牵引变流器及其控制、故障处理和载波移相方法技术

本发明专利技术涉及一种牵引变流器及其控制、故障处理和载波移相方法，所述牵引变流器包括分别与牵引变压器的二次侧绕组连接的第一预充电回路和第二预充电回路，与第一预充电回路串联连接的第一重四象限整流器模块，与第二预充电回路串联连接的第二重四象限整流器模块，输入端分别与第一重四象限整流器模块的输出端和第二重四象限整流器模块的输出端连接的中间直流电压回路，输入端与中间直流电压回路的输出端连接的第一牵引逆变器模块、第二牵引逆变器模块和辅助逆变系统。本发明专利技术牵引变流器可以单重四象限整流器模块运行，单个牵引逆变器模块运行，鲁棒性强，故障率低，体积、成本减小。

【技术实现步骤摘要】
牵引变流器及其控制、故障处理和载波移相方法
本专利技术属于轨道车辆牵引变流
，涉及轨道车辆牵引变流装置，具体地说，涉及一种可单重四象限运行的牵引变流器及其控制、故障处理和载波移相方法。
技术介绍
城际动车组是为城际铁路“量身打造”，专门服务于城市群和大都市圈的新型快捷交通工具，有“都市圈里的快捷使者”之称。城际动车组是在继承高速动车组技术平台的基础上，融合了城轨地铁的车辆技术，具有“速度快、起停快”等特点，有效满足城市群内的快速通勤需求。同时，许多城市群客流量较小，而又同样具有快速通勤需求，运营使用标准8编组动车组不免浪费运能，增加运营成本。因此，短编(通常为4编)城际动车组应运而成。使用短编动车组既可以充分利用运能，又可以缩短发车间隔，满足用户需求；短编动车组也可以重联运行，单次载客量加倍，满足部分城市群大运量的需求。由于现有动车组(标准8编组)动力车数较多，或者动车/拖车比高，丢失一个动力车对车辆运营的影响较小。但是由于短编动车组动力车数少，一旦有动车损失动力，列车会降速运行甚至停车。严重影响列车到达的准确性，甚至会影响其他车辆的运行。牵引变流器是动车组关键部件之一，安装在动车组动力车底部，其主要功能是转换交流制和直流制间的电能量，把来自接触网上的AC25kV转换为0-1400V的三相交流电，通过矢量控制实现对交流牵引电动机起动、制动、调速控制。同时，还可以通过辅助逆变电路的控制，实现3AC380V的辅助交流输出，带动整车空调等负载。现有的牵引变流器，其主电路简图参见图1，由图1可知，两重四象限整流器模块通过低感母排与牵引逆变器模块连接，四象限整流器模块、牵引逆变器模块和辅助逆变系统共用一个中间直流环节。若其中有一重四象限整流器模块发生故障，就会使牵引变流器整机故障停机，该动力车损失全部动力。此外，还有一类牵引变流器，其主电路简图参见图2，由图2可知，单重四象限整流器模块通过低感母排与单个牵引逆变器模块相连，组成1套牵引子系统，每个牵引变流器由2套子系统组成，辅助逆变系统可以在2套牵引子系统内自由切换。此方案可以实现单重四象限运行，降低模块故障对车辆动力损失的影响。另外，当某一重四象限故障时，辅助逆变系统可以切换到另一重四象限运行，保证辅助负载的正常工作。但是，由于2套子系统完全独立，每套子系统均需要独立的采样检测回路(包括中间直流环节电压传感器等)、故障检测回路(包括中间直流环节接地检测回路等)等。辅助系统在两套子系统内的切换实现也需要增加多个接触器来实现。此类牵引变流器，器件数量变多，占用空间大，增加了重量，致使成本增加，且牵引变压器启动时的噪声大，导致网侧电流谐波大。更为关键的是，此类牵引变流器的鲁棒性较差，中间直流环节相关器件数量的增多会导致故障率变高，电容器的容量变化也会对系统产生更严重的影响。
技术实现思路
本专利技术针对现有牵引变流器存在的鲁棒性差、故障率高等上述问题，提供了一种鲁棒性强、故障率低、可单重四象限运行的牵引变流器及其控制、故障处理和载波移相方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种可单重四象限运行的牵引变流器，包括分别与牵引变压器的二次侧绕组连接的第一预充电回路和第二预充电回路，与所述第一预充电回路串联连接的第一重四象限整流器模块，与所述第二预充电回路串联连接的第二重四象限整流器模块，输入端分别与所述第一重四象限整流器模块的输出端和所述第二重四象限整流器模块的输出端连接的中间直流电压回路，输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的第一牵引逆变器模块，输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的第二牵引逆变器模块，以及输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的辅助逆变系统。优选的，所述第一预充电回路包括主接触器K1、预充电接触器AK1和预充电电阻R11，预充电接触器AK1和预充电电阻R11串联连接后与所述主接触器K1并联连接。优选的，所述第二预充电回路包括主接触器K2、预充电接触器AK2和预充电电阻R12，预充电接触器AK2和预充电电阻R12串联连接后与所述主接触器K2并联连接。进一步的，所述辅助逆变系统包括辅助逆变器模块和辅助预充电回路，所述辅助预充电回路连接于所述辅助逆变器模块的输入端与所述中间直流电压回路的输出端之间。进一步的，所述辅助逆变系统还包括降压电路和滤波电路，所述降压电路的输入端与所述辅助逆变器模块输出端连接，所述降压电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端输出3相交流电。进一步的，所述牵引变流器还设有四象限载波移相角度。为了达到上述目的，本专利技术另提供了一种牵引变流器的四象限整流器模块控制方法，含有以下步骤：第一重四象限整流器模块和第二重四象限整流器模块无故障时，车速超过10km/h后由第一重四象限整流器模块或第二重四象限整流器模块单重运行切换为两重四象限整流器模块并联运行；车速小于7km/h时，两重四象限整流器模块并联运行切换至第一重四象限整流器模块或第二重四象限整流器模块单重运行；第一重四象限整流器模块或第二重四象限整流器模块故障时，牵引变流器自动切换为第二重四象限整流器模块或第一重四象限整流器模块工作。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种牵引变流器的故障处理方法，含有以下步骤：当任意一个牵引逆变器模块故障时，故障牵引逆变器模块切除，另一个牵引逆变器模块和辅助逆变系统可以正常工作；若任意一重四象限整流器模块故障时，封闭故障四象限流器模块脉冲，断开故障四象限整流器模块对应的主接触器，封锁对应故障四象限整流器模块的牵引逆变器模块脉冲，将该牵引逆变器模块切除，另一个牵引逆变器模块和辅助逆变系统可以正常工作。为了达到上述目的，本专利技术又提供了一种牵引变流器的四象限载波移相方法，含有以下步骤：牵引变流器检测列车网络生命信号，判断网络是否正常工作，若网络正常工作，计算列车编组内正常工作的牵引变流器总数，由网络信号确定变流器自身是第几个变流器，根据预设的载波移相角度表确定载波移相角，输出载波移相角度；若网络工作异常，通过硬线信号确定牵引变流器的自身位置，根据预设的载波移相角度表确定载波移相角，输出载波移相角度。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：(1)本专利技术提供的牵引变流器，设计有两个预充电回路，同时使两重四象限整流器模块、两个牵引逆变器模块和一个辅助逆变系统共用一个中间直流电压回路，当一重四象限整理器模块发生故障时，牵引变流器可以单重四象限整流器模块运行，单个牵引逆变器模块和辅助逆变系统可正常工作，鲁棒性强，故障率低，体积、成本减小。(2)本专利技术提供的牵引变流器，两重四象限整流器模块采用主从并网切换的控制思路，根据车速滞环调节，车辆高低速运行时，可实现从两重四象限整流器模块运行到单重四象限整流器模块运行的双向切换；当车辆低速运行时，自动切换至单重四象限整流器模块工作，能够降低四象限整流器模块的损耗，还可以减小牵引变压器的工作噪音，提高乘客乘车的舒适度。(3)本专利技术提供的牵引变流器，采用架控方式，两个牵引逆变器模块也可以独立运行，一个牵引逆变器模块发生故障时，故障牵引逆变器模块切除，另一个牵引逆变器模块和辅助逆变系统可以正常工作，任意一重四象限整流器模块故障时，对应故障四象限整流器模块的牵引逆变器模块切除，另一个牵引逆变器模块和辅助逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可单重四象限运行的牵引变流器，其特征在于，包括分别与牵引变压器的二次侧绕组连接的第一预充电回路和第二预充电回路，与所述第一预充电回路串联连接的第一重四象限整流器模块，与所述第二预充电回路串联连接的第二重四象限整流器模块，输入端分别与所述第一重四象限整流器模块的输出端和所述第二重四象限整流器模块的输出端连接的中间直流电压回路，输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的第一牵引逆变器模块，输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的第二牵引逆变器模块，以及输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的辅助逆变系统。

