CN206349955U - 一种变流器主电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变流器主电路，包括牵引变流电路、辅助变流电路以及列供整流电路；所述牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路均包括整流单元、中间直流回路；所述整流单元外接供电电源，用于将交流电整定为恒定的直流电并输入中间直流回路；所述牵引变流电路、辅助变流电路还包括与中间直流回路相连的逆变单元；牵引变流电路中的逆变单元将中间直流回路输出的直流电逆变成电压和频率可调的交流电给牵引电机；辅助变流电路将中间直流回路输出的直流电逆变成恒定的电压和频率，通过滤波电路的滤波后，外接辅变负载；所述列供整流电路的中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜。本实用新型具有运行可靠、高集成、体积小的特点。

Description

一种变流器主电路

技术领域

本实用新型涉及变流装置领域，更具体地，涉及一种变流器主电路。

背景技术

列车中主要含三种变流器：牵引变流器、辅助变流器、列车供电单元。现有的列车中，通常将三种变流器做成三个变流柜。部分列车中，牵引变流器和辅助变流器通过共中间直流回路集成在一个变流柜，当运行途中发生故障导致牵引变流器无法启动正常工作时，辅助变流器也无法工作，从而导致列车空调系统、制动系统等无法工作。

另外，如图1所示，通常牵引变流器中含二次谐波电路，滤除因四象限整流产生的二次谐波。二次谐波电路由电力电容和电抗器组成，两者体积大，重量大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有变流器主电路的不足，提供一种运行可靠、高集成、体积小的变流器主电路。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种变流器主电路，包括牵引变流电路、辅助变流电路以及列供整流电路；所述牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路均包括整流单元、中间直流回路；所述整流单元外接供电电源，用于将交流电整定为恒定的直流电并输入中间直流回路；所述牵引变流电路、辅助变流电路还包括与中间直流回路相连的逆变单元；牵引变流电路中的逆变单元将中间直流回路输出的直流电逆变成电压和频率可调的交流电给牵引电机；辅助变流电路将中间直流回路输出的直流电逆变成恒定的电压和频率，通过滤波电路的滤波后，外接辅变负载；所述列供整流电路的中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜。

本实用新型将三种变流器主电路集成至一个变流器主电路中，在满足系统运行可靠性的同时，有效减小了变流器的体积；同时，通过对逆变侧的控制能够实现对中间直流回路电压的稳定作用，无需二次谐波电路，进一步减少了变流器体积。

优选地，所述牵引变流电路、辅助变流电路以及列供整流电路的整流单元外接的供电电源相互独立。三种变流器主电路各自采用独立的电源，避免了传统牵引变流器中，一个中间直流回路发生故障，其他变流器也无法工作的现象，提高了变流器运行的稳定性和可靠性。

进一步地，所述牵引变流电路和辅助变流电路的中间直流回路的接地点并联，接至外部输入的接地点E，实现柜体地与电气地分开接地。

进一步地，至少包括一重牵引变流电路。

进一步优选地，变流器主电路中包括两重牵引变流电路。可以同时为两重电机负载供电。

进一步地，所述两重牵引变流电路分别设有支撑电容C1、支撑电容C2；支撑电容C1的两端分别连接第一重牵引变流电路的整流单元的输出端，支撑电容C2的两端分别连接第二重牵引变流电路的整流单元的输出端；电阻R2和电阻R3串联后与支撑电容C1并联，电阻R6和电阻R7串联后与支撑电容C2并联；辅助变流电路中的直流回路设有两端与整流单元输出端连接的支撑电容C3，电阻R10与电阻R11串联后与支撑电容C3并联；电阻R2和电阻R3的公共连接点、电阻R6和电阻R7的公共连接点、电阻R10与电阻R11的公共连接点相连后共接外部输入的接地点E。

