用于轨道车辆的电牵引系统以及由该系统实现的保护方法技术方案

一种用于轨道车辆的电牵引系统以及由该系统实现的保护方法，该系统(10)包括用于对同步电机(14)供电的转换器(22)、隔离装置(26)以及用于将同步电机的相线短路的模块(27)，转换器(22)通过电缆(23，24，25)被连接至同步电机(14)，该系统包括用于检测转换器中的过电流的主检测模块(32，30)以及保护模块(64)，该保护模块(64)在接收到主检测模块发射的主检测信号时能够断开隔离装置(26)。该系统包括次检测模块(62，60)，该次检测模块(62，60)能够检测隔离装置下游的短路并且向模块(64)发射次检测信号，只要模块(64)已经接收到使得隔离装置断开的主检测信号，该模块(64)就会致使装置(27)闭合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于轨道车辆的电牵引系统，该电牵引系统包括同步电机和电源电路、隔离装置以及位于隔离装置下游用于将同步电机的相线短路的模块，电源电路包括转换器，该转换器被连接至DC电压源并且能够递送适用于对同步电机供电的多相电压，转换器通过多条电缆连接至同步电机。系统还包括用于控制转换器的模块、用于检测转换器的输出分支中的过电流的主检测模块以及保护模块，该保护模块能够在接收到主检测模块所发射的主检测信号后致使隔离装置断开。文献EP2,634,884公开了这样的系统，该系统包括：作为主检测模块用于检测转换器的输出过电流的电流传感器。在文献EP2,634,884中，所实现的监测方法提供了电流传感器所递送的监测测量值以便于检测短路类型故障的发生，然后在发生短路类型故障的情况下，驱动隔离电路断路器以便于将转换器与电机隔离，该电机通过移动的轨道车辆的车轮进行旋转，然后操作为电流发生器。保护方法然后提供了对短路相对于电机而言是内部类型还是外部类型的识别。如果短路是内部的，则该方法通过使短路模块闭合来致动用于将电机的相线短路的模块(所谓的均衡操作)。然而，现有技术的该文献没有描述如何检测导致隔离电路断路器致动的故障是否是位于电机内部的故障。如果转换器的分支中的过电流的源头处的短路位于隔离电路断路器的下游，即，其要么为电机外部的短路，例如介于将转换器的每个分支连接至电机的每个相线的电缆之间，要么为电机内部的短路，则就当前牵引电动机而言，只要电机还在旋转，电路断路器的断开就不足以将短路与电源隔离。应当注意的是，电机的相线与地之间的下游短路可以通过断开隔离电路断路器来进行隔离。然而，这样的电气故障变成相线间短路，其不能通过断开隔离电路断路器进行隔离。在此，这样的故障被认为是不可隔离的下游短路。当两个导体彼此直接接触时，短路是“完全的”，或者，当两个导体彼此并非直接接触，而是借助于具有一定阻抗的介质连接时，短路是“非完全”的。在后面的情况下，短路会导致形成永久性或间歇性电弧。这种类型的故障产生导致部件和电弧周围的材料燃烧的能量：材料被蒸发、材料的属性被更改等等。应当注意的是，完全故障可以由于最初接触的导体的过热和磨损而变成非完全故障。电机内部的非完全短路会导致电机被破坏同时具有火灾的风险(出现火焰：一直存在电弧直到相线环被消耗完为止)和/或转子被堵塞(相线环的材料被容纳在气隙中，从而损坏了货物并且释放了安装在表面上的磁铁)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决这个问题，具体地能够将电机内部的下游故障与电机外部的下游故障区分开，以便于选择合适的动作：简单地断开隔离电路断路器或者还需要执行相线之间的均衡。因此，本专利技术涉及上述类型的牵引系统，其特征在于，所述牵引系统包括次检测模块，该次检测模块能够检测隔离装置的下游的短路类型的故障并且向保护装置发送次检测信号，并且在于，在已经接收到主检测模块所发射的主检测信号并且已经致使隔离装置断开的情况下，保护模块能够在接收到次检测信号后致使用于将同步电机的相线短路的模块闭合。根据特定实施例，单独考虑这些特定实施例或根据这些实施例的任何技术上可能的组合，系统包括一个或更多个下列特点：次检测模块包括至少一个温度传感器，该温度传感器能够对与同步电机的内部温度相对应的温度。次检测模块包括次检测装置，该次检测装置能够计算温度传感器或每个温度传感器所测量的温度的时间变化。次检测装置将温度的时间变化与预定阈值进行比较，并且当温度的时间变化超过该预定阈值时发射表示检测到短路的信号。预定阈值大于+1.0℃/s，特别是等于+1.7℃/s。次检测模块还能够通过将温度的变化时间与大约等于+0.5℃/min的第二预定阈值进行比较来辨别主检测模块所检测到的故障是否为位于同步电机外部介于电缆之间的引发型非完全短路。次检测模块包括至少两个电压传感器，该电压传感器能够检测同步电机的相线间的失衡，电压传感器被放置成尽可能接近同步电机的电源端子。次检测模块包括检测装置，该检测装置能够根据电压传感器所递送的测量值来计算电压偏差并且当所计算的偏差超过预定阈值时生成针对位于同步电机内部的非完全短路的检测信号。电压传感器被连接在两个不同相线的电源端子之间；或者被连接在相线的电源端子与不同电压传感器彼此共享的连接点之间，该共享的点能够被连接至系统的电接地。可以通过测量同步电机的相线之间的电压或通过测量同步电机内部的温度来检测同步电机内部的非完全短路。一旦检测到非完全短路，就会采取对同步电机进行均衡，其包括将同步电机的不同相线相互短路以便于熄灭同步电机内部产生的短路电弧灭，使得相线间的短路再次平衡，从而避免因该失衡而造成的转矩脉动。