一种带无火回送功能的牵引变流装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带无火回送功能的牵引变流装置，该装置包括：中间直流回路、若干轴控结构单元、以及辅助逆变器。其中，轴控结构单元具备：永磁电机，其利用自身转动产生反电动势；主逆变器，其获取反电动势，利用反电动势为中间直流回路进行预充电，进一步，控制永磁电机建立励磁并进入制动工况，逆变电制动能量并加载至中间直流回路，在辅助逆变器启动后，实现列车在无火回送工况下可继续为辅助负载供电的功能；隔离控制器，其接收隔离控制器闭合/断开命令信号，控制反电动势和/或所述电制动能量的通过。本发明专利技术无需独立的无火回送单元即可实现为中间直流回路预充电的功能，进一步为列车辅助负载供电。

A traction converter with no fire return function

The invention discloses a traction converter with fire-free return function, which comprises an intermediate DC circuit, several axle-controlled structural units and auxiliary inverters. Among them, the axle-controlled structure unit has: permanent magnet motor, which generates back-EMF by its rotation; the main inverter, which obtains back-EMF, uses back-EMF to pre-charge the intermediate DC circuit; furthermore, it controls the permanent magnet motor to establish excitation and enter the braking condition, and the inverter braking energy is loaded into the intermediate DC circuit. After the auxiliary inverter starts, it realizes the sequence. The vehicle can continue to supply power to the auxiliary load under the condition of no fire return. The isolation controller receives the closing/disconnecting command signal of the isolation controller to control the back electromotive force and/or the passage of the electric braking energy. The invention can realize the function of pre-charging the intermediate DC circuit without the need of an independent fire-free return unit, and further supply power for the auxiliary load of the train.

【技术实现步骤摘要】
一种带无火回送功能的牵引变流装置
本专利技术涉及电传动牵引轨道交通领域，尤其是涉及一种带无火回送功能的牵引变流装置。
技术介绍
随着当今社会经济快速发展和能源日益短缺的矛盾激增，高效节能和绿色环境已成为人们普遍关注的话题。在轨道交通领域，高效节能已成为其发展的趋势。永磁同步牵引系统由于具有损耗低、效率高、启动特性好、加速能力强、噪音低等显著优势，代表了当前提倡节能减排、绿色环保的技术发展趋势，成为下一代牵引系统的发展方向。目前，交流传动机车、动车组多采用主辅一体牵引变流器。牵引变压器将网侧电压降压后输入至牵引变流器，通过四象限整流模块的交直变换使中间直流环节电压稳定在某一值，主逆变器模块从中间直流环节取电，通过直交变换输出三相变频变压电源，输出至牵引电机。辅助逆变器模块也从中间直流环节取电，通过直交变换后可输出变频变压或者定频定压的三相电源，以满足不同辅助负载的需要。由于列车在无火回送状态下不升弓，无法从接触网获取电能，车上辅助逆变器不能正常启动。如要使用车上辅助电源设备，则需连接本务机车辅助电源或要加挂发电车，由外部提供电源。