进一步地，每个中间直流回路均包含有快速放电电阻。可以快速释放支撑电容上的电压。

进一步地，所述两重牵引变流电路中，分别包括与各自的支撑电容并联连接的由电力开关元件控制导通的快速放电电阻RCH1和快速放电电阻RCH2，该电阻也是稳定中间直流电压的斩波电阻。

进一步地，所述辅助变流电路包括快速放电电阻RF；快速放电电阻RF与开关KF串联后与支撑电容C3并联连接。

进一步地，所述列供整流电路包括快速放电电阻RL、两端与其整流单元的输出端连接的支撑电容C4；快速放电电阻RL与开关KL串联后与支撑电容C4并联连接。

在变流器主电路运行时，牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路均有相互独立的电源分别进行电源供给，当任意一重发生故障时，其余电路不受影响可以正常运行。各自的整流单元分别将牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路的独立电源所提供的交流电整定为恒定的直流电并输入各自的中间直流回路。牵引变流电路、辅助变流电路的逆变单元将各自对应的中间直流回路输出的直流电逆变为电压和频率可调的交流电，分别供给电机负载、辅变负载，列供整流电路的直流电通过中间直流回路供给列供管理柜。当变流器主电路运行停止时，每个中间直流回路的放电电阻可放掉快速各自回路支撑电容上的残余电量。

本实用新型相对现有技术来说，具有以下有益效果：

本实用新型具有运行可靠、轻量化的特点。具体来说，将三种变流器主电路集成于一个主电路，减少了三种变流器所占的体积和重量；三种变流器分别采用独立的电源进行供电，互不影响，提高了变流器主电路的运行稳定性和可靠性；将每一重中间直流回路接地点并联，共接一个接地点，确保了柜内电气地电位相等的同时，又减少了整车布线；每一重中间直流回路均设有快速放电电阻，可在停止运行后快速释放中间支撑电容上的电压；并且，本实用新型通过对逆变侧的控制，取消了传统的二次谐波电路，在确保中间直流回路电压稳定的同时，进一步减少了变流器的体积。

附图说明

图1为现有技术变流器主电路。

图2为实施例1变流器主电路示意图。

图3为实施例2变流器主电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种变流器主电路，包括一重牵引变流电路、一重辅助变流电路以及一重列供整流电路。辅助变流电路、列供整流电路均包括整流单元、中间直流回路；整流单元外接供电电源，用于将交流电整定为恒定的直流电并输入中间直流回路；牵引变流电路、辅助变流电路还包括与中间直流回路相连的逆变单元；牵引变流电路中的逆变单元将中间直流回路输出的直流电逆变成电压和频率可调的交流电给牵引电机；辅助变流电路将中间直流回路输出的直流电逆变成恒定的电压和频率，通过滤波电路的滤波后，外接辅变负载；列供整流电路的中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜。

如图1所示，传统的变流器主电路中包含有二次谐波电路。电路复杂，占用体积大。本实施例通过对逆变侧的控制以及支撑电容选型，中间直流回路电压能稳定在正负5%的波动范围内，无需二次谐波电路。满足系统运行的同时，简化了电路，减少了体积重量。

牵引变流电路包括整流单元4QS2、中间直流回路以及逆变单元INV2，逆变单元INV2外接电机负载。整流单元4QS2的a2、x2接点外接第一供电电源。牵引变流电路设置有两端与整流单元4QS2输出端连接的支撑电容C2，电阻R6和电阻R7串联后与支撑电容C2并联。中间直流回路中设有快速放电电阻RCH2，与支撑电容C2并联。

辅助变流电路包括整流单元4QS3、中间直流回路以及逆变单元INV3，逆变单元INV3通过滤波电路的滤波后外接辅变负载。整流单元4QS3的a3、x3接点外接第二供电电源。辅助变流电路中的中间直流回路设有两端与整流单元4QS3输出端连接的支撑电容C3，电阻R10与电阻R11串联后与支撑电容C3并联。中间直流回路设有快速放电电阻RF，放电电阻RF与开关KF串联后与支撑电容C3并联连接。

