CN117013854A - 一种车辆主回路及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆主回路及车辆，涉及车辆供电领域，动力包的输入端与接触电网连接，动力包的输出端与车辆的直流母线连接，用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至直流母线；牵引逆变器的输入端与直流母线连接，牵引逆变器的输出端与车辆的牵引电机连接，用于为牵引电机供电；辅助逆变器的输入端与直流母线连接，辅助逆变器的输出端与车辆的其他设备连接，用于为其他设备供电，其他设备包括空调及通风机。由动力包进行整流和降压，牵引逆变器及辅助逆变器进行逆变，将较大的设备拆分为多个功能不同的小设备，牵引逆变器所在的车厢为动力车厢，根据实际需求在车厢上设置动力包、牵引逆变器及辅助逆变器，实现动拖比的拓展。

Description

一种车辆主回路及车辆

技术领域

本发明涉及车辆供电领域，特别是涉及一种车辆主回路及车辆。

背景技术

动车的牵引系统包括牵引变压器、牵引变流器及牵引电机，牵引变压器将接触网的电压降压后输送给牵引变流器，进而牵引变流器驱动牵引电机以实现列车的运行，牵引变流器及牵引电机所在的车辆为动力车。由于牵引变压器及牵引变流器的体积较大，在同一台动车上无法同时安装牵引变压器及牵引变流器，导致动车动拖比(动力车/无动力车)拓展困难，同时因为单个设备太大，车辆轴重均衡较困难的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆主回路及车辆，根据实际需求在车厢上设置动力包、牵引逆变器及辅助逆变器，实现动拖比的拓展。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆主回路，包括动力包、牵引逆变器及辅助逆变器；

所述动力包的输入端与接触电网连接，所述动力包的输出端与车辆的直流母线连接，用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至所述直流母线；

所述牵引逆变器的输入端与所述直流母线连接，所述牵引逆变器的输出端与所述车辆的牵引电机连接，用于为所述牵引电机供电，所述牵引逆变器所在的车厢为动力车厢；

所述辅助逆变器的输入端与所述直流母线连接，所述辅助逆变器的输出端与所述车辆的其他设备连接，用于为所述其他设备供电，所述其他设备包括空调及通风机。

另一方面，所述动力包包括变压器及整流器；

所述变压器的原边与接触电网连接，所述变压器的副边与所述整流器的原边连接，所述整流器的副边与所述直流母线连接；

所述变压器用于将所述接触电网的交流电降压，所述整流器用于将所述接触电网的交流电转换为直流电。

另一方面，所述整流器为四象限整流器。

另一方面，还包括冷却系统，所述冷却系统与所述动力包连接，用于将为所述动力包降温。

另一方面，所述冷却系统包括风机、水泵及散热器。

另一方面，所述牵引逆变器具体用于将所述直流母线的直流电转换为交流电为所述牵引电机供电；

所述辅助逆变器具体用于将所述直流母线的直流电转换为三相交流电为所述其他设备供电。

另一方面，所述牵引逆变器及所述辅助逆变器为碳化硅逆变器，采用走行风冷的冷却方式。

另一方面，还包括电力电子变压器；

所述电力电子变压器的输入端与所述接触电网连接，所述电力电子变压器的输出端与所述直流母线连接；

所述电力电子变压器用于将所述接触电网的交流电整流并降压后输出至所述直流母线。

另一方面，还包括隔离接触器；

所述隔离接触器设置在两个所述动力包之间、两个所述电力电子变压器之间或所述动力包与所述电力电子变压器之间；

所述隔离接触器用于隔离故障的所述动力包和/或所述电力电子变压器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述的车辆主回路。