目前异步牵引电机用主辅一体变流器装置为实现无火回送功能，需增加专用的无火回送单元给中间直流回路进行充电后再对电机进行励磁。通常采用以下两种实现方式：其一，无火回送单元中的升压斩波器将蓄电池提供的110V直流电升压至直流400V将中间直流回路预充电，给牵引电机建立励磁，励磁完成后，升压斩波器退出工作，牵引电机工作在制动状态，对中间回路进行供电，辅助逆变器得电后为辅助负载进行供电；其二，利用异步牵引电机中牵引绕组与辅助绕组间存在能量耦合传递的路径，通过牵引电机再生制动以维持牵引绕组保持持续的电流，从而耦合到辅助绕组不断电，保证了动车组在过分相区时和无火回送时，即使外部电源中断，仍可以保证辅助负载连续工作。具体地，牵引变流系统通常采用异步牵引变流装置，并具备单独的无火回送单元。图1为本申请实施例的异步牵引系统变流装置(带无火回送单元)的结构示意图；图2为本申请实施例的异步牵引系统变流装置(带无火回送单元)的工作流程图。参考图1、图2，当列车到达一定速度时，无火回送单元中的升压斩波器将蓄电池提供的110V直流电升压至直流400V，给牵引电机建立励磁，励磁完成后，升压斩波器退出工作。此时，牵引电机工作在制动状态，对中间回路进行反向供电，辅助逆变器得电后为辅助负载进行供电；当整列车被牵引回送时，也可通过专门的无火回送单元将列车的机械能转化为电能，实现列车为辅助系统供电的功能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种带无火回送功能的牵引变流装置，该装置包括：中间直流回路、同时与所述中间直流回路连接的若干轴控结构单元和辅助逆变器、以及与所述辅助逆变器连接的辅助负载，其中，所述轴控结构单元具备：永磁电机，其利用自身转动产生反电动势，还根据获取到的励磁控制信号输出电制动能量；主逆变器，其与所述中间直流回路连接，获取所述永磁电机输出的所述反电动势，利用所述反电动势为所述中间直流回路进行预充电，进一步利用主逆变器启动命令信号，使得所述主逆变器输出频率可调的所述励磁控制信号，以控制所述永磁电机建立励磁并进入电制动工况，逆变所述电制动能量并加载至所述中间直流回路，从而在所述辅助逆变器启动后，实现列车在无火回送工况下可继续为所述辅助负载提供电源的功能；隔离控制器，其与所述主逆变器和所述永磁电机连接，接收隔离控制器闭合/断开命令信号，控制所述反电动势和/或所述电制动能量的通过。优选地，该牵引变流装置还具备：传动控制单元，其与所述主逆变器、所述辅助逆变器、所述永磁电机、以及所述隔离控制器连接，采集并分析列车各部件的当前工作状态信号，得到列车行驶状态工况信息，进一步，确定并输出针对所述牵引变流装置控制的包括电机工作状态信息、所述隔离控制器闭合/断开命令信号、以及所述主逆变器启动命令信号的变流器控制信息。优选地，所述主逆变器，其具备逆变模块，所述逆变模块将获取到的所述反电动势，经过整流处理，得到与所述反电动势对应的预充电电压，为所述中间直流回路充电，进一步，所述中间直流回路，获取所述预充电电压和/或所述电制动能量，从而得到充电过程中实时变化的已充电电压。优选地，所述主逆变器，其从所述中间直流回路中实时采集所述已充电电压，并将采集结果发送至所述传动控制单元；所述传动控制单元，其进一步获取当前所述主逆变器发送的所述已充电电压，当所述已充电电压超过预设的主逆变器充电电压设定值时，输出主逆变器启动命令信号，结束预充电过程。优选地，所述永磁电机，其进一步基于电机转速、列车实际速度值、以及所述永磁电机的电磁磁通量，得到所述反电动势。优选地，所述传动控制单元，其在判定车辆处于无火回送工况时，比较列车实际速度值是否达到预设的启动速度阈值，从而控制所述隔离控制器闭合命令信号的输出；进一步，所述传动控制单元，其在判定车辆处于故障工况或切除工况时，输出所述隔离控制器断开命令信号。优选地，所述辅助逆变器，其实时获取所述中间直流回路的所述已充电电压，接收并解析所述电机工作状态信息，若所述电机工作状态信息为制动、且所述已充电电压满足预设的所述辅助逆变器的辅助逆变器启动电压阈值、和/或获取到所述辅助逆变器启动命令信号时，启动所述辅助逆变器，从所述中间直流回路中获取所述电制动能量逆变后的直流电能量，为所述辅助负载提供电源。优选地，所述辅助逆变器，其还包括当所述辅助逆变器启动电压阈值小于所述主逆变器充电电压设定值时，若所述已充电电压满足所述辅助逆变器启动电压阈值，所述辅助逆变器启动，直接从所述中间直流回路中获取所述反电动势，进一步为所述负载供电。另一方面，提供了一种带无火回送功能的牵引变流装置的运行方法，所述列车具有上述所述的牵引变流装置，该方法包括如下步骤：步骤一，获取所述隔离控制器闭合命令信号；步骤二，闭合所述隔离控制器，所述主逆变器利用所述永磁电机由于自身转动产生的所述反电动势，为所述中间直流回路进行预充电；步骤三，利用主逆变器启动命令信号，使得所述主逆变器输出频率可调的所述励磁控制信号，以控制所述永磁电机建立励磁并进入电制动工况，逆变所述电制动能量并加载至所述中间直流回路；步骤四，所述辅助逆变器启动后，实现所述列车在无火回送工况下可继续为所述辅助负载提供电源的功能。