CN212579837U - 一种列车牵引系统及牵引力可调的列车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种列车牵引系统和一种牵引力可调的列车，包括多个牵引模块，每个牵引模块包括：牵引变压器，牵引变压器的原边绕组与受电弓连接；牵引变流器，牵引变流器的输入端与牵引变压器的副边绕组连接；牵引电机，牵引电机与牵引变流器的逆变单元的输出端连接；备用牵引装置，备用牵引装置通过可拆卸接口，与牵引变流器的中间直流电容单元的正负两端连接。本申请设置了备用牵引装置，可拆卸地与牵引变流器连接，从而列车牵引系统能够灵活地调整输出的牵引力，同时提高了列车牵引系统的可靠性；本申请中备用牵引装置与中间直流电容单元连接，备用牵引装置中单元器件更少，占用空间及修改成本较低，有较强的经济性和实用性。

Description

一种列车牵引系统及牵引力可调的列车

技术领域

本实用新型涉及列车牵引力系统设计，特别涉及一种列车牵引系统及牵引力可调的列车。

背景技术

现有动车组牵引变流器，普遍采用1台变流器向4台牵引电机供电的方式，其牵引功率和牵引力可达到正常线路运行时的需求，但在长大坡道运行时，需要提升牵引功率和牵引力，才能满足坡道启动和坡道达速的要求。如果要增加整车牵引电机数量，只能通过增加牵引变流器的方式，提升整车牵引功率和牵引力。然而由于整车的安装空间和设备体积受限，无法再增加全套的牵引设备，若需要提升牵引性能只能重新设计牵引系统。此外，当变压器等部件故障后，现有的牵引系统会损失一个动力单元的动力，影响动车组启动牵引性能，导致坡起或救援失败。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种列车牵引系统及牵引力可调的列车。其具体方案如下：

一种列车牵引系统，包括多个牵引模块，每个所述牵引模块包括：

牵引变压器，所述牵引变压器的原边绕组与受电弓连接；

牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述牵引变压器的副边绕组连接；

牵引电机，所述牵引电机与所述牵引变流器的逆变单元的输出端连接；

备用牵引装置，所述备用牵引装置通过可拆卸接口，与所述牵引变流器的中间直流电容单元的正负两端连接。

优选的，每个所述牵引变流器还包括：

第一隔离开关，所述第一隔离开关设于所述可拆卸接口与所述中间直流电容单元之间。

优选的，每个所述牵引变流器还包括：

整流单元，所述整流单元的输入端与所述牵引变压器的副边绕组连接；

所述中间直流电容单元，所述中间直流电容单元的输入端与所述整流单元的输出端连接；

逆变单元，所述逆变单元的输入端与所述中间直流电容单元的输出端连接，所述逆变单元的输出端与所述牵引电机连接。

优选的，每个所述牵引变流器包括两个所述整流单元和两个所述逆变单元，每个所述逆变单元的输出端均连接有多个所述牵引电机。

优选的，每个所述备用牵引装置包括：

备用逆变单元，所述备用逆变单元的输入端与所述可拆卸接口连接。

备用牵引电机，所述备用牵引电机的输入端与所述备用逆变单元的输出端连接。

优选的，每个所述备用牵引装置还包括：

第二隔离开关，所述第二隔离开关设于所述备用逆变单元与所述可拆卸接口之间。

优选的，所述列车牵引系统还包括：

第三隔离开关，所述第三隔离开关的两端分别连接第一可拆卸接口和第二可拆卸接口，所述第一可拆卸接口与所述第二可拆卸接口分别为对应两个不同所述牵引模块的所述可拆卸接口。

优选的，每个所述牵引模块还包括：

与所述牵引变流器、所述备用牵引装置均连接的传动控制装置。

相应的，本申请还公开了一种牵引力可调的列车，包括如上文任一项所述列车牵引系统。

本申请公开了一种列车牵引系统，包括多个牵引模块，每个所述牵引模块包括：牵引变压器，所述牵引变压器的原边绕组与受电弓连接；牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述牵引变压器的副边绕组连接；牵引电机，所述牵引电机与所述牵引变流器的逆变单元的输出端连接；备用牵引装置，所述备用牵引装置通过可拆卸接口，与所述牵引变流器的中间直流电容单元的正负两端连接。本申请设置了备用牵引装置，可拆卸地与牵引变流器连接，从而列车牵引系统能够灵活地调整输出的牵引力，以配置不同速度等级的线路运行需求，最大限度实现通用互换，同时提高了列车牵引系统的可靠性，即使牵引电机故障，备用牵引装置可作为补偿；另外本申请中备用牵引装置与中间直流电容单元连接，备用牵引装置中单元器件更少，占用空间及修改成本较低，有较强的经济性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中一种列车牵引系统的结构分布图；

图2为本实用新型实施例中一种列车牵引系统的整车电路拓扑；

图3为本实用新型实施例中一种列车牵引系统的故障工况电流流向图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种列车牵引系统，参见图1所示，包括多个牵引模块，每个牵引模块包括：

