CN110733516A - 一种轴控内燃机车及其主传动系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种轴控内燃机车及其主传动系统和方法，包括主发电机，所述主发电机包括多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。本发明每个定子输出绕组连接一个牵引电机回路，从主发电机至牵引电机都采用彼此独立的回路，保证每个牵引电机从电源至中间变流环节都电气隔离、彼此独立，保证了任何一个环节发生故障时，只会影响到该回路，机车只损失一个轴的动力，提高了机车的冗余性。

Description

一种轴控内燃机车及其主传动系统和方法
技术领域
本发明涉及内燃机车技术领域，尤其涉及一种轴控内燃机车及其主传动系统，以及该轴控内燃机车的主传动方法。
背景技术
传统内燃机车通过柴油发动机拖动同步发电机旋转发出三相交流电，然后通过三相整流电路将该三相交流电整流为直流电供给中间直接回路，牵引逆变器从中间直流回路取电，逆变后供给牵引电机。如下图1所示，以4轴机车为例，主发电机的定子绕组发出三相交流电通过三相整流电路整流为直流电输出到中间直流回路，机车牵引逆变器将中间直流回路的直流电分别逆变为三相交流电供给4个牵引电机。由于整车只有一套主发输出绕组、一套三相整流电路和一个中间直流回路，当它们中的任何一个发生故障时，都会导致整车卸载，失去所有动力，造成机车击破事故。
为避免机车失去所有动力，现有技术还公开了一种轴控机车主传动系统方案。如下图2所示，主发电机有两套定子绕组，每套定子绕组分别通过三相整流电路Ⅰ和三相整流电路Ⅱ整流为直流电供给两套独立的中间直流回路Ⅰ和中间直流回路Ⅱ。牵引电机Ⅰ和牵引电机Ⅱ分别通过牵引逆变器Ⅰ和牵引逆变器Ⅱ连接到中间直流回路Ⅰ上。牵引电机Ⅲ和牵引电机Ⅳ分别通过牵引逆变器Ⅲ和牵引逆变器Ⅳ连接到中间直流回路Ⅱ上。该技术方案在一定程度上避免传统内燃机车的一套主发输出绕组、三相整流电路或中间直流回路发生故障时，导致整车卸载的问题，但由于牵引电机Ⅰ和牵引电机Ⅱ共用一套主发输出定子绕组、整流电路和中间直流回路，牵引电机Ⅲ和牵引电机Ⅳ共用另一套主发输出定子绕组、整流电路和中间直流回路。因此，当其中任意一套主发输出定子绕组、整流电路或中间直流回路发生故障时，都会导致整车损失一半的动力。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种轴控内燃机车及其主传动系统，以及主传动方法。
本发明实施例所公开的一种轴控内燃机车主传动系统，包括主发电机，所述主发电机包括多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。
进一步地，所述牵引电机回路包括依次顺序连接的三相整流电路、中间直流回路、牵引逆变器和牵引电机，其中，所述三相整流电路连接所述定子输出绕组。
进一步地，所述三相整流电路设置在所述主发电机内部。
进一步地，多个所述牵引电机回路之间电气隔离。
进一步地，所述主发电机还包括辅助定子绕组，所述辅助定子绕组连接辅助系统以为所述辅助系统提供电能。
进一步地，所述辅助系统包括直流辅助系统和交流辅助系统，所述交流辅助系统与所述辅助定子绕组直接连接，所述直流辅助系统与所述辅助钉子绕组通过整流电路连接。
进一步地，所述定子输出绕组为四个，所述牵引电机也为四个。
另一方面，本发明实施例所公开的一种轴控内燃机车，其包括上述的主传动系统。
第三方面，本发明实施例所公开的一种轴控内燃机车主传动方法，主发电机设置多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。
进一步地，主发电机设置辅助定子绕组为辅助系统供电。