本申请提供了一种车辆主回路及车辆，涉及车辆供电领域，动力包的输入端与接触电网连接，动力包的输出端与车辆的直流母线连接，用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至直流母线；牵引逆变器的输入端与直流母线连接，牵引逆变器的输出端与车辆的牵引电机连接，用于为牵引电机供电；辅助逆变器的输入端与直流母线连接，辅助逆变器的输出端与车辆的其他设备连接，用于为其他设备供电，其他设备包括空调及通风机。由动力包进行整流和降压，牵引逆变器及辅助逆变器进行逆变，将较大的设备拆分为多个功能不同的小设备，牵引逆变器所在的车厢为动力车厢，根据实际需求在车厢上设置动力包、牵引逆变器及辅助逆变器，实现动拖比的拓展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明提供的一种车辆主回路的结构示意图；

图2为相关技术的车辆主回路的结构示意图；

图3为本发明提供的一种车辆主回路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种车辆主回路及车辆，根据实际需求在车厢上设置动力包、牵引逆变器及辅助逆变器，实现动拖比的拓展。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的一种车辆主回路的结构示意图，该车辆主回路包括动力包1、牵引逆变器2及辅助逆变器3；

动力包1的输入端与接触电网连接，动力包1的输出端与车辆的直流母线连接，用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至直流母线；

牵引逆变器2的输入端与直流母线连接，牵引逆变器2的输出端与车辆的牵引电机连接，用于为牵引电机供电，牵引逆变器2所在的车厢为动力车厢；

辅助逆变器3的输入端与直流母线连接，辅助逆变器3的输出端与车辆的其他设备连接，用于为其他设备供电，其他设备包括空调及通风机。

图2为相关技术的车辆主回路的结构示意图，两个虚线之间为一个车厢，由于牵引变压器及牵引变流器无法同时设置在同一个车厢，所以由一个牵引变压器连接两台牵引变流器，牵引变流器及牵引电机所在的车厢为动力车厢。如果此时想要增加动力车厢的数量，由于牵引变压器及牵引变流器的体积过大，导致无法调整动拖比。

本申请可以理解为将牵引变流器拆分为整流器及逆变器，逆变器又分为牵引逆变器2及辅助逆变器3，将一个较大的设备按照功能拆分为多个设备，那么每个设备的体积将会变小。动力包1起到了整流器的整流功能及变压器的降压功能，将整流并降压后的电源输送至直流母线，牵引逆变器2及辅助逆变器3可以将直流母线的直流电进行转换，进而为电机或其他设备供电。考虑到列车在运行的过程中不仅需要为电机供电以便电机驱动车辆，同时还需要为车内的各个设备供电，例如车厢中的风扇及通风机，还可以包括其他设备例如照明，本申请在此处不做过多限定。

根据实际的需求进行设置动力包1、牵引逆变器2及辅助逆变器3的位置，例如只设置一个牵引逆变器2，该车厢仅作为动力车厢；设置牵引逆变器2及辅助逆变器3，该车厢不仅可以作为动力车厢，车厢上的各个设备也可以得电，具体的设置方式包括但不限于图1中所示的方式，可以根据实际的需求进行设置，本申请在此处不做过多限定。

本申请提供了一种车辆主回路及车辆，涉及车辆供电领域，动力包1的输入端与接触电网连接，动力包1的输出端与车辆的直流母线连接，用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至直流母线；牵引逆变器2的输入端与直流母线连接，牵引逆变器2的输出端与车辆的牵引电机连接，用于为牵引电机供电；辅助逆变器3的输入端与直流母线连接，辅助逆变器3的输出端与车辆的其他设备连接，用于为其他设备供电，其他设备包括空调及通风机。由动力包1进行整流和降压，牵引逆变器2及辅助逆变器3进行逆变，将较大的设备拆分为多个功能不同的小设备，牵引逆变器2所在的车厢为动力车厢，根据实际需求在车厢上设置动力包1、牵引逆变器2及辅助逆变器3，实现动拖比的拓展。

