CN105946597A - 一种机车的列车供电系统 - Google Patents

一种机车的列车供电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105946597A
CN105946597A CN201610366794.2A CN201610366794A CN105946597A CN 105946597 A CN105946597 A CN 105946597A CN 201610366794 A CN201610366794 A CN 201610366794A CN 105946597 A CN105946597 A CN 105946597A
Authority
CN
China
Prior art keywords
train
power supply
locomotive
quadrant
voltage
Prior art date
Application number
CN201610366794.2A
Other languages
English (en)
Inventor
林波
忻力
高首聪
李小平
郭建
蔡杰
刘灿
宾川
谢佳彬
Original Assignee
株洲中车时代电气股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株洲中车时代电气股份有限公司 filed Critical 株洲中车时代电气股份有限公司
Priority to CN201610366794.2A priority Critical patent/CN105946597A/zh
Publication of CN105946597A publication Critical patent/CN105946597A/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

本发明公开了一种机车的列车供电系统,其包括:列车变压器,二次侧列供绕组感应出交流;四象限整流装置,将列车变压器次边列供绕组交流电压转换成直流电压,供给列车使用;逆变装置,用来将直流电压逆变为交流电压,供列车上的负载使用。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、能够实现降低谐波、提高功率因数等优点。

Description

一种机车的列车供电系统
技术领域
[0001]本发明主要涉及到轨道交通领域,特指一种适用于机车的列车供电系统。
背景技术
[0002]列车供电装置的半控桥整流调压技术主要以HXD3C、HXD1D、HXD3D等交直电力机车为代表,目前在线运行机车达1000多台。交直型电力机车列车供电装置在原理上大同小异,都是一个集中式供电控制系统控制和独立供电回路。各种不同的供电装置差别仅在于结构、整流器件和接口方面不同。
[0003]以目前HXD3C电力机车使用的TPZ30型列车供电控制装置为例,描述以往交直型电力机车相控整流的列车供电装置的技术方案,其主电路原理图如图1所示。图中的主电路为典型的单相半控桥整流,KM为真空接触器,FU为快速熔断器,V1/V2为整流二极管,V3/V4为整流晶闸管,L为平波电抗器,(:为电容,SV1/SV2为电压传感器,R1/R2为均压电阻,R3为接地检测电阻。它的原理为:将a7/X7两端的AC860V交流电压通过V1/V2/V3/V4半控桥整流,通过SVl电压反馈信号,调节其V3/V4晶闸管的开放角度,使其输出稳定在直流600V。
[0004]通过研究,上述方案存在的技术问题就在于:
(I)根据测试列供实际运行的功率因数仅能达到0.82左右,在机车干线上产生了比较大的谐波,交流电流谐波分量指标在10%以上,由于谐波较大可能需要在干线变电站装入功补装置,这样大大增加了成本。
[0005] (2)原先使用的列车供电装置如果一旦出现主电路故障(如接触器故障、快熔故障、风机故障等),列供将不能工作,影响了旅客列车的正常供电,严重时可能引起“路风事件”。
[0006] (3)由于晶闸管的固有特性,列车供电控制装置调节周期最快也要10ms,比较缓慢,负载突切,由于调节缓慢,偶尔会出现过压保护等故障。
发明内容
[0007]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能够实现降低谐波、提高功率因数的机车的列车供电系统。
[0008]为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种机车的列车供电系统,其包括:
列车变压器,二次侧列供绕组感应出交流;
四象限整流装置,将列车变压器次边列供绕组交流电压转换成直流电压,供给列车使用;
逆变装置,用来将直流电压逆变为交流电压,供列车上的负载使用。
[0009]作为本发明的进一步改进:所述列车变压器感应出的为AC340V,所述四象限整流装置是将AC340V转换为DC600V,所述逆变装置是将DC600V转换为AC340V。
[0010]作为本发明的进一步改进:所述四象限整流装置为两套,两套四象限装置布置于同一供电柜中,受同一控制系统控制。
[0011]作为本发明的进一步改进:所述两套四象限整流装置中一套出现故障时,自动切除故障模块,另外一套过载应急运行。
[0012]作为本发明的进一步改进:所述四象限整流装置采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路,通过对PWM整流电路进行控制,使其输入电流接近正弦波,且和输入电压同相位,功率因素接近于I。
[0013]与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的机车的列车供电系统,能够提高功率因数、降低谐波,功率因数可从之前的
0.8提高到0.99,无需投入补偿装置进行治理。
[0014] 2、本发明的机车的列车供电系统,两组模块并联,主电路如出现故障,自动切除隔离,可以实现冗余,对旅客列车供电影响较小。
[0015] 3、本发明的机车的列车供电系统,提高输出电压的精度,降低直流输出的纹波系数。
附图说明
[0016]图1是现有技术中列供相控整流方案的主电路原理示意图。
[0017]图2是本发明的结构原理示意图。
[0018]图3是本发明在具体应用实例中四象限整流装置的电路原理示意图。
[0019 ]图4是本发明在具体应用实例中控制电路的原理图。
具体实施方式
[0020]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0021]如图2所示,本发明机车的列车供电系统,包括
列车变压器,二次侧列供绕组感应出交流,在本实例中为AC340V;
四象限整流装置,将列车变压器次边列供绕组交流电压转换成直流电压,供给列车使用;在具体应用时,是将AC340V转换为DC600V;
逆变装置,位于列车上,用来将直流电压逆变为交流电压,供列车上的空调、热水器大功率等负载使用。在具体应用时,是将DC600V转换为AC340V;
控制电路,用来控制上述部件的功能运行。
[0022]在具体应用时,四象限整流装置为两套,两套四象限装置布置于同一供电柜中,受同一控制系统控制,如其中一套出现故障,可以自动切除故障模块,另外一套装置可以过载应急运行。其中,四象限整流装置采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路,通过对PffM整流电路进行控制,使其输入电流非常接近正弦波,且和输入电压同相位,功率因素接近于I。
[0023]参见图3,为本发明在具体应用实例中四象限整流装置的电路原理示意图。四象限整流装置的主电路包括电抗L1、接触器KM1/KM2/KM5、IGBT V1/V2/V3/V4、均压电阻R3/R4、接地检测电阻R3、电容Cl、交流传感器Ul、电流传感器U3、半电压传感器U4、全电压传感器U5/U6o
[0024]以200km客运机车为例,其轴式为2B0-B0,每列包括两节机车。每节机车都设置了一套本发明的列车供电系统。列供系统由单独的变压器绕组供电,系统功率为2X400kW,输出端通过列车母线并联。
[0025]工作原理:机车升弓合主断后,机车变压器的二次侧列供绕组感应出大约AC340V,列供控制系统闭合接触器KMl ;通过电阻Rl对主电路电容Cl充电,中间电压达到某一数值后,接触器KMl断开,闭合接触器KM2,通过目标指令DC600V与反馈信号至直流侧全电压传感器U5进行比较,闭环控制四象限整流装置通断,实现直流电压实时跟随目标电压。
[0026]结合图4,通过采用上述四象限整流装置,本发明可实现以下功能:
(I)故障切除功能;
列车供主电路由二重并联而成,某一路主电路发生严重故障后,系统自动隔离该,另外一路可以继续正常工作,相比以前的交直型电力机车列车供电控制装置,该功能是新增功會K。
[0027] (2)逻辑判断功能;
列车供电控制系统根据外部的逻辑信号,开放或者封锁整个列车供电柜。相比以前的交直型电力机车列车供电控制装置,由于引入了更多的逻辑信号,因此可以更好地实现列车供电柜的保护。
[0028] (3)控整流功能;
列车供电控制系统根据电压反馈信号、电流反馈信号、网压同步信号进行内部的运算和调节控制,产生相应PffM波控制其IGBT的关断。同时要求列车供电控制装置具有软启动功能,输出电压上升率不大于500V/ms。
[0029] (4)保护功能;
列车供电控制系统可实现直流过压、直流过流、直流接地、过热保护功能。
[0030] (5)通讯功能;
列车供电控制系统通过RS485与网络通讯模块交换列车供电柜的状态信息,如输出电压、输出半电压、输出电流、各种开关器件的状态信息、列车供电故障信息等。相比以前的交直型电力机车列车供电控制装置,该装置的通讯内容大大增加。
[0031 ] (6)记录诊断功能;
列车供电控制系统可实现列车供电的故障记录和诊断。相比以前的交直型电力机车列车供电控制装置,该装置新增了 U盘下载程序、故障记录、在线调试功能。
[0032]以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种机车的列车供电系统,其特征在于,包括: 列车变压器,二次侧列供绕组感应出交流; 四象限整流装置,将列车变压器次边列供绕组交流电压转换成直流电压,供给列车使用; 逆变装置,用来将直流电压逆变为交流电压,供列车上的负载使用。
2.根据权利要求1所述的机车的列车供电系统,其特征在于,所述列车变压器感应出的为AC340V,所述四象限整流装置是将AC340V转换为DC600V,所述逆变装置是将DC600V转换为AC340V。
3.根据权利要求1或2所述的机车的列车供电系统,其特征在于,所述四象限整流装置为两套,两套四象限装置布置于同一供电柜中,受同一控制系统控制。
4.根据权利要求3所述的机车的列车供电系统,其特征在于,所述两套四象限整流装置中一套出现故障时,自动切除故障模块,另外一套过载应急运行。
5.根据权利要求3所述的机车的列车供电系统,其特征在于,所述四象限整流装置采用PffM控制方式和全控型器件组成的整流电路,通过对PWM整流电路进行控制,使其输入电流接近正弦波,且和输入电压同相位,功率因素接近于I。
CN201610366794.2A 2016-05-30 2016-05-30 一种机车的列车供电系统 CN105946597A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610366794.2A CN105946597A (zh) 2016-05-30 2016-05-30 一种机车的列车供电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610366794.2A CN105946597A (zh) 2016-05-30 2016-05-30 一种机车的列车供电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105946597A true CN105946597A (zh) 2016-09-21

Family

ID=56910601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610366794.2A CN105946597A (zh) 2016-05-30 2016-05-30 一种机车的列车供电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105946597A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106314160A (zh) * 2016-11-02 2017-01-11 中车大连电力牵引研发中心有限公司 辅助电源系统
CN107888097A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 株洲中车时代电气股份有限公司 一种全控型整流电路
CN108123376A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 中车大同电力机车有限公司 一种新型列车供电柜

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361344A (zh) * 2011-10-10 2012-02-22 株洲南车时代电气股份有限公司 列车dc600v列供装置3组份实现装置及实现方法
CN102738810A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 牵引供电系统及方法
CN103094903A (zh) * 2013-01-30 2013-05-08 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种车网谐振地面综合治理系统
CN103192726A (zh) * 2013-04-27 2013-07-10 株洲南车时代电气股份有限公司 一种交流传动内燃机车供电系统
CN103368413A (zh) * 2013-07-04 2013-10-23 株洲南车时代电气股份有限公司 一种高集成变流装置
CN105083034A (zh) * 2015-07-30 2015-11-25 株洲南车时代电气股份有限公司 一种交直电力机车牵引装置及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102361344A (zh) * 2011-10-10 2012-02-22 株洲南车时代电气股份有限公司 列车dc600v列供装置3组份实现装置及实现方法
CN102738810A (zh) * 2012-07-02 2012-10-17 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 牵引供电系统及方法
CN103094903A (zh) * 2013-01-30 2013-05-08 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 一种车网谐振地面综合治理系统
CN103192726A (zh) * 2013-04-27 2013-07-10 株洲南车时代电气股份有限公司 一种交流传动内燃机车供电系统
CN103368413A (zh) * 2013-07-04 2013-10-23 株洲南车时代电气股份有限公司 一种高集成变流装置
CN105083034A (zh) * 2015-07-30 2015-11-25 株洲南车时代电气股份有限公司 一种交直电力机车牵引装置及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107888097A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 株洲中车时代电气股份有限公司 一种全控型整流电路
CN106314160A (zh) * 2016-11-02 2017-01-11 中车大连电力牵引研发中心有限公司 辅助电源系统
CN108123376A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 中车大同电力机车有限公司 一种新型列车供电柜

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Adam et al. New breed of network fault-tolerant voltage-source-converter HVDC transmission system
Son et al. Design and control of a modular multilevel HVDC converter with redundant power modules for noninterruptible energy transfer
CN102267405B (zh) 一种能馈型牵引供电装置及其控制方法
Liu et al. Voltage balance control based on dual active bridge DC/DC converters in a power electronic traction transformer
US20170163170A1 (en) Protection system for dc power transmission system, ac-dc converter, and method of interrupting dc power transmission system
Khalid et al. Power quality issues, problems, standards & their effects in industry with corrective means
Kamran et al. A novel on-line UPS with universal filtering capabilities
Cheng et al. Design and implementation of a series voltage sag compensator under practical utility conditions
Ahmed et al. Efficient modeling of an MMC-based multiterminal DC system employing hybrid HVDC breakers
JP3772898B2 (ja) 多相電流供給回路及び駆動装置
RU2384932C1 (ru) Система электропередачи и способ управления ею
CN105406499B (zh) 一种智能的混合直流输电系统及故障处理方法
Thio et al. Commutation failures in HVDC transmission systems
Wang et al. A feasible coordination protection strategy for MMC-MTDC systems under DC faults
US8045309B2 (en) Magnetic energy recovery switch having protective circuit
US7061139B2 (en) System for providing assured power to a critical load
CN105226969B (zh) 城轨供电系统双线圈接入式中压能馈系统及其能馈方法
Schlecht et al. Active power factor correction for switching power supplies
CN102624070B (zh) 一种基于九相自耦移相变压器的对称式ups电源系统
Song et al. High-frequency harmonic resonance suppression in high-speed railway through single-phase traction converter with LCL filter
CN104333038B (zh) 城轨供电系统混合型再生能量回收方法及装置
CN202046214U (zh) 一种能馈型牵引供电装置
CN103107689A (zh) 一种级联型变频器、功率单元及其旁路模块
CN100370673C (zh) 交流输出并联电源系统及其均流控制方法
CN103248013B (zh) 变流器限流保护系统控制装置及其限流控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160921

RJ01 Rejection of invention patent application after publication