一种可以运行的机械设备及其电气系统技术方案

本申请公开了一种电气系统，包括牵引逆变器和牵引电机，牵引逆变器通过直流母线从供电设备上获取直流电后，将直流电变换为三相交流电供应给牵引电机。在此基础上，本申请还提供了一种可以运行的机械设备，包括包含动力设备的车辆，也可以是包含动力设备的车辆和不包含动力设备的车辆的组合。与现有技术的包括变流器和动力设备的电气设备相比，因为逆变器比变流器功率小，重量小，需要对其进行冷却的方式很多种，且维护便利，实现了缩小电气系统占据的空间和重要的要求，且同时兼顾了电气系统的维护便利性及冷却降温要求，能够实现可运行的机械设备的轻量化和小型化，便于整体的配重和空间布置。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及机电
，具体地，特别涉及一种可以运行的机械设备及其电气系统。
技术介绍
现有的机械设备的电气系统，请参考图1，当机械设备的动力设备需要频率和电压均可调的三相交流电供电时，一般通过变流器来实现供电，即通过变流器将供电设备提供的单项交流电先转换成直流电，再将直流电转换成所述三相交流电输出给所述动力设备。当供电设备的电压对于所述机械设备而言过高时，还需要增加变压器对供电设备的交流电进行降压处理。一种可运行的机械设备就是需要上述电气系统的一种典型的机械设备，例如可高速运行的车辆，该机械设备的电气系统包括变压器、变流器和动力设备，在配置电气系统时，将该电气系统中的变流器和动力设备一起设置于主车辆上，为了节约空间、降低车辆重量、缩小主车辆的尺寸，一般情况下在该主车辆之外还配有一个辅助车辆，用于安装上述电气系统中的变压器，对供电设备提供的电压进行降压处理后输出给主车辆的变流器，该辅助车辆上不设置有动力设备，是在主车辆的动力驱动下一起运动的，但是专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，由于变流器电路结构较为复杂，工作时功率较大，需要较大功率的冷却设备对其进行冷却降温处理，另一方便考虑到维护便利性，主车辆的电气系统占据空间较大，重量较重，使得主车辆整体空间紧张，配重不合理，这与车辆的轻量化、小型化的发展方向是相矛盾的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为减小电气系统占据的空间和重量的同时兼顾电气系统的维护便利性和冷却降温要求，进一步的，实现一种可运行的机械设备的轻量化和小型化。本专利技术提供的技术方案为：一种电气系统，包括牵引逆变器和牵引电机，所述牵引逆变器通过直流母线从供电设备上获取直流电后，将所述直流电变换为三相交流电供应给所述牵引电机。一种可以运行的机械设备，包括包含动力设备的车辆，所述包含动力设备的车辆安装的电气系统包括牵引逆变器和牵引电机，所述牵引逆变器通过直流母线从供电设备上获取直流电后，将所述直流电变换为三相交流电供应给所述牵引电机。一种可以运行的机械设备，包括包含动力设备的车辆和不包含动力设备的车辆，所述包含动力设备的车辆上安装的电气系统包括牵引逆变器和牵引电机，所述牵引逆变器通过直流母线从供电设备上获取直流电后，将所述直流电变换为三相交流电供应给所述牵引电机，所述不包含动力设备的车辆上安装有直流电转换设备，所述直流电转换设备与所述供电设备相连，用于将所述供电设备上供应的单向交流电变换为直流电后，通过所述直流母线输送给包含动力设备的车辆上的电气系统的牵引逆变器。本专利技术的有益效果是：通过提供一种包括牵引逆变器和牵引电机的电气系统，与现有技术的包括变流器和动力设备的电气设备相比，因为逆变器比变流器功率小，重量小，需要对其进行冷却的方式很多种，例如风冷和空气冷却均可行，且维护便利，实现了缩小电气系统占据的空间和重要的要求，且同时兼顾了电气系统的维护便利性及冷却降温要求，并且进一步的，通过在可运行的机械设备上设备该电气系统，实现了可运行的机械设备的轻量化和小型化，便于整体的配重和空间布置。另外，本专利技术提供的电气系统通过直流母线进行直流供电，与现有技术的交流供电相比，在相同的传输功率的情况下，供电电流更小，即本专利技术的电气系统的供电电缆通过的电流更小，因此还可以进一步地减小电气系统供电电缆的数量和重量，降低可运行的机械设备的供电电缆的长度和成本，更便于机械设备的轻量化和空间灵活布置，也具有更优的电磁兼容(EMC)特性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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为现有技术的电气系统电路图；图2为本专利技术一种优选实施方式的电气系统电路图；图3为本专利技术第二种优选实施方式的电气系统电路图；图4为本专利技术第三种优选实施方式的电气系统电路图；图5为本专利技术第四种优选实施方式的电气系统电路图；图6为本专利技术第五种优选实施方式的电气系统电路图；图7为本专利技术第六种优选实施方式的电气系统电路图；图8为本专利技术第七种优选实施方式的电气系统电路图；图9为本专利技术第八种优选实施方式的电气系统电路图；图10为本专利技术第九种优选实施方式的电气系统电路图图11为本专利技术第十种优选实施方式的电气系统电路图具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。实施例一请参考图2，本实施例提供了一种可运行的机械设备的电气系统，包括牵引逆变器1和牵引电机2。其中，牵引逆变器1通过直流母线3从供电设备上获取直流电后，将直流电转换为三相交流电供应给牵引电机2。可选地，请参考图7，本实施例中的牵引逆变器1的输出端并联有四台牵引电机2。可选地，请参考图2、图3和图4，本实施例中的牵引逆变器1包含两个逆变单元，每个逆变单元分别与两台并联的牵引电机2相连。牵引逆变器1的数量可以是一个，如图2，也可以是两个或者两个以上，如图3。可选地，请参考图8，本实施例中的牵引逆变器1包含四个牵引逆变单元11，每个牵引逆变单元11和一个牵引电机2相连。作为进一步的优化方案，请参考图2至图9，本实施例中的牵引逆变器1和/或牵引逆变单元11的输入端包括一个电气开关12，电气开关12优选接触器或者断路器。