在上述实施例的基础上：

在一些实施例中，动力包1包括变压器11及整流器12；

变压器11的原边与接触电网连接，变压器11的副边与整流器12的原边连接，整流器12的副边与直流母线连接；

变压器11用于将接触电网的交流电降压，整流器12用于将接触电网的交流电转换为直流电。

考虑到相关技术中需要设置牵引变压器11及牵引变流器，本申请将牵引变流器变为整流器12、牵引逆变器2及辅助逆变器3三部分，那么将变压器11与整流器12整合为一个动力包1，可以直接将接触电网的交流电进行降压并且整流后输送至直流母线中，进而逆变器可以从直流母线中取电进行逆变后为电机或其他设备供电。

具体的，变压器11对交流电压进行降压后，整流器12将交流电转换为直流电，进而输送至直流母线。

在一些实施例中，整流器12为四象限整流器。

四象限整流器满足各种工业应用需求，特别适用在起重提升设备等大惯量位能负载，设备的转动惯量较大，属反复短时连续工作制，从高速到低速的减速降幅较大，制动时间又较短，又要强力制动效果的场合或者需要长时重载电气制动的场合。为了提高节电效果，减少制动过程的能量损耗，将减速能量回收反馈到电网，达到节能及环保的功效。

在一些实施例中，还包括冷却系统4，冷却系统4与动力包1连接，用于将为动力包1降温。

在一些实施例中，冷却系统4包括风机、水泵及散热器。

考虑到动力包1中的变压器11及整流器12对25kV的接触电网高压电进行处理，在整流以及降压的过程中会产生较大的热能，因此需要冷却系统4对变压器11及整流器12进行降温。为了将设备小型化，所以将变压器11与整流器12整合为的动力包1使用同一个冷却系统4。仅使用一个冷却系统4对两个设备进行冷却可以减少因冷却系统4占用车厢较大位置。

具体的，冷却系统4可以包括风机、水泵及散热器等设备。还可以包括其他的散热相关设备，可以按照实际的需求进行设置，本申请在此处不做过多限定。

在一些实施例中，牵引逆变器2具体用于将直流母线的直流电转换为交流电为牵引电机供电；

辅助逆变器3具体用于将直流母线的直流电转换为三相交流电为其他设备供电。

动力包1将25kV的接触电网交流电转换为1800V/3600V的直流电，牵引逆变器2将1800V/3600V的直流电转换为1450V/2800V的交流电为电机供电，辅助逆变器3将1800V/3600V的直流电转换为380V/400V的三相交流电为空调或通风机等设备供电。

由于电机与其他设备所需求的电压不同，所以分别使用牵引逆变器2及辅助逆变器3进行处理。

在一些实施例中，牵引逆变器2及辅助逆变器3为碳化硅逆变器，采用走行风冷的冷却方式。

为了进一步的实现设备的小型化，碳化硅逆变器是一种新型的电力转换器技术，可以在高温、高压和高频率下实现更高效率的能量转换。其采用的硅化物材料(Sic)具有更高的热导性和电导性，使得逆变器可以更快地响应和处理高电压、高频率和高负载的情况，同时也可以减少能量损失和失真。在采用了硅化物材料后，碳化硅逆变器技术方案的功率半导体器件可以实现更高的电荷密度和电流密度，以及更快的开关速度。在与传统的硅电路相比，硅化物器件的导电特性和能量损失更小，可使逆变器的效率提高20％-30％。

风冷指中间体的冷却方式为空气对流冷却，采用小型化的走行风冷的散热方式，可以辅助牵引逆变器2及辅助逆变器3的灵活安装。

在一些实施例中，还包括电力电子变压器5；

电力电子变压器5的输入端与接触电网连接，电力电子变压器5的输出端与直流母线连接；

电力电子变压器5用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至直流母线。

除了使用由变压器5及整流器12构成的动力包1对接触电网的交流电进行处理之外，还可以使用电力电子变压器5。电力电子变压器5同样可以对高压交流电进行转换，得到直流电。

