專利名稱：牽引變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力機(jī)車牽弓I技術(shù)，尤其涉及一種大功率交流傳動電力機(jī)車用牽引變流器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電力機(jī)車交流傳動系統(tǒng)主要采用交流-直流-交流的電傳動方式。圖I為現(xiàn)有電力機(jī)車包括有六套獨(dú)立的牽弓I變流器的電力機(jī)車牽弓I系統(tǒng)主電路示意圖。如圖中所示，每套牽引變流器由一個輸入電路I、一個第一整流電路2、一個中間直流電路3和一個逆變器4組成。每套牽引變流器連接一臺牽引電機(jī)6。電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路的工作過程為機(jī)車通過受電弓、主斷路器向牽引變壓器原邊701供電；牽引變壓器次邊702繞組經(jīng)輸入電路I向第一整流電路2供電；第一整流電路2將輸入的交流電變換為直流電輸出；中間直流電路3對接收的直流電進(jìn)行平滑處理并將處理后的直流電傳輸至逆變器4 ;逆變器 4將直流電再次轉(zhuǎn)換為三相交流輸出，以控制牽引電機(jī)6輸出動力。其中，牽引變流器的輸入電路主要用于實(shí)現(xiàn)牽引變流器的預(yù)充電保護(hù)、正常工作的能量傳輸以及故障時(shí)切斷保護(hù)的功能。從圖I所示結(jié)構(gòu)的電氣圖可以看出，現(xiàn)有電力機(jī)車牽引系統(tǒng)中牽引變流器存在以下幾點(diǎn)缺陷I、現(xiàn)有牽引變流器中只設(shè)計(jì)了一個輸入電路，一旦輸入電路發(fā)生電氣故障，會隔離輸入電流，致使本軸的牽引電機(jī)無法輸出動力。2、現(xiàn)有牽引變流器只能驅(qū)動一個牽引電機(jī)工作，其電路的驅(qū)動效率低。這一缺陷在電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路中尤為顯著，電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路中需設(shè)置多個牽引變流器以驅(qū)動相應(yīng)數(shù)量的牽引電機(jī)，這樣構(gòu)成的電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路，結(jié)構(gòu)繁冗，占用空間大,功率元件使用量大，成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種牽引變流器，以克服現(xiàn)有牽引變流器存在的缺陷。本實(shí)用新型提供一種牽引變流器，包括輸入電路、第一整流電路、第二整流電路、中間直流電路、至少一個逆變器和備用輸入電路；其中，所述輸入電路、第一整流電路和中間直流電路依次連接；所述逆變器的直流輸入端與所述中間直流電路的直流輸出端相連；所述備用輸入電路、第二整流電路和中間直流電路依次連接。如上所述的牽引變流器，其中，優(yōu)選的是所述輸入電路主要由預(yù)充電電阻、預(yù)充電接觸器、主接觸器和電流傳感器構(gòu)成；其中，所述預(yù)充電電阻的一端與所述輸入電路的第一輸入端相連，所述預(yù)充電電阻的另一端與所述預(yù)充電接觸器的一接線端相連；所述預(yù)充電接觸器的另一接線端與所述輸入電路的第一輸出端相連；[0013]所述主接觸器串聯(lián)在所述輸入電路的第一輸入端和第一輸出端之間；所述電流傳感器串聯(lián)在所述輸入電路的第二輸入端和第二輸出端之間。如上所述的牽引變流器，其中，優(yōu)選的是所述整流電路由依次連接的第一四象限整流電路、第二四象限整流電路和斬波子電路構(gòu)成。如上所述的牽引變流器，其中，優(yōu)選的是所述斬波子電路包括斬波IGBT以及陰極與所述IGBT發(fā)射極相連的續(xù)流二極管。如上所述的牽引變流器，其中，優(yōu)選的是所述逆變器為三個。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是本實(shí)用新型通過設(shè)置備用輸入電路，可在輸入電路發(fā) 生故障時(shí)不影響整個變流器的牽引功率，有效地提高牽引變流器的工作可靠性。同時(shí)，本實(shí)用新型提供的牽引變流器可同時(shí)驅(qū)動兩個或兩個以上牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。較現(xiàn)有牽引變流器，本實(shí)用新型具有較高的電路集成度和驅(qū)動效率。采用本實(shí)用新型提供的牽引變流器實(shí)現(xiàn)的電力機(jī)車牽弓I系統(tǒng)主電路，其整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，且工作可靠性更高。

圖I為現(xiàn)有電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型提供的牽引變流器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本實(shí)用新型提供的牽引變流器實(shí)施例的電路原理圖；圖4采用本實(shí)用新型提供的牽引變流器實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路的一具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)原理圖；圖5為圖4所示電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路實(shí)例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖2和3所示，本實(shí)用新型提供的牽引變流器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖和電路原理圖。如圖所示，本實(shí)施例所述的牽引變流器包括輸入電路I、第一整流電路2、第二整流電路9、中間直流電路3、第一逆變器401、第二逆變器402、第三逆變器403和備用輸入電路8。所述的輸入電路I、第一整流電路2和中間直流電路3依次連接。所述的第一逆變器401、第二逆變器402和第三逆變器403的直流輸入端均與所述的中間直流電路3的直流輸出端相連。所述備用輸入電路8、第二整流電路9與所述中間直流電路3依次連接。本實(shí)施例中所述的備用輸入電路8只有在所述輸入電路I出現(xiàn)電氣故障時(shí)才工作。在實(shí)際的電力機(jī)車上應(yīng)用時(shí)，備用輸入電路8同輸入電路I之間的切換控制可通過電力機(jī)車的牽引控制單元來實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)所述牽引控制單元監(jiān)測到所述輸入電路I發(fā)生故障時(shí)發(fā)出控制指令，以使備用輸入電路8開始工作，向所述中間直流電路3輸出直流電。本實(shí)施例通過采用備用輸入電路這樣的冗余設(shè)計(jì)，能夠有效的提高牽引變流器的工作可靠性；即在輸入電路發(fā)生故障時(shí)，由備用輸入電路繼續(xù)工作，不會完全影響整個變流器的牽引功率。另外，本實(shí)施例提供的牽引變流器可同時(shí)驅(qū)動兩個或兩個以上牽引電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。較現(xiàn)有牽引逆變器，本實(shí)施例具有較高的電路集成度和驅(qū)動效率。采用本實(shí)施例提供的牽弓I變流器實(shí)現(xiàn)的電力機(jī)車牽弓I系統(tǒng)主電路，其整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，且工作可靠性更高。這里需要說明的是本實(shí)施例僅示出了中間直流電路的直流輸出端連接有三個逆變器的情況，本實(shí)用新型所述的牽引變流器中的所述中間直流電路連接的逆變器的數(shù)量不僅限于此，可以是一個、兩個，或是更多。但在實(shí)際應(yīng)用中，所述的牽引變流器中所述中間直流電路連接的逆變器個數(shù)應(yīng)依據(jù)實(shí)際的牽引電機(jī)驅(qū)動功率需求來設(shè)定?；谀壳暗碾娏C(jī)車在實(shí)際工作時(shí)所需的驅(qū)動功率，同時(shí)考慮到電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)體積，本實(shí)用新型中所述的牽引變流器連接的所述逆變器優(yōu)選為三個。上述實(shí)施例中，所述輸入電路I具體可以是如圖3中所示的電路結(jié)構(gòu)。如圖中所示，所述輸入電路I由預(yù)充電電阻102、預(yù)充電接觸器103、主接觸器108和電流傳感器106構(gòu)成。其中，所述預(yù)充電電阻102的一端與所述輸入電路I的第一輸入端101相連，所述預(yù)充電電阻102的另一端與所述預(yù)充電接觸器103的一接線端相連。所述預(yù)充電接觸器103的另一接線端與所述輸入電路I的第一輸出端104相連。所述主接觸器108串聯(lián)在所述輸入電路I的第一輸入端101和第一輸出端104之間。所述電流傳感器106串聯(lián)在所述輸入電路I的第二輸入端107和第二輸出端105之間。該輸入電路實(shí)施例中所述電流傳感器可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述輸入電路中流經(jīng)的電流值。在實(shí)際應(yīng)用中，該電流傳感器的電流信號輸出端可與電力機(jī)車的牽引控制單元的信號輸入端連接。牽引控制單元可依據(jù)接收到的電流信號判斷出輸入電路是否出現(xiàn)故障，若出現(xiàn)故障牽引控制單元發(fā)出控制指令以使備用輸入電路開始工作。 上述輸入電路實(shí)施例的工作原理是牽引變流器開始工作，首先啟用輸入電路1，此時(shí)只有預(yù)充電接觸器103閉合。預(yù)充電電阻102為中間直流電路中的支撐電容器充電。當(dāng)該支撐電容器的電量達(dá)到預(yù)設(shè)值后，預(yù)充電接觸器103開啟，主接觸器108閉合，輸入電路I傳輸經(jīng)牽弓I變壓器次邊繞組輸入的交流電至整流電路。采用上述結(jié)構(gòu)的輸入電路可有效避免合閘瞬間，中間直流電路由于支撐電容器電流不能突變所造成的大電流沖擊。當(dāng)輸入電路處于正常工作狀態(tài)時(shí)，備用輸入電路中的預(yù)充電接觸器和主接觸器均處于斷開狀態(tài)。只有當(dāng)輸入電路發(fā)生故障時(shí)，牽引控制單元再依據(jù)牽引變流器的實(shí)際工作狀態(tài)控制預(yù)充電接觸器或主接觸器閉合，以使備用輸入電路代替輸入電路為中間直流電路提供直流電。如圖3中所示，上述實(shí)施例中所述的整流電路具體可以由依次連接的第一四象限整流電路201、第二四象限整流電路202以及用于對電路進(jìn)行斬波的斬波子電路203構(gòu)成。實(shí)際上四象限整流電路也可直接選用現(xiàn)有的已封裝好的四象限整流模塊。這樣所述的整流電路可直接選用兩個相同的四象限整流模塊和斬波子電路來實(shí)現(xiàn)。具體地，所述斬波子電路203,如圖3所不，包括IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)VT以及陰極與所述IGBT發(fā)射極相連的續(xù)流二極管D。其中，如圖5所示，所述斬波子電路的續(xù)流二極管D的兩端還需并聯(lián)一個斬波放電電阻R，以實(shí)現(xiàn)斬波功能。