一种高速动车组牵引变流器主电路制造技术

本发明专利技术涉及动车组的牵引变流装置，具体为一种高速动车组牵引变流器主电路。一种高速动车组牵引变流器主电路，包括第一输入电压电流缓冲电路、第二输入电压电流缓冲电路、第一个四象限整流器、第二个四象限整流器、二次滤波电路、电压传感器、支撑电容、第一斩波电路、第二斩波电路、第一逆变器、第二逆变器、第一接触器电路、第二接触器电路、第一电容电路和第二电容电路。本发明专利技术提出了一种高速动车组牵引变流器主电路，具有节能、发热少，保护能力强、可靠性好和适用于多种模式运行等优点，解决了现有控制永磁同步电机的变流器发热量大、热损耗高、成本高的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及动车组的牵引变流装置，具体为一种高速动车组牵引变流器主电路。
技术介绍
牵引变流器是高速动车组的重要组成部分，牵引变流器的主要作用是拖动电机驱动动车组的运行。永磁同步电机是交流电机中的一种，并且以其高功率密度、快响应、低损耗等优点在各行业得到了广泛的应用，并且已经应用到了轨道交通领域中。而现有拖动永磁同步电机的牵引变流器主电路多采用3相桥臂控制1台永磁同步电机，控制4台电机需要12桥臂，24个IGBT，造成变流器发热量大，热损耗高，成本高。永磁同步电机在被拖动时会产生反电动势，其在一些工况下会对变流器产生不好的影响。
技术实现思路
本专利技术为了优化现有拖动动车组用永磁同步电机的牵引变流器发热量大、热损耗高、IGBT成本高以及永磁同步电机在被拖动时产生高反电动势的问题，提供了一种高速动车组牵引变流器主电路。本专利技术是采用如下的技术方案实现的：一种高速动车组牵引变流器主电路，包括第一输入电压电流缓冲电路、第二输入电压电流缓冲电路、第一个四象限整流器、第二个四象限整流器、二次滤波电路、电压传感器、支撑电容、第一斩波电路、第二斩波电路、第一逆变器、第二逆变器、第一接触器电路、第二接触器电路、第一电容电路和第二电容电路；第一输入电压电流缓冲电路的输入端和牵引变压器二次侧第一输出绕组一端连接，第一输入电压电流缓冲电路的输出端和第一个四象限整流器的一输入端连接，牵引变压器二次侧第一输出绕组的另一端和第一个四象限整流器的另一输入端连接，第二输入电压电流缓冲电路的输入端和牵引变压器二次侧第二输出绕组一端连接，第二输入电压电流缓冲电路的输出端和第二个四象限整流器的一输入端连接，牵引变压器二次侧第二输出绕组的另一端和第二个四象限整流器的另一输入端连接，第一个四象限整流器和第二个四象限整流器的正输出端互连且连接到母线VDC+，负输出端互连且连接到母线VDC-；二次滤波电路、电压传感器和支撑电容分别连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第一斩波电路、第一电容电路、第一逆变器依次连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第二斩波电路、第二电容电路、第二逆变器依次连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第一电容电路由两电容构成，第二电容电路由两电容构成，两电容之间的连接点作为输出电容的输出端，第一逆变器有U1、U2、V1、V2四路输出，第一逆变器有4个IGBT桥臂，第二逆变器有U3、U4、V3、V4四路输出，第二逆变器有4个IGBT桥臂，第一电容电路有N1一路输出，第二电容电路有N2一路输出，第一逆变器、第一电容电路通过第一接触器电路和电机motor1和电机motor2连接，第二逆变器、第二电容电路通过第二接触器电路和电机motor3和电机motor4连接。本专利技术电路中的输入电压电流缓冲电路，保证变流器在初始上电时，di/dt不至于过大，减小器件的损坏；四象限整流器采用两台级联方式，通过移相角的控制，两台整流器的输入电流高次谐波的波峰和波谷正好错开，使电流的高次谐波相互抵消一部分；母线电压环节上采用了二次滤波回路，滤除了母线上电流谐波，尤其是二次谐波，即100Hz频率的谐波；在母线电压环节上的连接支撑电容，减少了母线电压上的纹波；母线电压上的斩波电路在一定的工况下开通，使得斩波电路上的电阻消耗一部分母线电压的能量，从而稳定住母线电压；两组逆变器并联在母线电压上，每组逆变器驱动两个永磁同步电机。每组逆变器由4个IGBT桥臂组成，这4个桥臂各有2个桥臂分别连接两台电机。本专利技术可以用16个IGBT，8桥臂控制4台永磁同步电机，节约了IGBT的数量,不光降低了成本，而且还降低了IGBT的总损耗，减少了变流器内部的发热。上述的一种高速动车组牵引变流器主电路，第一输入电压电流缓冲电路包括第一开关K1、第二开关K2和第一电阻R1，第一开关K1的一端和第二开关K2的一端连接且作为输入端，第一开关K1的另一端通过第一电阻R1和第二开关K2的另一端连接，第二开关K2的另一端作为输出端；第二输入电压电流缓冲电路包括第三开关K3。上述的一种高速动车组牵引变流器主电路，二次滤波电路包括第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1和第一电感L1串接后连接在母线VDC+和母线VDC-之间。