【技术特征摘要】
1.一种可单重四象限运行的牵引变流器，其特征在于，包括分别与牵引变压器的二次侧绕组连接的第一预充电回路和第二预充电回路，与所述第一预充电回路串联连接的第一重四象限整流器模块，与所述第二预充电回路串联连接的第二重四象限整流器模块，输入端分别与所述第一重四象限整流器模块的输出端和所述第二重四象限整流器模块的输出端连接的中间直流电压回路，输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的第一牵引逆变器模块，输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的第二牵引逆变器模块，以及输入端与所述中间直流电压回路的输出端连接的辅助逆变系统。2.如权利要求1所述的可单重四象限运行的牵引变流器，其特征在于，所述第一预充电回路包括主接触器K1、预充电接触器AK1和预充电电阻R11，预充电接触器AK1和预充电电阻R11串联连接后与所述主接触器K1并联连接。3.如权利要求2所述的可单重四象限运行的牵引变流器，其特征在于，所述第二预充电回路包括主接触器K2、预充电接触器AK2和预充电电阻R12，预充电接触器AK2和预充电电阻R12串联连接后与所述主接触器K2并联连接。4.如权利要求1或3所述的可单重四象限运行的牵引变流器，其特征在于，所述辅助逆变系统包括辅助逆变器模块和辅助预充电回路，所述辅助预充电回路连接于所述辅助逆变器模块的输入端与所述中间直流电压回路的输出端之间。5.如权利要求4所述的可单重四象限运行的牵引变流器，其特征在于，所述辅助逆变系统还包括降压电路和滤波电路，所述降压电路的输入端与所述辅助逆变器模块的输出端连接，所述降压电路的输出端与所述滤波电路的输入端连接，所述滤波电路的输出端输出3相交流电。6.如权利要求1或5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春磊，杜广群，潘景宇，吴强，邵立伟，孔宴伟，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37