进一步地，辅助定子绕组直接提供交流电给需要交流电的辅助系统，辅助定子系统经整流后提供直流电给需要直流电的辅助系统。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明每个定子输出绕组连接一个牵引电机回路，从主发电机至牵引电机都采用彼此独立的回路，保证每个牵引电机从电源至中间变流环节都电气隔离、彼此独立，保证了任何一个环节发生故障时，只会影响到该回路，机车只损失一个轴的动力，提高了机车的冗余性。
本发明将辅助系统单独采用一套绕组供电，保证了牵引传动系统和辅助系统的彼此独立、互不影响。由于辅助系统用电电压低，单独采用一套绕组供电的方案可降低为辅助系统供电绕组额定电压，减少了辅助系统用电中间降压转换环节，降低了辅助系统耐压等级，提高了可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的传统内燃机车传动系统示意图；
图2为现有技术的交流传动内燃机车供电系统示意图；
图3为本发明的轴控内燃机车主传动系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
如图3所示，本发明实施例公开了一种轴控内燃机车及其主传动系统，包括主发电机，所述主发电机10包括多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。所述牵引电机回路包括依次顺序连接的三相整流电路、中间直流回路、牵引逆变器和牵引电机，其中，所述三相整流电路连接所述定子输出绕组。多个所述牵引电机回路之间电气隔离。
本实施例中，每个定子输出绕组连接一个牵引电机回路，从主发电机10至牵引电机都采用彼此独立的回路，保证每个牵引电机从电源至中间变流环节都电气隔离、彼此独立，保证了任何一个环节发生故障时，只会影响到该回路，机车只损失一个轴的动力，提高了机车的冗余性。
本发明一些实施例所公开的轴控内燃机车主传动系统，在上述实施例的基础上，将三相整流电路设置在主发电机10内部，由于每个定子绕组单独采用一个三相整流电路，每个三相整流电路所需功率较小，对于通风散热所需要的空间要求较小，从而使得占用体积较小。而现有技术中多个定子绕组采用一个整流电路，整流电路的功率很大，为了满足通风散热等需求，无法将其集成在主发电机内部，其需要独立占用较大的空间，导致占用体积很大。
本发明一些实施例所公开的轴控内燃机车主传动系统，所述主发电机10还包括辅助定子绕组105，所述辅助定子绕组105连接辅助系统51以为所述辅助系统51提供电能。本实施例将辅助系统51单独采用一套绕组供电，保证了牵引传动系统和辅助系统的彼此独立、互不影响。由于辅助系统用电电压低，单独采用一套绕组供电的方案可降低为辅助系统供电绕组额定电压，减少了辅助系统51用电中间降压转换环节，降低了辅助系统51耐压等级，提高了可靠性。
本发明一些优选的实施例，在上述实施例的基础上，所述辅助系统51包括直流辅助系统和交流辅助系统，所述交流辅助系统与所述辅助定子绕组直接连接，所述直流辅助系统与所述辅助钉子绕组通过整流电路连接。
如图3所示，本发明一些实施例所公开的轴控内燃机车及其主传动系统，同步主发电机10内部有5套独立的定子输出绕组，分别为定子绕组Ⅰ101、定子绕组Ⅱ102、定子绕组Ⅲ103、定子绕组Ⅳ104和辅助定子绕组105，其中，定子绕组Ⅰ101、定子绕组Ⅱ102、定子绕组Ⅲ103和定子绕组Ⅳ104给4个牵引电机供电，辅助定子绕组105给辅助系统供电。
具体地，三相整流电路Ⅰ11将定子绕组Ⅰ101输出的三相交流电整流为直流电供给中间直流回路Ⅰ12，牵引逆变器Ⅰ13将中间直流回路Ⅰ12的直流电逆变为三相交流电供给牵引电机Ⅰ14；
三相整流电路Ⅱ21将定子绕组Ⅱ102输出的三相交流电整流为直流电供给中间直流回路Ⅱ22，牵引逆变器Ⅱ23将中间直流回路Ⅱ22的直流电逆变为三相交流电供给牵引电机Ⅱ24；
三相整流电路Ⅲ31将定子绕组Ⅲ103输出的三相交流电整流为直流电供给中间直流回路Ⅲ32，牵引逆变器Ⅲ33将中间直流回路Ⅲ32的直流电逆变为三相交流电供给牵引电机Ⅲ34；