上述的一种高速动车组牵引变流器主电路，第一斩波电路包括IGBT器件S17、第一电流传感器TA1、第二电阻R2和第一晶体二极管D1，IGBT器件S17的集电极和母线VDC+连接，IGBT器件S17的发射极和第二电阻R2的一端连接，还和第一晶体二极管D1的阴极连接，第二电阻R2的另一端和第一晶体二极管D1的阳极连接，第一晶体二极管D1的阳极和母线VDC-连接，第一电流传感器TA1串接在IGBT器件S17的发射极和第二电阻R2的连接线路上；第二斩波电路包括IGBT器件S18、第八电流传感器TA8、第九电阻R9和第二晶体二极管D2，IGBT器件S18的集电极和母线VDC+连接，发射极和第九电阻R9的一端连接，还和第二晶体二极管D2的阴极连接，第九电阻R9的另一端和第二晶体二极管D2的阳极连接，第二晶体二极管D2的阳极和母线VDC-连接，第八电流传感器TA8串接在IGBT器件S18和第九电阻R9的连接线路上。上述的一种高速动车组牵引变流器主电路，第一接触器电路包括第一接触器SK1、第二接触器SK2、第三接触器SK3、第四接触器SK4、第五接触器SK5、第六接触器SK6、第十三接触器SK13、第十四接触器SK14、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8，第一逆变器的输出U1连接到第一接触器SK1的1端，第一接触器SK1的3端连接到第五电阻R5的一端，第一接触器SK1的4端连接到电机motor1的U相，第一逆变器的输出V1连接到第二接触器SK2的1端，第二接触器SK2的3端连接到第四电阻R4的一端，第二接触器SK2的4端连接到电机motor1的V相，第一逆变器的输出U2连接到第四接触器SK4的1端，第四接触器SK4的3端连接到第六电阻R6的一端，第四接触器SK4的4端连接到电机motor2的U相，第一逆变器的输出V2连接到第五接触器SK5的1端，第五接触器SK5的3端连接到第七电阻R7的一端，第五接触器SK5的4端连接到电机motor2的V相，第一电容电路的输出N1连接到第十三接触器SK13的1端，第十三接触器SK13的3端连接到第一逆变器的输出U2，第十三接触器SK13的4端连接到第三接触器SK3的1端，第三接触器SK3的3端连接到第三电阻R3的一端，第三接触器SK3的4端连接到电机motor1的W相，第一电容电路的输出N1连接到第十四接触器SK14的1端，第十四接触器SK14的3端连接到第一逆变器的输出V1，第十四接触器SK14的4端连接到第六接触器SK6的1端，第六接触器SK6的3端连接到第八电阻R8的一端，第六接触器SK6的4端连接到电机motor2的W相，第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的另一端相连，第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8的另一端相连；第二接触器电路包括第七接触器SK7、第八接触器SK8、第九接触器SK9、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速动车组牵引变流器主电路，其特征在于包括第一输入电压电流缓冲电路（1）、第二输入电压电流缓冲电路（2）、第一个四象限整流器（3）、第二个四象限整流器（4）、二次滤波电路（5）、电压传感器（6）、支撑电容（7）、第一斩波电路（8）、第二斩波电路（9）、第一逆变器（10）、第二逆变器（11）、第一接触器电路（12）、第二接触器电路（13）、第一电容电路（14）和第二电容电路（15）；第一输入电压电流缓冲电路（1）的输入端和牵引变压器二次侧第一输出绕组一端连接，第一输入电压电流缓冲电路（1）的输出端和第一个四象限整流器（3）的一输入端连接，牵引变压器二次侧第一输出绕组的另一端和第一个四象限整流器（3）的另一输入端连接，第二输入电压电流缓冲电路（2）的输入端和牵引变压器二次侧第二输出绕组一端连接，第二输入电压电流缓冲电路（2）的输出端和第二个四象限整流器（4）的一输入端连接，牵引变压器二次侧第二输出绕组的另一端和第二个四象限整流器（4）的另一输入端连接，第一个四象限整流器（3）和第二个四象限整流器（4）的正输出端互连且连接到母线VDC+，负输出端互连且连接到母线VDC‑；二次滤波电路（5）、电压传感器（6）和支撑电容（7）连接在母线VDC+和母线VDC‑之间，第一斩波电路（8）、第一电容电路（14）、第一逆变器（10）依次连接在母线VDC+和母线VDC‑之间，第二斩波电路（9）、第二电容电路（15）、第二逆变器（11）依次连接在母线VDC+和母线VDC‑之间，第一电容电路（14）由两电容构成，第二电容电路（15）由两电容构成，两电容之间的连接点作为输出电容的输出端，第一逆变器（10）有4个IGBT桥臂,有U1、U2、V1、V2四路输出，第二逆变器（11）有4个IGBT桥臂,有U3、U4、V3、V4五路输出，第一电容电路（14）有N1一路输出，第二电容电路（15）有N2一路输出，第一逆变器（10）、第一电容电路（14）通过第一接触器电路（12）和电机motor1和电机motor2连接，第二逆变器（11）、第二电容电路（15）通过第二接触器电路（13）和电机motor3和电机motor4连接。...