电力电子变压器5可以设置在与动力包1同样的位置，一个车厢仅可以设置一个动力包1或一个电力电子变压器5。

单个车厢可以放动力包1+牵引逆变器2，或者动力包1+辅助逆变器3，或者牵引逆变器2+辅助逆变器3，或者牵引逆变器2+牵引逆变器2(其中一台牵引逆变器2可以跨车端驱动另外一车牵引电机)或者牵引逆变器2+辅助逆变器3+辅助逆变器3，或者牵引逆变器2+牵引逆变器2+辅助逆变器3等，包括但不限于上述的连接方式，可以根据实际需要进行设置。

在一些实施例中，还包括隔离接触器6；

隔离接触器6设置在两个动力包1之间、两个电力电子变压器11之间或动力包1与电力电子变压器5之间；

隔离接触器6用于隔离故障的动力包1和/或电力电子变压器5。

若动力包1出现故障或电力电子变压器5出现故障，那么出现故障的动力包1或电力电子变压器5可以视为故障的动力包1和/或电力电子变压器5，由于该设备出现故障会影响直流母线进而影响牵引逆变器2及辅助逆变器3，所以需要对隔离点进行隔离。在直流母线上设置隔离接触器6，在正常状态下，隔离接触器6处于闭合状态，若某个动力包1或某个电力电子变压器5出现故障，那么相应位置的隔离接触器6将会断开，以实现隔离故障的动力包1和/或电力电子变压器5。

本申请还提供了一种车辆，包括上述的车辆主回路。

本申请提供的车辆的介绍请参照上述实施例，在此处不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车辆主回路，其特征在于，包括动力包、牵引逆变器及辅助逆变器；

所述动力包的输入端与接触电网连接，所述动力包的输出端与车辆的直流母线连接，用于将接触电网的交流电整流并降压后输出至所述直流母线；

所述牵引逆变器的输入端与所述直流母线连接，所述牵引逆变器的输出端与所述车辆的牵引电机连接，用于为所述牵引电机供电，所述牵引逆变器所在的车厢为动力车厢；

所述辅助逆变器的输入端与所述直流母线连接，所述辅助逆变器的输出端与所述车辆的其他设备连接，用于为所述其他设备供电，所述其他设备包括空调及通风机。

2.如权利要求1所述的车辆主回路，其特征在于，所述动力包包括变压器及整流器；

所述变压器的原边与接触电网连接，所述变压器的副边与所述整流器的原边连接，所述整流器的副边与所述直流母线连接；

所述变压器用于将所述接触电网的交流电降压，所述整流器用于将所述接触电网的交流电转换为直流电。

3.如权利要求2所述的车辆主回路，其特征在于，所述整流器为四象限整流器。

4.如权利要求1所述的车辆主回路，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统与所述动力包连接，用于将为所述动力包降温。

5.如权利要求4所述的车辆主回路，其特征在于，所述冷却系统包括风机、水泵及散热器。

6.如权利要求1所述的车辆主回路，其特征在于，所述牵引逆变器具体用于将所述直流母线的直流电转换为交流电为所述牵引电机供电；

所述辅助逆变器具体用于将所述直流母线的直流电转换为三相交流电为所述其他设备供电。

7.如权利要求1所述的车辆主回路，其特征在于，所述牵引逆变器及所述辅助逆变器为碳化硅逆变器，采用走行风冷的冷却方式。

8.如权利要求1至7任一项所述的车辆主回路，其特征在于，还包括电力电子变压器；

所述电力电子变压器的输入端与所述接触电网连接，所述电力电子变压器的输出端与所述直流母线连接；

所述电力电子变压器用于将所述接触电网的交流电整流并降压后输出至所述直流母线。

9.如权利要求8所述的车辆主回路，其特征在于，还包括隔离接触器；

所述隔离接触器设置在两个所述动力包之间、两个所述电力电子变压器之间或所述动力包与所述电力电子变压器之间；

所述隔离接触器用于隔离故障的所述动力包和/或所述电力电子变压器。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的车辆主回路。