优选地，在所述步骤二中，进一步包括如下步骤：所述主逆变器获取所述反电动势，将所述反电动势经过整流处理，得到与所述反电动势对应的所述预充电电压；所述中间直流回路获取所述预充电电压，进一步得到充电过程中实时变化的所述已充电电压；所述主逆变器从所述中间直流回路中实时采集所述已充电电压，并将采集结果发送至所述传动控制单元；所述传动控制单元获取当前所述主逆变器发送的所述已充电电压，当所述已充电电压超过预设的主逆变器充电电压设定值时，输出主逆变器启动命令信号，结束预充电过程。与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：本专利技术通过利用永磁牵引电机旋转发电时产生的反电动势的方法，实现了无需独立的无火回送单元即可为中间直流回路预充电的功能，从而为牵引电机励磁，为中间直流回路进行反向供电，并为辅助负载供电。虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带无火回送功能的牵引变流装置，其特征在于，该装置包括：中间直流回路、同时与所述中间直流回路连接的若干轴控结构单元和辅助逆变器、以及与所述辅助逆变器连接的辅助负载，其中，所述轴控结构单元具备：永磁电机，其利用自身转动产生反电动势，还根据获取到的励磁控制信号输出电制动能量；主逆变器，其与所述中间直流回路连接，获取所述永磁电机输出的所述反电动势，利用所述反电动势为所述中间直流回路进行预充电，进一步利用主逆变器启动命令信号，使得所述主逆变器输出频率可调的所述励磁控制信号，以控制所述永磁电机建立励磁并进入电制动工况，逆变所述电制动能量并加载至所述中间直流回路，从而在所述辅助逆变器启动后，实现列车在无火回送工况下可继续为所述辅助负载提供电源的功能；隔离控制器，其与所述主逆变器和所述永磁电机连接，接收隔离控制器闭合/断开命令信号，控制所述反电动势和/或所述电制动能量的通过。

【技术特征摘要】
1.一种带无火回送功能的牵引变流装置，其特征在于，该装置包括：中间直流回路、同时与所述中间直流回路连接的若干轴控结构单元和辅助逆变器、以及与所述辅助逆变器连接的辅助负载，其中，所述轴控结构单元具备：永磁电机，其利用自身转动产生反电动势，还根据获取到的励磁控制信号输出电制动能量；主逆变器，其与所述中间直流回路连接，获取所述永磁电机输出的所述反电动势，利用所述反电动势为所述中间直流回路进行预充电，进一步利用主逆变器启动命令信号，使得所述主逆变器输出频率可调的所述励磁控制信号，以控制所述永磁电机建立励磁并进入电制动工况，逆变所述电制动能量并加载至所述中间直流回路，从而在所述辅助逆变器启动后，实现列车在无火回送工况下可继续为所述辅助负载提供电源的功能；隔离控制器，其与所述主逆变器和所述永磁电机连接，接收隔离控制器闭合/断开命令信号，控制所述反电动势和/或所述电制动能量的通过。2.根据权利要求1所述的牵引变流装置，其特征在于，该牵引变流装置还具备：传动控制单元，其与所述主逆变器、所述辅助逆变器、所述永磁电机、以及所述隔离控制器连接，采集并分析列车各部件的当前工作状态信号，得到列车行驶状态工况信息，进一步，确定并输出针对所述牵引变流装置控制的包括电机工作状态信息、所述隔离控制器闭合/断开命令信号、以及所述主逆变器启动命令信号的变流器控制信息。3.根据权利要求1或2所述的牵引变流装置，其特征在于，所述主逆变器，其具备逆变模块，所述逆变模块将获取到的所述反电动势，经过整流处理，得到与所述反电动势对应的预充电电压，为所述中间直流回路充电，进一步，所述中间直流回路，获取所述预充电电压和/或所述电制动能量，从而得到充电过程中实时变化的已充电电压。4.根据权利要求1～3中任一项所述的牵引变流装置，其特征在于，所述主逆变器，其从所述中间直流回路中实时采集所述已充电电压，并将采集结果发送至所述传动控制单元；所述传动控制单元，其进一步获取当前所述主逆变器发送的所述已充电电压，当所述已充电电压超过预设的主逆变器充电电压设定值时，输出主逆变器启动命令信号，结束预充电过程。5.根据权利要求1或3所述的牵引变流装置，其特征在于，所述永磁电机，其进一步基于电机转速、列车实际速度值、以及所述永磁电机的电磁磁通量，得到所述反电动势。6.根据权利要求2所述的牵引变流装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，丁懿，邹档兵，郑钢，章志兵，
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