CN103296897A - 电力机车牵引变流器及电传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电力机车牵引变流器及电传动系统，其中：牵引变流器的主电路包括至少一组主变流模块，每组主变流模块包括至少两个整流器和至少三个牵引逆变器，其中各个整流器的直流输出端相互并联，各个牵引逆变器的直流输入端相互并联，整流器并联后的直流输出端与牵引逆变器并联后的直流输入端相连。本发明提供的电力机车牵引变流器及电传动系统通过在每组主变流模块中采用两个整流器并联后来驱动至少三台电机，简化了电路结构，提高了电气利用率。

Description

电力机车牵引变流器及电传动系统
技术领域
本发明涉及电力机车电传动技术，尤其涉及一种电力机车牵引变流器及电传动系统。
背景技术
现有的电力机车传动系统主要包括牵引装置、辅助装置以及网络控制装置三大部分。其中，牵引装置与辅助装置彼此独立，牵引装置中的牵引变压器副边的任意一个绕组分别对应一组牵引变流器。
针对每组牵引变流器而言，其主电路包括一个四象限整流器模块、一个斩波电路模块、一个中间电路模块和一个三相PWM逆变模块，四象限整流器模块接收变压器副边绕组输出的交流电并进行整流，输出直流电，直流电经过斩波电路模块和中间电路模块进行处理后输入到三相PWM逆变模块，逆变模块对直流电进行逆变后输出电机所需的交流电源动力，从而驱动一台三相异步牵引电机。
上述变流装置的主电路结构是一组牵引变流器驱动一台电机工作，电气利用率不高，成本也较高。
发明内容
本发明提供一种电力机车牵引变流器及电传动系统，以解决现有技术中的缺陷，简化电路结构，提高电气利用率。
本发明提供了一种电力机车牵引变流器，其中，所述牵引变流器的主电路包括至少一组主变流模块，每组所述主变流模块包括至少两个整流器和至少三个牵引逆变器，其中
所述各个整流器的直流输出端相互并联，各个牵引逆变器的直流输入端相互并联，所述整流器并联后的直流输出端与所述牵引逆变器并联后的直流输入端相连。
如上所述的电力机车牵引逆变器，其中，优选的是，还包括：
牵引控制单元，所述牵引控制单元具有多个控制输出端，所述控制输出端分别与所述各个整流器的控制输入端和所述各个牵引逆变器的控制输入端相连；
所述牵引控制单元具有总线输入端，所述总线输入端与电力机车车辆总线相连。
如上所述的电力机车牵引变流器，其中，优选的是：每组所述主变流模块还包括辅助控制单元和辅助逆变器，所述辅助控制单元具有总线输入端和控制输出端，其中
所述辅助控制单元的总线输入端与电力机车车辆总线相连；
所述辅助控制单元的控制输出端与所述辅助逆变器的控制输入端相连；
所述辅助逆变器的直流输入端与所述整流器并联后的直流输出端相连。
具体地，所述整流器可为四象限整流器。
本发明还提供了一种电力机车电传动系统，包括作为一级总线的列车总线和作为二级总线的车辆总线，所述车辆总线通过网关与所述列车总线相连，其中：所述电传动系统还包括本发明提供的电力机车牵引变流器，所述牵引控制单元的总线输入端与所述车辆总线相连。
本发明提供的电力机车牵引变流器及电传动系统通过在每组主变流模块中采用两个整流器来驱动至少三台电机，利用将整流器的输出端并联后与并联后的牵引逆变器相连，减少了直流母线的数量，简化了电路结构，提高了电气利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电力机车牵引变流器的主电路结构示意图。
图2为本发明实施例提供的电力机车电传动系统结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的电力机车牵引变流器的主电路结构示意图，本发明实施例提供了一种电力机车牵引变流器，以图1所示为例，该变流器的主电路包括至少一组主变流模块，每组主变流模块包括至少两个整流器1和至少三个牵引逆变器2，其中，各个整流器1的直流输出端相互并联，各个牵引逆变器2的直流输入端相互并联，整流器1并联后的直流输出端与牵引逆变器2并联后的直流输入端相连。外部电网向整流器1输入交流电后，经过整流器1进行整流输出直流电，整流器1向牵引逆变器2输出直流电进行逆变，为电机提供动力。本实施例对整流器1和牵引逆变器2的数量不作具体限定，只要满足整流器1的输出功率达到牵引逆变器2正常工作即可。该牵引变流器还可以包括与现有技术中相同的斩波电路模块以及中间电路模块，以对整流器1输出的直流电进行平滑处理。
本发明实施例提供的电力机车牵引变流器中，每组主变流模块采用两个整流器相互并联，提高了整流器的输出功率，从而能驱动至少三台电机，提高了电气的利用率，节约了成本。
在上述实施例的基础上，牵引变流器还包括牵引控制单元(TCU)3，该牵引控制单元3具有多个控制输出端，其控制输出端分别与各个整流器1的控制输入端和各个牵引逆变器2的控制输入端相连；牵引控制单元3具有总线输入端，总线输入端与电力机车车辆总线(MVB)相连。牵引控制单元3接收从车辆总线传来的控制指令，通过向整流器1和牵引逆变器2输出相应的控制指令来调整牵引逆变器2输出的交流电的大小和相位，以启动电机。
在本实施例中，一种具体的结构是，该牵引变流器的主电路包括两组主变流模块，每组主变流模块包括两个整流器1、三个牵引逆变器2以及三个牵引控制单元3，如图1所示，其中，两个整流器1的直流输出端相互并联，与并联后的牵引逆变器的直流输入端相连；三个牵引控制单元3(TCU)中的一个牵引控制单元3具有三个控制输出端，三个控制输出端分别与两个整流器1的控制输入端以及一个牵引逆变器2的控制输入端相连；其余两个牵引控制单元3均具有一个输入端，与其余两个牵引逆变器2的控制输入端对应相连；牵引控制单元3具有总线输入端，与电力机车车辆总线相连，用于接收车辆总线传来的各种控制指令；每个牵引逆变器2均可连有电机6(M)，与现有技术相比，现有技术每组变流器采用一个整流器1模块，驱动一台电机6，而本发明实施例提供的电力机车牵引变流器的主电路中，每组主变流模块采用两个整流器1，驱动至少三台电机6，提高了电气的利用率，节约了成本。
上述已提及，在实际应用中，可使用两组变流器模块，即主电路共包含四个整流器1，驱动六台电机6工作，由于将每两个整流器1相互并联，与现有技术相比，减少了直流母线的数量，简化了电路结构。
优选的是，每组主变流模块还包括辅助控制单元(ACU)4和辅助逆变器5，用于为电力机车提供辅助电源，其中辅助控制单元4具有总线输入端和控制输出端，总线输入端与电力机车车辆总线相连，控制输出端与辅助逆变器5的控制输入端相连，以将控制指令传送至辅助逆变器5，辅助逆变器5的直流输入端与整流器1并联后的直流输出端相连。与现有技术中辅助装置与牵引装置分别独立相比，本发明实施例提供的电力机车牵引变流器将牵引变流与辅助变流的功能集成在同一主电路中，可集中布置，结构简单，空间利用率高。
具体地，本实施例中的整流器1可选用现有技术中的四象限整流器来实现整流。
图2为本发明实施例提供的电力机车电传动系统结构示意图，本发明实施例还提供了一种电力机车电传动系统，请参照图2，该传动系统包括作为一级总线的列车总线8(WTB)和作为二级总线的车辆总线7(MVB)，车辆总线7通过网关9(GW)与列车总线8相连，其中，上述电传动系统还包括本发明任意实施例提供的电力机车牵引变流器，该牵引控制单元3的总线输入端与车辆总线7相连。
作为二级总线的车辆总线7通过网关9与作为一级总线的列车总线8进行数据交互，车辆总线7向牵引控制单元3发送控制指令，从而能够控制牵引逆变器输出的交流电的大小及相位。
本发明实施例提供的电力机车电传动系统采用了基于TCN标准的网络控制系统，其具有可靠性高，实时性强等特点；MVB的通信速率为1.5Mbps，数据传输的基本周期为1ms，确保了MVB总线通讯的实时性；基于TCN标准的网络传输距离也比较长，在无中继器情况下，MVB最大传输距离为200米，特别适用于大编组的铁路列车的控制需要。
在上述实施例的基础上，该电力传动系统还包括连接在车辆总线7上的主处理单元10(MPU)、远程输入输出单元11(RIOM)和司机显示单元12(DDU)，上述设备具有通讯实时性高、拓扑结构精简以及维护测试方便等优点。
本发明实施例提供的电力机车电传动系统将网络控制装置与牵引变流器集成为总体结构，使电力传动系统结构更紧凑，通讯实时性更高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种电力机车牵引变流器，其特征在于：所述牵引变流器的主电路包括至少一组主变流模块，每组所述主变流模块包括至少两个整流器和至少三个牵引逆变器，其中
所述各个整流器的直流输出端相互并联，各个牵引逆变器的直流输入端相互并联，所述整流器并联后的直流输出端与所述牵引逆变器并联后的直流输入端相连。
2.根据权利要求1所述的电力机车牵引变流器，其特征在于，还包括：
牵引控制单元，所述牵引控制单元具有多个控制输出端，所述控制输出端分别与所述各个整流器的控制输入端和所述各个牵引逆变器的控制输入端相连；
所述牵引控制单元具有总线输入端，所述总线输入端与电力机车车辆总线相连。
3.根据权利要求2所述的电力机车牵引变流器，其特征在于：每组所述主变流模块还包括辅助控制单元和辅助逆变器，所述辅助控制单元具有总线输入端和控制输出端，其中
所述辅助控制单元的总线输入端与电力机车车辆总线相连；
所述辅助控制单元的控制输出端与所述辅助逆变器的控制输入端相连；
所述辅助逆变器的直流输入端与所述整流器并联后的直流输出端相连。
4.根据权利要求1-3任一所述的电力机车牵引变流器，其特征在于：所述整流器为四象限整流器。
5.一种电力机车电传动系统，包括作为一级总线的列车总线和作为二级总线的车辆总线，所述车辆总线通过网关与所述列车总线相连，其特征在于：所述电传动系统还包括权利要求1-4任一所述的电力机车牵引变流器，所述牵引控制单元的总线输入端与所述车辆总线相连。
6.根据权利要求5所述的电力机车电传动系统，其特征在于，所述电传动系统还包括连接在所述车辆总线上的主处理单元、远程输入输出单元和司机显示单元。
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