列供整流电路包括整流单元4QS4、中间直流回路，中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜；整流单元4QS4的a4、x4接点外接第三供电电源。列供整流电路中设有快速放电电阻RL、两端与整流单元输出端连接的支撑电容C4；快速放电电阻RL与开关KL串联后与支撑电容C4并联连接。

电阻R6和电阻R7的公共连接点、电阻R10与电阻R11的公共连接点相连后共接地点E。

在变流器主电路运行时，由第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源分别为牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路提供电源；第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源相互独立；当任意一重发生故障时，其余电路均可以正常运行。整流单元4QS2、整流单元4QS3、整流单元4QS4分别将第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源提供的交流电整定为恒定的直流电并输入各自的中间直流回路。逆变单元INV2、逆变单元INV3将各自对应的中间直流回路输出的直流电逆变为电压和频率可调的交流电，分别供给电机负载M2、辅变负载，列供整流电路的直流电通过中间直流回路供给列供管理柜。

当变流器主电路运行停止时，放电电阻RCH2可快速放掉支撑电容C2上的残余电量；通过闭合开关KF、开关KL，快速放电电阻RF、快速放电电阻RL可快速放掉支撑电容C3、支撑电容C4上的残余电量。

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种变流器主电路，包括两重牵引变流电路、一重辅助变流电路以及一重列供整流电路。辅助变流电路、列供整流电路均包括整流单元、中间直流回路；整流单元外接供电电源，用于将交流电整定为恒定的直流电并输入中间直流回路；牵引变流电路、辅助变流电路还包括与中间直流回路相连的逆变单元；牵引变流电路中的逆变单元将中间直流回路输出的直流电逆变成电压和频率可调的交流电给牵引电机；辅助变流电路将中间直流回路输出的直流电逆变成恒定的电压和频率，通过滤波电路的滤波后，外接辅变负载；列供整流电路的中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜。

本实施例包括两重牵引变流电路，可同时对两重电机负载进行供电。

第一重牵引变流电路包括整流单元4QS1、中间直流回路以及逆变单元INV1，逆变单元INV1外接电机负载。整流单元4QS1的a1、x1接点外接第一供电电源。牵引变流电路设置有两端与整流单元4QS1输出端连接的支撑电容C1，电阻R2和电阻R3串联后与支撑电容C1并联。中间直流回路中设有快速放电电阻RCH1，与支撑电容C1并联。

第二重牵引变流电路包括整流单元4QS2、中间直流回路以及逆变单元INV2，逆变单元INV2外接电机负载。整流单元4QS2的a2、x2接点外接第二供电电源。牵引变流电路设置有两端与整流单元4QS2输出端连接的支撑电容C2，电阻R6和电阻R7串联后与支撑电容C2并联。中间直流回路中设有快速放电电阻RCH2，与支撑电容C2并联。

辅助变流电路包括整流单元4QS3、中间直流回路以及逆变单元INV3，逆变单元INV3通过滤波电路的滤波后外接辅变负载。整流单元4QS3的a3、x3接点外接第三供电电源。辅助变流电路中的直流回路设有两端与整流单元4QS3输出端连接的支撑电容C3，电阻R10与电阻R11串联后与支撑电容C3并联。中间直流回路设有快速放电电阻RF，放电电阻RF与开关KF串联后与支撑电容C3并联连接。

列供整流电路包括整流单元4QS4、中间直流回路，中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜；整流单元4QS4的a4、x4接点外接第四供电电源。列供整流电路中设有快速放电电阻RL、两端与整流单元输出端相连的支撑电容C4；快速放电电阻RL与开关KL串联后与支撑电容C4并联连接。

电阻R2和电阻R3的公共连接点、电阻R6和电阻R7的公共连接点、电阻R10与电阻R11的公共连接点相连后共接地点E。尤其对于包含有多重牵引变流电路的主电路来说，此种接地方法，能够有效简化布线，进一步减少主电路的占用体积。