牵引变压器T，牵引变压器T的原边绕组与受电弓连接；

牵引变流器1，牵引变流器1的输入端与牵引变压器T的副边绕组连接；

牵引电机M1，牵引电机M1与牵引变流器1的逆变单元的输出端连接；

备用牵引装置2，备用牵引装置2通过可拆卸接口3，与牵引变流器1的中间直流电容单元C的正负两端连接。

可以理解的是，备用牵引装置2可通过可拆卸接口3接入牵引模块，来提高整个列车牵引模块的牵引功率，也可从可拆卸模块取下，保持列车牵引模块的牵引力仅有牵引电机M1提供。

具体的，每个牵引变流器1包括：

整流单元101，整流单元101的输入端与牵引变压器T的副边绕组连接；

中间直流电容单元C，中间直流电容单元C的输入端与整流单元101的输出端连接；

逆变单元102，逆变单元102的输入端与中间直流电容单元C的输出端连接，逆变单元102的输出端与牵引电机M1连接。

通常情况下，每个牵引变流器1包括两个整流单元101和两个逆变单元102，如图1所示，每个整流单元101的输出端均与中间直流电容单元C连接，每个逆变单元102的输入端均与中间直流电容单元C连接，每个逆变单元102的输出端均连接有多个牵引电机M1，通常一个逆变单元102连接两个牵引电机M1。

具体的，每个备用牵引装置2包括：

备用逆变单元201，备用逆变单元201的输入端与可拆卸接口3连接。

备用牵引电机M2，备用牵引电机M2的输入端与备用逆变单元201的输出端连接。

可以理解的是，由于备用牵引装置2连接到中间直流电容单元C上，因此备用牵引电机M2在供电时由备用逆变单元201转换即可，不需变流器中的整流电路和中间直流电路，相比安排全套变流装置作为备用，本实施例中备用牵引装置2的体积明显减少，空间占用和设计难度降低。

可以理解的是，为了准确发送控制信号，每个牵引模块还包括：

与牵引变流器1、备用牵引装置2均连接的传动控制装置4。

可以理解的是，传动控制装置4用于采集电网电压、中间直流电容单元C的电压、列车速度、各开关状态、司机控制指令信号等，通过对这些信号的综合判断，实现对牵引变流器1和备用牵引装置2中各元件的控制。

进一步的，为了提高备用牵引装置2在接入时的安全性，在可拆卸接口3附近设置隔离开关，例如图1中的第一隔离开关K1和/或第二隔离开关K2，具体的：

每个牵引变流器1还包括：

第一隔离开关K1，第一隔离开关K1位于可拆卸接口3与中间直流电容单元C之间。

类似的，每个备用牵引装置2还包括：

第二隔离开关K2，第二隔离开关K2位于备用逆变单元201与可拆卸接口3之间。

可以理解的是，在需要调节牵引模块的牵引力时，接通或断开备用逆变单元201和中间直流电容单元C之间的电气通路，也即闭合或断开第一隔离开关K1及第二隔离开关K2，这两个隔离开关的控制由传动控制装置4实现。

本申请公开了一种列车牵引系统，包括多个牵引模块，每个所述牵引模块包括：牵引变压器，所述牵引变压器的原边绕组与受电弓连接；牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述牵引变压器的副边绕组连接；牵引电机，所述牵引电机与所述牵引变流器的逆变单元的输出端连接；备用牵引装置，所述备用牵引装置通过可拆卸接口，与所述牵引变流器的中间直流电容单元的正负两端连接。本申请设置了备用牵引装置，可拆卸地与牵引变流器连接，从而列车牵引系统能够灵活地调整输出的牵引力，以配置不同速度等级的线路运行需求，最大限度实现通用互换，同时提高了列车牵引系统的可靠性，即使牵引电机故障，备用牵引装置可作为补偿；另外本申请中备用牵引装置与中间直流电容单元连接，备用牵引装置中单元器件更少，占用空间及修改成本较低，有较强的经济性和实用性。

本实用新型实施例公开了一种具体的列车牵引系统，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。

具体的，以图2为例，参见图2所示的列车牵引系统的整车电路拓扑，包括四个牵引模块，每两个牵引模块共用一个牵引变压器，第一个牵引模块和第二个牵引模块共用牵引变压器T1，第三个和第四个牵引模块共用牵引变压器T2，其中第i个牵引模块包括：牵引变流器i1、备用牵引装置i2、牵引电机Mi1和可拆卸接口i3，每个牵引变流器i1均包括一个第一隔离开关Ki1，每个备用牵引装置i2均包括一个第二隔离开关Ki2和多个备用牵引电机Mi2。在位置分布上，通常设置备用牵引装置i2与牵引变流器i1位于不同的车节。

可以理解的是，列车牵引系统中的牵引模块，可根据实际情况安排备用牵引装置i2或取消备用牵引装置i2，也即并非所有的牵引模块均需要安装备用牵引装置i2。进一步的，本实施例根据是否接入备用牵引装置i2，可灵活配置实现不同线路、不同速度等级的运行要求。例如针对速度等级为400km/h动车组，可全部在所有牵引模块中加入备用牵引装置i2，从而能够实现最高6M2T高功率等级；针对速度等级为350km/h动车组，仅选择两个牵引模块各自安装备用牵引装置i2，即可实现最高5M3T中等功率等级。

进一步的，由于本实用新型实施例的牵引模块中存在可拆卸接口，还可以利用该可拆卸接口实现不同牵引模块的连接，从而在某一牵引模块中变压器故障、无法向牵引电机或备用牵引电机输出牵引功率的时候，可借由另一牵引模块对故障牵引模块中的牵引电机或备用牵引电机输出牵引功率。因此，列车牵引系统还可包括：

第三隔离开关K3，第三隔离开关K3的两端分别连接第一可拆卸接口和第二可拆卸接口，第一可拆卸接口与第二可拆卸接口分别为对应两个不同牵引模块的可拆卸接口。

例如，在图2中，第三隔离开关K3对应的第一可拆卸接口为第二牵引模块的可拆卸接口23，第二可拆卸接口为第三牵引模块的可拆卸接口33，本图仅为示例，具体的第一可拆卸接口和第二可拆卸接口均可根据实际情况进行选择，通常选择物理位置相邻的两个牵引模块。在动车组正常运行时，第三隔离开关K3断开，第一隔离开关Ki1和第二隔离开关Ki2根据需求断开或闭合，该控制过程中需要时刻关注中间直流电容单元的电压，如果该电压没有维持在额定值，则判定出现异常需要断开各隔离开关，封锁该牵引变流器；在动车组出现故障，例如牵引变压器T1故障导致第一牵引模块和第二牵引模块无法输出牵引功率时，闭合第三隔离开关K3，由第三牵引模块通过牵引变流器21的中间直流电容单元输出牵引功率，保证第二牵引模块的牵引电机和备用牵引电机可工作，此时电流流向如图3所示。虽然此时第一牵引模块依然不能输出牵引功率，但相比第一牵引模块和第二牵引模块完全失去牵引力，本实施例挽回了第二牵引模块的牵引力，降低了变压器故障对整个列车牵引系统的影响。

相应的，本申请还公开了一种牵引力可调的列车，包括如上文任一实施例列车牵引系统。

可以理解的是，有关列车牵引系统的具体内容，可以参照上文实施例中的细节说明，此处不再赘述。

其中，本实施例中所述牵引力可调的列车具有与上文中列车牵引系统相同的有益效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (9)

1.一种列车牵引系统，其特征在于，包括多个牵引模块，每个所述牵引模块包括：

牵引变压器，所述牵引变压器的原边绕组与受电弓连接；

牵引变流器，所述牵引变流器的输入端与所述牵引变压器的副边绕组连接；

牵引电机，所述牵引电机与所述牵引变流器的逆变单元的输出端连接；

备用牵引装置，所述备用牵引装置通过可拆卸接口，与所述牵引变流器的中间直流电容单元的正负两端连接。

2.根据权利要求1所述列车牵引系统，其特征在于，每个所述牵引变流器还包括：

第一隔离开关，所述第一隔离开关设于所述可拆卸接口与所述中间直流电容单元之间。

3.根据权利要求2所述列车牵引系统，其特征在于，每个所述牵引变流器还包括：

整流单元，所述整流单元的输入端与所述牵引变压器的副边绕组连接；

所述中间直流电容单元，所述中间直流电容单元的输入端与所述整流单元的输出端连接；

逆变单元，所述逆变单元的输入端与所述中间直流电容单元的输出端连接，所述逆变单元的输出端与所述牵引电机连接。

4.根据权利要求3所述列车牵引系统，其特征在于，每个所述牵引变流器包括两个所述整流单元和两个所述逆变单元，每个所述逆变单元的输出端均连接有多个所述牵引电机。

5.根据权利要求1至4任一项所述列车牵引系统，其特征在于，每个所述备用牵引装置包括：

备用逆变单元，所述备用逆变单元的输入端与所述可拆卸接口连接；

备用牵引电机，所述备用牵引电机的输入端与所述备用逆变单元的输出端连接。

6.根据权利要求5所述列车牵引系统，其特征在于，每个所述备用牵引装置还包括：

第二隔离开关，所述第二隔离开关设于所述备用逆变单元与所述可拆卸接口之间。

7.根据权利要求6所述列车牵引系统，其特征在于，还包括：

第三隔离开关，所述第三隔离开关的两端分别连接第一可拆卸接口和第二可拆卸接口，所述第一可拆卸接口与所述第二可拆卸接口分别为对应两个不同所述牵引模块的所述可拆卸接口。

8.根据权利要求7所述列车牵引系统，其特征在于，每个所述牵引模块还包括：

与所述牵引变流器、所述备用牵引装置均连接的传动控制装置。

9.一种牵引力可调的列车，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述列车牵引系统。

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