所述IGBT的集電極與整流電路的直流輸出端的一端相連，所述二極管D的陽極與所述整流電路的直流輸出端的另一端相連。相對于圖I中所示的現(xiàn)有的牽引變流器中的整流電路而言，上述整流電路實(shí)施例采用了兩個并聯(lián)的四象限整流電路，提高了電流等級，可具有更高的功率，能夠滿足大功率牽引變流器整流的需要。當(dāng)然，現(xiàn)有的四象限整流模塊中也有內(nèi)部已封裝有斬波子電路的。這樣所述的整流電路只需一個不帶有斬波子電路的四象限整流模塊和一個帶有斬波子電路的四象限整流模塊即可實(shí)現(xiàn)，而不用再外接斬波子電路。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中為達(dá)到特定的設(shè)計(jì)目的，上述實(shí)施例中所述備用輸入電路的電路結(jié)構(gòu)可以與所述輸入電路的電路結(jié)構(gòu)不同，例如，在所述備用輸入電路中設(shè)置有故障檢測及工作接入控制電路，這樣就無需通過外部的牽引控制單元來控制輸入電路備用輸入電路的切換。這里需要說明的是上述實(shí)施例中所述的中間直流電路可選用同現(xiàn)有技術(shù)中的中間直流電路相同的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)；同樣，所述逆變器可選用同現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器相同的電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。如圖4和圖5所示，采用本實(shí)用新型提供的所述牽引變流器實(shí)施例實(shí)現(xiàn)電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路時(shí)牽引逆變器布局安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示，本應(yīng)用實(shí)例中電力機(jī)車牽引主電路連接六個牽弓丨電機(jī)6。采用本實(shí)用新型提供的所述牽弓I變流器實(shí)施例，整個電力機(jī)車牽引系統(tǒng)只需設(shè)有兩臺變流柜10和11。每臺變流柜內(nèi)安裝一個牽引變流器。每個變流柜可引出兩組輸入電流接線端12和三組驅(qū)動電流輸出接線端13，分別用于連接兩個牽引變壓器次邊702繞組和三個牽引電機(jī)6。這樣的設(shè)計(jì)可有效的降低電力機(jī)車牽引系統(tǒng)主電路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，減小電路占用空間，成本降低。最后應(yīng)說明的是以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對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)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求1.一種牽引變流器，其特征在于，包括輸入電路、第一整流電路、第二整流電路、中間直流電路、至少一個逆變器和備用輸入電路；其中， 所述輸入電路、第一整流電路和中間直流電路依次連接；所述逆變器的直流輸入端與所述中間直流電路的直流輸出端相連； 所述備用輸入電路、第二整流電路和中間直流電路依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牽引變流器，其特征在于，所述輸入電路主要由預(yù)充電電阻、預(yù)充電接觸器、主接觸器和電流傳感器構(gòu)成；其中， 所述預(yù)充電電阻的一端與所述輸入電路的第一輸入端相連，所述預(yù)充電電阻的另一端與所述預(yù)充電接觸器的一接線端相連； 所述預(yù)充電接觸器的另一接線端與所述輸入電路的第一輸出端相連； 所述主接觸器串聯(lián)在所述輸入電路的第一輸入端和第一輸出端之間； 所述電流傳感器串聯(lián)在所述輸入電路的第二輸入端和第二輸出端之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的牽引變流器，其特征在于，所述整流電路由依次連接的第一四象限整流電路、第二四象限整流電路和斬波子電路構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的牽引變流器，其特征在于，所述斬波子電路包括斬波IGBT以及陰極與所述IGBT發(fā)射極相連的續(xù)流二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牽引變流器，其特征在于，所述逆變器為三個。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種牽引變流器。該牽引變流器包括輸入電路、第一整流電路、第二整流電路、中間直流電路、至少一個逆變器和備用輸入電路；其中，所述輸入電路、第一整流電路和中間直流電路依次連接；所述的逆變器的直流輸入端與所述中間直流電路的直流輸出端相連；所述備用輸入電路、第二整流電路和中間直流電路依次連接。本實(shí)用新型通過備用輸入電路的冗余設(shè)計(jì)，可在輸入電路發(fā)生故障時(shí)不影響牽引變流器的牽引功率，有效地提高工作的可靠性；此外，本實(shí)用新型還具有較高的電路集成度和驅(qū)動效率。
文檔編號H02M5/45GK202524303SQ201220146070
公開日2012年11月7日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者伍益民, 劉佳, 楊麗輝, 王彬, 韓建寧, 馬連鳳 申請人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司