CN110546878B - 牵引及再生制动模式的交流机车的牵引变流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变流器技术，并且旨在用作交流机车的牵引变流器。技术效果是提高了功率因数，并且在牵引及再生制动模式下平稳调节换向器电动机的电压。机车的牵引变流器连接至牵引变压器，并且包括：可控桥，该可控桥连接至牵引变压器的次级绕组的区段；以及二极管臂，该二极管臂可通过一组接触器连接至牵引变压器的次级绕组的其余输出，形成n个调节区。在牵引模式下，换向器电动机是负载；在再生制动模式下，换向器电动机是发电机，其中将电力独立地从励磁整流单元提供给励磁绕组。

Description

牵引及再生制动模式的交流机车的牵引变流器
技术领域
本发明涉及电气工程，特别是涉及变流器设备，并且旨在于交流电气储备中用作牵引变流器。
背景技术
已知VL80T、VL80S交流机车(VL80T电力机车：操作手册/由B.R.Bondarenko编辑，-M.：Transport出版社，1977，-第368页；VL80S电力机车：操作手册/N.M.Vasko，A.S.Devyatkov，A.F.Kucherov等，-第二版，经修订和补充，-M：Transport出版社，1990，-第454页，315张图片，26张表(ЭлектровозВЛ80Т:Руководствопоэксплуатации/Подред.Б.Р.Бондаренко,-М.:Транспорт,1977,-368с；ЭлектровозВЛ80С:Руководствопоэксплуатации/Н.М.Васько,А.С.Девятков,А.Ф.Кучеровидр.-2-еизд.,переработ,идоп.-М:Транспорт,1990,-454с:315ил.,26табл.))，其中，VUK型整流单元被用作牵引变流器。该单元使用二极管作为根据众所周知的桥接电路连接的不受控制的整流器。为了改变电力机车的速度，通过主控制器切换牵引变压器次级绕组的区段，改变牵引电动机的换向器的整流电压。该电力机车的缺点是整流电压的逐步控制和变阻制动器的使用。
已知一种用于具有换向器牵引电动机的交流机车的多区整流-逆变变流器(RU2498490C1，10.11.2013)(原型)。该变流器包括：基于IGВТ晶体管并且形成全波桥式整流器的电路的臂；以及并联于整流电流电路的附加二极管臂。已知一种用于在再生制动模式下控制多区整流-逆变器变流器的方法(RU 2573821C2，27.01.2016)，该方法能够在这种模式下实现高功率因数。该变流器的主要缺点是成本高，因为使用了大量的高级IGBT晶体管。
发明内容
一种用于牵引及再生制动模式的交流机车的牵引变流器，该牵引变流器连接至多绕组牵引变压器，具有呈换向器电动机的形式的负载，其特征在于，牵引变压器的一个绕组连接至基于IGBT-晶体管的可控桥，并且配置为通过在每个电压半周期内改变可控桥的IGBT晶体管的接通时间和断开时间来平稳调节换向器电动机中的电压；牵引变压器的后续的次级绕组经由二极管臂连接成与接触器一起使用，从而形成n个控制区；换向器电动机的励磁绕组可以连接至励磁整流单元。
附图说明
图1示出了被配置为牵引模式的具有所提出的交流牵引变流器的电力机车的原理图。
具体实施方式
所述电路包括：牵引变流器(23)，其包括可控臂(2……5)，所述可控臂由连接至牵引变压器(TT)(22)的次级绕组I的IGBT晶体管和串联二极管构成；二极管臂(6、7)；接触器(15、16)，其配置为切换电力机车的操作模式(牵引/再生)；接触器(17……20)，其配置为使牵引变压器(TT)的次级绕组区段(II、III、IV、V、n)接通和断开；集电器(受电弓)(21)；换向器牵引电动机(1)的电枢绕组；镇流电阻器(UBR)的单元(8)；励磁绕组(EW)(9)；励磁整流单元(ERU)(10)：用于在再生模式下连接镇流电阻器(UBR)的接触器(11、13)；用于将励磁绕组(EW)从牵引模式切换到再生模式的接触器(12、14)。
在牵引模式下，励磁绕组(EW)通过接触器12、14串联连接至电枢绕组1。接触器15、16用于连接二极管臂6和7。臂2……5连接至牵引变压器22的次级绕组I；通过闭合相应的接触器17……20并形成n个控制区，而通过相继地连接次级绕组(II、III、IV、V、n)增加换向器电动机上的电压。在第一区中提供给换向器电动机的电压通过臂2……5平稳地控制，并且在较高的区中通过臂2和3平稳地控制。
在再生制动的模式下，励磁绕组(EW)通过接触器12、14连接至励磁整流单元(ERU)(10)。接触器15、16被打开，镇流电阻器(UBR)(8)通过接触器11、13连接至电路。臂2……5连接至牵引变压器22的次级绕组I，它们用于平稳地控制牵引电动机电压。接触器17……20被打开。
技术效果是，在牵引及再生制动模式下提供的功率因数，与基于IGBIN-晶体管的整流器-逆变器变流器的功率因数相当(RU2498490C1，10.11.2013；RU2573821C2，27.01.2016)，并且提供了换向器电动机电压的平稳调节，以及牵引变流器电路中更少数量的半导体器件。