【技术特征摘要】
1.一种高速动车组牵引变流器主电路，其特征在于包括第一输入电压电流缓冲电路（1）、第二输入电压电流缓冲电路（2）、第一个四象限整流器（3）、第二个四象限整流器（4）、二次滤波电路（5）、电压传感器（6）、支撑电容（7）、第一斩波电路（8）、第二斩波电路（9）、第一逆变器（10）、第二逆变器（11）、第一接触器电路（12）、第二接触器电路（13）、第一电容电路（14）和第二电容电路（15）；
第一输入电压电流缓冲电路（1）的输入端和牵引变压器二次侧第一输出绕组一端连接，第一输入电压电流缓冲电路（1）的输出端和第一个四象限整流器（3）的一输入端连接，牵引变压器二次侧第一输出绕组的另一端和第一个四象限整流器（3）的另一输入端连接，第二输入电压电流缓冲电路（2）的输入端和牵引变压器二次侧第二输出绕组一端连接，第二输入电压电流缓冲电路（2）的输出端和第二个四象限整流器（4）的一输入端连接，牵引变压器二次侧第二输出绕组的另一端和第二个四象限整流器（4）的另一输入端连接，第一个四象限整流器（3）和第二个四象限整流器（4）的正输出端互连且连接到母线VDC+，负输出端互连且连接到母线VDC-；
二次滤波电路（5）、电压传感器（6）和支撑电容（7）连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第一斩波电路（8）、第一电容电路（14）、第一逆变器（10）依次连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第二斩波电路（9）、第二电容电路（15）、第二逆变器（11）依次连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第一电容电路（14）由两电容构成，第二电容电路（15）由两电容构成，两电容之间的连接点作为输出电容的输出端，第一逆变器（10）有4个IGBT桥臂,有U1、U2、V1、V2四路输出，第二逆变器（11）有4个IGBT桥臂,有U3、U4、V3、V4五路输出，第一电容电路（14）有N1一路输出，第二电容电路（15）有N2一路输出，第一逆变器（10）、第一电容电路（14）通过第一接触器电路（12）和电机motor1和电机motor2连接，第二逆变器（11）、第二电容电路（15）通过第二接触器电路（13）和电机motor3和电机motor4连接。
2.根据权利要求1所述的一种高速动车组牵引变流器主电路，其特征在于第一输入电压电流缓冲电路（1）包括第一开关K1、第二开关K2和第一电阻R1，第一开关K1的一端和第二开关K2的一端连接且作为输入端，第一开关K1的另一端通过第一电阻R1和第二开关K2的另一端连接，第二开关K2的另一端作为输出端；第二输入电压电流缓冲电路2包括第三开关K3。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速动车组牵引变流器主电路，其特征在于二次滤波电路（5）包括第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1和第一电感L1串接后连接在母线VDC+和母线VDC-之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种高速动车组牵引变流器主电路，其特征在于第一斩波电路（8）包括IGBT器件S17、第一电流传感器TA1、第二电阻R2和第一晶体二极管D1，IGBT器件S17的集电极和母线VDC+连接，IGBT器件S17的发射极和第二电阻R2的一端连接，还和第一晶体二极管D1的阴极连接，第二电阻R2的另一端和第一晶体二极管D1的阳极连接，第一晶体二极管D1的阳极和母线VDC-连接，第一电流传感器TA1串接在IGBT器件S17的发射极和第二电阻R2的连接线路上；第二斩波电路（9）包括IGBT器件S18、第八电流传感器TA8、第九电阻R9和第二晶体二极管D2，IGBT器件S18的集电极和母线VDC+连接，发射极和第九电阻R9的一端连接，还和第二晶体二极管D2的阴极连接，第九电阻R9的另一端和第二晶体二极管D2的阳极连接，第二晶体二极管D2的阳极和母线VDC-连接，第八电流传感器TA8串接在IGBT器件S18和第九电阻R9的连接线路上。
5.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞峰，詹哲军，李岩，李国锋，张桂成，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14