三相整流电路Ⅳ41将定子绕组Ⅳ104输出的三相交流电整流为直流电供给中间直流回路Ⅳ42，牵引逆变器Ⅳ43将中间直流回路Ⅳ42的直流电逆变为三相交流电供给牵引电机Ⅳ44；
辅助定子绕组105输出的三相交流电供给辅助系统51。还可以将辅助定子绕组并联接出两路，一路提供三相交流电给部分需要交流电的辅助系统，一路将三相交流电经整流处理后提供直流电给部分需要直流电的辅助系统。
中间直流回路Ⅰ、中间直流回路Ⅱ、中间直流回路Ⅲ和中间直流回路Ⅳ彼此电气隔离、互不影响。当任何一个主发电机定子绕组、三相整流电路或中间直流回路发生故障时，不影响其他回路和系统，只损失一个轴的动力。机车辅助系统51单独采用一套辅助定子绕组105供电，辅助系统51与其他为牵引电机供电回路电气隔离，互不影响，牵引回路发生故障时不会影响到辅助系统51正常工作。此外给辅助系统51供电的辅助定子绕组105的额定电压低于其他为牵引电机供电的定子绕组电压。
本发明实施例还公开了一种轴控内燃机车主传动方法，其主发电机设置多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。主发电机设置辅助定子绕组为辅助系统供电。辅助定子绕组直接提供交流电给需要交流电的辅助系统，辅助定子系统经整流后提供直流电给需要直流电的辅助系统。
综上所述，本发明将轴控内燃机车从主发电机发电侧至牵引电机侧都采用彼此独立的回路；将轴控内燃机车主发电机内部根据牵引电机数量采用多套绕组输出；辅助系统采用单独的定子绕组供电；保证每个牵引电机从电源至中间变流环节都电气隔离、彼此独立，保证了任何一个环节发生故障时，只会影响到该回路，机车只损失一个轴的动力，提高了机车的冗余性。将辅助系统单独采用一套绕组供电，保证了牵引传动系统和辅助系统的彼此独立、互不影响。由于辅助系统用电电压低，单独采用一套绕组供电的方案可降低为辅助系统供电绕组额定电压，减少了辅助系统用电中间降压转换环节，降低了辅助系统耐压等级，提高了可靠性。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴控内燃机车主传动系统，其特征在于，包括主发电机，所述主发电机包括多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。
2.根据权利要求1所述的轴控内燃机车主传动系统，其特征在于，所述牵引电机回路包括依次顺序连接的三相整流电路、中间直流回路、牵引逆变器和牵引电机，其中，所述三相整流电路连接所述定子输出绕组。
3.根据权利要求1所述的轴控内燃机车主传动系统，其特征在于，多个所述牵引电机回路之间电气隔离。
4.根据权利要求1所述的轴控内燃机车主传动系统，其特征在于，所述主发电机还包括辅助定子绕组，所述辅助定子绕组连接辅助系统以为所述辅助系统提供电能。
5.根据权利要求4所述的轴控内燃机车主传动系统，其特征在于，所述辅助系统包括直流辅助系统和交流辅助系统，所述交流辅助系统与所述辅助定子绕组直接连接，所述直流辅助系统与所述辅助钉子绕组通过整流电路连接。
6.根据权利要求1所述的轴控内燃机车主传动系统，其特征在于，所述定子输出绕组为四个，所述牵引电机也为四个。
7.一种轴控内燃机车，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的主传动系统。
8.一种轴控内燃机车主传动方法，其特征在于，主发电机设置多个定子输出绕组，每个所述定子输出绕组连接一个牵引电机回路。
9.根据权利要求8所述的轴控内燃机车主传动方法，其特征在于，主发电机设置辅助定子绕组为辅助系统供电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，辅助定子绕组直接提供交流电给需要交流电的辅助系统，辅助定子系统经整流后提供直流电给需要直流电的辅助系统。
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