Claims (1)

1.一种用于牵引及再生制动模式的交流机车的牵引变流器，所述牵引变流器连接至多次级绕组牵引变压器，具有呈换向器电动机的形式的负载，其特征在于，在所述牵引变流器的电路中，所述牵引变压器的一个次级绕组连接至可控桥，所述可控桥包括4个可控臂，所述4个可控臂包括两个上可控臂(2、4)和两个下可控臂(3、5)，所述4个可控臂中的每个可控臂包括连接至牵引变压器的所述次级绕组的IGBT晶体管和串联二极管，并且所述牵引变压器的所述一个次级绕组配置为通过在每个电压半周期内改变所述可控桥的IGBT晶体管的接通时间和断开时间来平稳调节所述换向器电动机中的电压；
其中，所述牵引变流器的电路还包括：二极管臂(6、7)；第一接触器(15、16)；第二接触器(17、18、19、20)，所述第二接触器被配置为使所述牵引变压器的次级绕组的第II、III、IV、V、n区段接通和断开；所述换向器电动机(1)的电枢绕组；镇流电阻器的单元(8)；励磁绕组(9)；励磁整流单元(10)；用于在再生模式下连接所述镇流电阻器的单元(8)的第三接触器(11、13)；用于将励磁绕组(9)从牵引模式切换到再生模式的第四接触器(12、14)；
其中，所述第一接触器包括上接触器和下接触器，所述二极管臂包括上二极管臂和下二极管臂，所述上接触器用于串联连接所述上二极管臂，所述下接触器用于串联连接所述下二极管臂，所述上二极管臂的正极和所述下接触器被连接到所述第二接触器(17、18、19、20)，
其中，两个所述上可控臂中的二极管的正极分别与所述牵引变压器的所述次级绕组的第I区段的两端连接，两个所述上可控臂中的二极管的负极均与两个所述上可控臂中的IGBT晶体管的集电极连接，两个所述上可控臂中的IGBT晶体管的发射极均连接至所述换向器电动机(1)的所述电枢绕组的一端；两个所述下可控臂中的IGBT晶体管的发射极分别与所述牵引变压器的所述次级绕组的第I区段的两端连接，两个所述下可控臂中的二极管的负极均与两个所述下可控臂中的IGBT晶体管的集电极连接；
在牵引模式下，两个所述下可控臂中的二极管的正极通过所述第四接触器(12、14)中的一个第四接触器连接至所述励磁绕组(9)的一端，并且所述换向器电动机的所述励磁绕组(9)的另一端通过所述第四接触器(12、14)中的另一个第四接触器串联连接至所述电枢绕组的另一端，所述二极管臂(6、7)通过闭合所述第一接触器(15、16)而被连接至所述牵引变流器的电路中，通过闭合相应的第二接触器(17、18、19、20)，所述牵引变压器的后续的所述次级绕组经由所述二极管臂(6、7)连接成与所述第一接触器(15、16)一起使用，从而形成n个控制区；以及
在再生制动的模式下，所述换向器电动机(1)的所述励磁绕组(9)通过所述第四接触器(12、14)连接至励磁整流单元(10)，两个所述下可控臂中的二极管的正极通过所述第三接触器(11、13)中的一个第三接触器连接至所述镇流电阻器的单元(8)的一端，所述镇流电阻器的单元(8)的另一端通过所述第三接触器(11、13)中的另一个第三接触器连接至所述电枢绕组的所述另一端，所述第一接触器(15、16)被打开，所述第二接触器(17、18、19、20)被打开。
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