接至第三電容C3的第一端，第二電阻R2的第一端連接至第三電容C3的第二端。第一電阻R1的第二端和第二電阻R2的第二端連接于第一連接點(diǎn)a1。第一電容C1的第一端接地，且與第一連接點(diǎn)a1連接，第一電容C1的第二端與第二電阻R2的第一端連接。第一電壓測(cè)量傳感器TV1的第一端接地，第一電壓測(cè)量傳感器TV1的第二端與第一電容C1的第二端連接。

輸入電壓電流檢測(cè)電路213包括：第二電壓測(cè)量傳感器TV2、第一電流測(cè)量傳感器TA1和第二電流測(cè)量傳感器TA2。第一電流測(cè)量傳感器TA1的第一端與第一電阻R1的第一端連接于第二連接點(diǎn)a2。第二電流測(cè)量傳感器TA2的第一端與第一電壓測(cè)量傳感器TV1的第二端連接于第三連接點(diǎn)a3，第二電壓測(cè)量傳感器TV2的第一端與第二連接點(diǎn)a2連接，第二電壓測(cè)量傳感器TV2的第二端與第三連接點(diǎn)a3連接。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該軌道車輛牽引系統(tǒng)還包括輔助變流器4。輔助變流器4分別與中間直流電路21和軌道車輛的交流負(fù)載電連接，用于將中間直流電路21輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，向交流負(fù)載提供交流電。也就是說(shuō)，輔助變流器4直接從中間直流電路21中取電，使得該中間直流電路21為牽引逆變電路22提供直流電壓和保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道車輛進(jìn)行牽引的同時(shí)，為軌道車輛上的交流用電設(shè)備進(jìn)行供電。

進(jìn)一步地，牽引變流器2還包括至少一個(gè)制動(dòng)電阻電路23，每一個(gè)制動(dòng)電阻電路23均分別與輸入電壓電流檢測(cè)電路213和牽引逆變電路22連接，用于在軌道車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行電能消耗。也就是說(shuō)，當(dāng)牽引逆變電路22接收到中間直流電路21對(duì)其提供的直流電壓時(shí)，牽引逆變電路22將其轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡则?qū)動(dòng)與其連接的永磁同步電動(dòng)機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使永磁同步電動(dòng)機(jī)3對(duì)軌道車輛進(jìn)行牽引。而當(dāng)軌道車輛進(jìn)行剎車、臨時(shí)停車等制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則永磁同步電動(dòng)機(jī)3停止對(duì)軌道車輛的牽引，此時(shí)電動(dòng)機(jī)上的電能需要消耗，通過(guò)設(shè)置制動(dòng)電阻電路23對(duì)其電能進(jìn)行消耗。

參照附圖2所示，制動(dòng)電阻電路23可以設(shè)置為兩個(gè)，且相互并聯(lián)，當(dāng)其中一個(gè)制動(dòng)電阻電路發(fā)生故障時(shí)，則可使用另一個(gè)制動(dòng)電阻電路對(duì)電能進(jìn)行消耗，從而保證了軌道車輛在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，多余的電能可轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出去或者被二次利用，保證軌道車輛在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中穩(wěn)定性的同時(shí)，提高了能源的利用率。

具體地，制動(dòng)電阻電路23包括第三電阻(圖中未示出)、第三電壓測(cè)量傳感器TV3、絕緣柵雙極晶體管IBGT、第一二極管D1和第二二極管D2。第三電阻的第一端與第二電流測(cè)量傳感器TA2的第二端連接，第三電阻的第二端與第三電壓測(cè)量傳感器TV3的第一端連接，第三電壓測(cè)量傳感器TV3的第二端與絕緣柵雙極晶體管的第一端連接，絕緣柵雙極晶體管的第二端與第一電流測(cè)量傳感器TA1的第二端連接于第四連接點(diǎn)a4。第一二級(jí)管D1的正極端與第三電阻的第一端連接，第一二極管D1的負(fù)極端與絕緣柵雙極晶體管的第三端連接。第二二級(jí)管D2的正極端與第三電壓測(cè)量傳感器TV3連接，第二二級(jí)管D2的負(fù)極端與第四連接點(diǎn)a4連接。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，絕緣柵雙極晶體管也可以替換為可關(guān)斷晶閘管GTO。

牽引逆變電路22包括多個(gè)相互并聯(lián)的逆變單元221，在本實(shí)施例中，逆變單元221為兩個(gè)，每一個(gè)逆變單元221連接一個(gè)永磁同步電動(dòng)機(jī)3。逆變單元221包括功率開(kāi)關(guān)管，功率開(kāi)關(guān)管由絕緣柵雙極晶體管和二極管反并聯(lián)連接組成。當(dāng)中間直流電路21提供直流保護(hù)電壓給牽引逆變電路22后，牽引逆變電路22通過(guò)控制各功率開(kāi)關(guān)管把直流電變成永磁同步電動(dòng)機(jī)3定子上的時(shí)序旋轉(zhuǎn)的電壓和電流，從而控制永磁同步電動(dòng)機(jī)3的各相繞組按一定順序工作，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)永磁同步電動(dòng)機(jī)3，完成軌道車輛的牽引功能。即，逆變單元221通過(guò)控制各功率開(kāi)關(guān)管的通斷，從而控制永磁同步電動(dòng)機(jī)3的啟動(dòng)、停止、轉(zhuǎn)速等。

若逆變單元221發(fā)生故障，永磁同步電動(dòng)機(jī)3會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，從而對(duì)牽引逆變電路22產(chǎn)生沖擊，為了解決該問(wèn)題，每一個(gè)逆變單元221和對(duì)應(yīng)的永磁同步電動(dòng)機(jī)3之間還連接有斷路器222，斷路器222用于在逆變單元221發(fā)生故障時(shí)，使逆變單元221與永磁同步電動(dòng)機(jī)3之間斷開(kāi)，從而防止永磁同步電動(dòng)機(jī)3的反向電動(dòng)勢(shì)對(duì)牽引逆變電路22的沖擊。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供一種軌道車輛，包括：車體、司機(jī)室和軌道車輛牽引系統(tǒng)。其中，司機(jī)室位于車體的端部，軌道車輛牽引系統(tǒng)安裝在車體內(nèi)，用于對(duì)軌道車輛進(jìn)行牽引。

本實(shí)施例中的軌道車輛牽引系統(tǒng)與實(shí)施例一提供的軌道車輛牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同，并能達(dá)到相同的技術(shù)效果，在此不再一一贅述。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。