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

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李小平
郭建
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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
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
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。
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，C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SV1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。
通过研究，上述方案存在的技术问题就在于：
（1）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。
（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”。
（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
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。
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。
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。
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。
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。
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1。
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。
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。
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
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。
图2是本发明的结构原理示意图。
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。
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
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。
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。
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PWM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1。
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C1、交流传感器U1、电流传感器U3、半电压传感器U4、全电压传感器U5/U6。
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2×400kW，输出端通过列车母线并联。
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KM1；通过电阻R1对主电路电容C1充电，中间电压达到某一数值后，接触器KM1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。
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：
（1）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，该功能是新增功能。
（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。
（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PWM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。
（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。
（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。
（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。
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1。
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Cited By (4)

* 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
WO2022002114A1 (zh) * 2020-07-03 2022-01-06 中车资阳机车有限公司 定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法

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 (4)

* 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
WO2022002114A1 (zh) * 2020-07-03 2022-01-06 中车资阳机车有限公司 定速发电机组的混合动力机车主电路拓扑结构及供电方法

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