在变流器主电路运行时，由第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源、第四供电电源分别为第一重牵引变流电路、第二重牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路提供电源；第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源、第四供电电源相互独立；当任意一重发生故障时，其余电路均可以正常运行。整流单元4QS1、整流单元4QS2、整流单元4QS3、整流单元4QS4分别将第一供电电源、第二供电电源、第三供电电源、第四供电电源提供的交流电整定为恒定的直流电并输入各自的中间直流回路。逆变单元INV1、逆变单元INV2、逆变单元INV3将各自对应的中间直流回路输出的直流电逆变为电压和频率可调的交流电，分别供给电机负载M1、电机负载M2、辅变负载，列供整流电路的直流电通过中间直流回路供给列供管理柜。

当变流器主电路运行停止时，放电电阻RCH1、放电电阻RCH2分别快速放掉支撑电容C1、支撑电容C2上的残余电量；通过闭合开关KF、开关KL，快速放电电阻RF、快速放电电阻RL可快速放掉支撑电容C3、支撑电容C4上的残余电量。

本实用新型对变流器主电路进行了轻量化设计的同时，保证了电路运行的稳定性和可靠性，具有重要的推广价值。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型的技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变流器主电路，其特征在于，包括牵引变流电路、辅助变流电路以及列供整流电路；所述牵引变流电路、辅助变流电路、列供整流电路均包括整流单元、中间直流回路；所述整流单元外接供电电源，用于将交流电整定为恒定的直流电并输入中间直流回路；所述牵引变流电路、辅助变流电路还包括与中间直流回路相连的逆变单元；牵引变流电路中的逆变单元将中间直流回路输出的直流电逆变成电压和频率可调的交流电给牵引电机；辅助变流电路将中间直流回路输出的直流电逆变成恒定的电压和频率，通过滤波电路的滤波后，外接辅变负载；所述列供整流电路的中间直流回路输出的直流电供给列供管理柜。

2.根据权利要求1所述的变流器主电路，其特征在于，所述牵引变流电路、辅助变流电路以及列供整流电路的整流单元外接的供电电源相互独立。

3.根据权利要求1所述的变流器主电路，其特征在于，所述牵引变流电路和辅助变流电路的中间直流回路的接地点并联，接至同一个接地点E。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的变流器主电路，其特征在于，所述每个中间直流回路均包含有快速放电电阻。

5.根据权利要求4所述的变流器主电路，其特征在于，包括至少一重牵引变流电路。

6.根据权利要求5所述的变流器主电路，其特征在于，包括两重牵引变流电路。

7.根据权利要求6所述的变流器主电路，其特征在于，所述两重牵引变流电路分别设有支撑电容C1、支撑电容C2；支撑电容C1的两端分别连接第一重牵引变流电路的整流单元的输出端，支撑电容C2的两端分别连接第二重牵引变流电路的整流单元的输出端；电阻R2和电阻R3串联后与支撑电容C1并联，电阻R6和电阻R7串联后与支撑电容C2并联；辅助变流电路中的直流回路设有与整流单元输出并联连接的支撑电容C3，电阻R10与电阻R11串联后与支撑电容C3并联；电阻R2和电阻R3的公共连接点、电阻R6和电阻R7的公共连接点、电阻R10与电阻R11的公共连接点相连后共接外部输入的接地点E。

8.根据权利要求6所述的变流器主电路，其特征在于，所述两重牵引变流电路中，分别包括与各自的支撑电容并联连接的由电力开关元件控制导通的快速放电电阻RCH1和快速放电电阻RCH2，该电阻也是稳定中间直流电压的斩波电阻。

9.根据权利要求6所述的变流器主电路，其特征在于，所述辅助变流电路包括快速放电电阻RF；快速放电电阻RF与开关KF串联后与支撑电容C3并联连接。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的变流器主电路，其特征在于，列供整流电路包括快速放电电阻RL、两端与其整流单元输出端相连的支撑电容C4；快速放电电阻RL与开关KL串联后与支撑电容C4并联连接。