在每个牵引逆变器1、牵引逆变单元的输入端设置电气开关12，能够提高系统的冗余性，当某个逆变器发生故障时，可以进行切除，其他的逆变器可以正常工作，系统受到的影响可以降到最低。可选地，请参考图8，上述方案中的牵引电机2还可以是永磁电机。每台牵引逆变器1单独为每台永磁电机供电，并且在牵引逆变器1和永磁电机之间设有电气开关，电气开关可以选择接触器或者断路器。本实施例中的直流母线3的电压值范围不小于750伏特，不大于3600伏特。本实施例提供的电气系统，利用直流母线3从供电设备获取直流电，直流母线3作为牵引逆变器1的输入电源，为后端的牵引逆变器1供电，实现了供电设备和用电设备拓扑结构的重新划分，与现有技术的包括变流器和动力设备的电气系统相比，由于牵引逆变器1比变流器功率小，重量小，需要对其进行冷却的方式多种多样，比如风冷、油冷。实现了缩小电气系统空间占用和减轻重量的要求，同时兼顾了电气系统的维护便利性与冷却降温效果。通过在可运行的机械设备上配备该系统，可以实现机械设备的轻量化和小型化，便于整体配重和空间布置。与现有技术相比，本专利技术将供电设备和用电设备进行了分离，用电设备利用直流母线3供电，有效地降低了电磁干扰，提高了系统的电磁兼容性。实施例二请参考图2至图9，本实施例在实施例一的基础上，在直流母线3上增设了电感设备，电感设备设置在牵引逆变器1的电流输入端，用于一直直流母线3上的电流波动，避免短路情况下的故障电流过大，导致电气设备损坏。电感设备优选线路电抗器4。实施例三请参考图2至图9，本实施例在实施例一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气系统，其特征在于，包括牵引逆变器和牵引电机，所述牵引逆变器通过直流母线从供电设备上获取直流电后，将所述直流电变换为三相交流电供应给所述牵引电机。

【技术特征摘要】
2016.08.30 CN 20161077156441.一种电气系统，其特征在于，包括牵引逆变器和牵引电机，所述牵引逆变器通过直流母线从供电设备上获取直流电后，将所述直流电变换为三相交流电供应给所述牵引电机。2.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，还包括直流电转换设备，所述直流电转换设备与所述供电设备相连，用于将所述供电设备上供应的单向交流电变换为直流电后，通过所述直流母线输送给所述牵引逆变器。3.如权利要求2所述的电气系统，其特征在于，所述直流电转换设备为电力电子变压器。4.如权利要求2所述的电气系统，其特征在于，所述直流电转换设备包括牵引变压器和牵引整流器，所述牵引变压器与所述供电设备相连，用于对所述供应网上供应的单向交流电进行降压处理，所述牵引整流器与所述牵引变压器相连，用于将所述降压后的单向交流电变换为直流电。5.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述牵引逆变器为1个，所述牵引逆变器包含2个逆变单元。6.如权利要求5所述的电气系统，其特征在于，每个所述逆变单元与两台并联的所述牵引电机相连。7.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述牵引逆变器为2个或2个以上，每个所述牵引逆变器均包含2个逆变单元，每个所述逆变单元与两台并联的所述牵引电机相连。8.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述牵引逆变器为2个，每个所述牵引逆变器与两台并联的所述牵引电机相连。9.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述牵引逆变器为1个，所述牵引逆变器与四台并联的所述牵引电机相连。10.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述牵引逆变器为1个，所述牵引逆变器包括4个牵引逆变单元，每个所述牵引逆变单元与一个所述牵引电机相连。11.如权利要求1、8、9任一所述的电气系统，其特征在于，所述牵引逆变器的电流输入端还包括一个电气开关。12.如权利要求11所述的电气系统，其特征在于，所述电气开关为接触器或者断路器。13.如权利要求5、6、7、10任一所述的电气系统，其特征在于，每个所述逆变单元的电流输入端还包括一个电气开关。14.如权利要求13所述的电气系统，其特征在于，所述电气开关为接触器或者断路器。15.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述牵引电机为永磁电机。16.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述直流母线的电压值范围为大于或等于750伏特且小于或等于3600伏特。17.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，还包括电感设备，所述电感设备位于直流母线上所述牵引逆变器的电流输入端，用于抑制所述直流母线上的电流波动。18.如权利要求17所述的电气系统，其特征在于，所述电感设备为线路电抗器。19.如权利要求4所述的电气系统，其特征在于，所述牵引变压器包括2个或2个以上的牵引绕组，每个所述牵引绕组与一个所述牵引整流器相连。20.如权利要求4所述的电气系统，其特征在于，所述牵引整流器包括2个或2个以上，每个所述牵引整流器通过一条直流母线输出直流电流。21.如权利要求4所述的电气系统，其特征在于，所述牵引整流器包括2个或2个以上，所有的所述牵引整流器通过一条直流母线输出直流电流。22.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，还包括辅助变流器，所述辅助变流器从所述供电设备获取交流电源后转换成三相交流电输出给负载设备。23.如权利要求22所述的电气系统，其特征在于，还包括辅助变压器，所述辅助变压器用于将所述供电设备的交流电源进行降压处理后，输出给所述辅助变流器。24.如权利要求4所述的电气系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯江华，尚敬，刘海涛，章志兵，高峻，刘大，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43