本专利技术还涉及上述牵引系统中实现的保护方法，其特征在于，该保护方法包括以下连续步骤：对转换器的至少一个输出分支中的过电压进行检测；致使隔离装置断开；然后对隔离装置下游的短路类型的故障进行检测；以及在检测到短路类型的故障时，致使同步电机的相线的短路装置闭合。附图说明在阅读了下面的仅提供为非限制性示例的一个具体实施例的详细描述之后，将更好地理解本专利技术及其优点，该描述是参考附图而做出的，在附图中：图1是根据本专利技术的第一实施例的系统的示意图；图2是根据本专利技术的第二实施例的系统的示意图；图3是根据本专利技术的第二实施例的系统的一种替代方案的示意图；以及图4是根据本专利技术的第二实施例的系统的另一替代方案的示意图。具体实施方式图1示意性地示出了根据本专利技术的电牵引系统的第一实施例，该电牵引系统被安装在轨道车辆诸如地铁、电车、区域火车或高速火车上。系统10在其端子34A与34B之间被连接至DC电压源(未示出)。DC电压源是例如被连接至电网的悬线。DC电压源递送高于600V的电压，例如等于3kV的电压。系统10包括至少一个同步电机14。该同步电机14包括转子和定子。转子包括永磁体。定子包括被设计成由合适的多相电压进行供电的N个绕组或相线。如图所示，同步电机14是具有永磁体的三相同步电机。同步电机14例如具有介于50kW与2MW之间的标称功率。同步电机14的每个相线U、V、W分别被连接至电源端子P1、P2、P3，并且不同的相线共享端子P4。系统10包括同步电机14的电源电路16。电源电路16包括转换器22，该转换器22用于将其输入端处由DC电压源递送的DC电压转换成适合于对同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于轨道车辆的电牵引系统(10；110；210)，所述电牵引系统(10；110；210)包括同步电机(14)和电源电路(16)、隔离装置(26)以及布置在所述隔离装置(26)下游用于将所述同步电机的相线短路的模块(27)，所述电源电路包括转换器(22)，所述转换器(22)被连接至DC电源并且能够递送适用于对所述同步电机供电的多相电压，所述转换器(22)通过多个电缆(23，24，25)连接至所述同步电机，所述系统还包括用于控制所述转换器的模块(28)、用于检测所述转换器的多个输出分支中的过电流的主检测模块(32，30)以及保护模块(64)，所述保护模块(64)能够在接收到所述主检测模块所发射的主检测信号后致使所述隔离装置(26)断开，其特征在于，所述系统还包括：次检测模块(62，60；161，162，163，160；161，162，163，260)，其能够对所述隔离装置下游的短路类型的故障的存在进行检测并且向所述保护模块(64)发送次检测信号，以及在于，在所述保护模块(64)已经接收到所述主检测模块所发射的主检测信号并且已经致使所述隔离装置断开的情况下，所述保护模块(64)能够在接收到所述次检测信号时致使所述用于将所述同步电机的相线短路的模块(27)闭合。...

【技术特征摘要】
2014.12.16 FR 14625081.一种用于轨道车辆的电牵引系统(10；110；210)，所述电牵引系统(10；
110；210)包括同步电机(14)和电源电路(16)、隔离装置(26)以及布置在
所述隔离装置(26)下游用于将所述同步电机的相线短路的模块(27)，所述电
源电路包括转换器(22)，所述转换器(22)被连接至DC电源并且能够递送适
用于对所述同步电机供电的多相电压，所述转换器(22)通过多个电缆(23，
24，25)连接至所述同步电机，
所述系统还包括用于控制所述转换器的模块(28)、用于检测所述转换器的
多个输出分支中的过电流的主检测模块(32，30)以及保护模块(64)，所述保
护模块(64)能够在接收到所述主检测模块所发射的主检测信号后致使所述隔
离装置(26)断开，
其特征在于，所述系统还包括：次检测模块(62，60；161，162，163，160；
161，162，163，260)，其能够对所述隔离装置下游的短路类型的故障的存在进
行检测并且向所述保护模块(64)发送次检测信号，
以及在于，在所述保护模块(64)已经接收到所述主检测模块所发射的主
检测信号并且已经致使所述隔离装置断开的情况下，所述保护模块(64)能够
在接收到所述次检测信号时致使所述用于将所述同步电机的相线短路的模块
(27)闭合。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述次检测模块包括至少一
个温度传感器(62)，所述至少一个温度传感器(62)能够对与所述同步电机(14)
的内部温度相对应的温度进行测量。
3.根据权利要求2所述的系统(10)，其中，所述次检测模块包括次检测
装置(60)，所述次检测装置(60)能够计算所述温度传感器(62)或每个温度
传感器(62)所测量的温度的时间变化。
4.根据权利要求3所述的系统(10)，其中，所述次检测装置(60)将所
...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·西伯斯，G·德波特，
申请(专利权)人：阿尔斯通运输科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR