一种多流制变流设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种多流制变流设备，所述设备通过牵引变压器、交流断路器和直流断路器连接到交流电源和直流电源，所述设备包括交流预充电电路、直流预充电电路、隔离转换开关组、PWM整流器、二次谐振回路、中间直流回路、VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器。本实用新型专利技术通过隔离转换开关组实现多种供电制式的切换，可以在两种或两种以上供电制式下工作，解决现有牵引变流器只能使用单一供电制式的不足，在国内可以满足未来干线铁路与城轨铁路的无缝连接，同时能够适应国外铁路多种供电制式，实现跨区域、跨国度运输要求，适应国内、非洲、欧洲等地的铁路供电制式。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及轨道交通供电设备领域，更具体地，涉及一种多流制变流设备。
技术介绍
当前国内的交流传动机车、动车及城轨车辆，都只能在一种电网电压制式下运行，即干线上的AC25kV/50Hz或者城轨铁路上的DC1500V/750V。国内的电力机车只能在固定的、单一的供电制式下运行，一旦机车需要跨越不同的供电制式，比如不同的交流电与交流电供电区间和不同的直流电与直流电供电区间，又或者交流电与直流电供电区间，将导致现有电力机车无法达到国家铁路局规定的运输要求，甚至机车无法运行。随着国内经济发展，现已有部分城市正在尝试干线铁路和城轨铁路的无缝对接，这种需求当前列车牵引变流装置无法满足应用需求。在欧洲及南非等国家和地区，供电电流制式范围较广，为AC25kV/50Hz，AC15kV/16.7Hz，DC3000V和DC1500V等供电制式。国内现有技术牵引变流装置同样无法满足其多电压制式的应用需要。这就需要研制出适用于多种电压制式供电的牵引变流装置，该种变流装置能够在不同的电压制式下自动进行主电路及功能切换，满足多流制列车的应用需要。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种多流制变流设备，能够在不同的电压制式下自动进行主电路及功能切换，满足多流制列车的应用需要。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种多流制变流设备，所述设备通过牵引变压器、交流断路器和直流断路器连接到交流电源和直流电源，所述设备包括交流预充电电路、直流预充电电路、隔离转换开关组、PWM整流器、二次谐振回路、中间直流回路、VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器；所述交流断路器的一端接交流电源，交流断路器的另一端接牵引变压器的主边绕组；所述直流断路器的一端接直流电源，直流断路器的另一端接直流预充电电路的输入端，直流预充电电路的输出端接牵引变压器的次边绕组；牵引变压器的次边绕组接隔离转换开关组的输入端，牵引变压器的次边绕组接还通过交流预充电电路接PWM整流器的第一输入端，隔离转换开关组的输出端接PWM整流器的第二输入端，PWM整流器的第一输出端接中间直流回路的正极输入端，PWM整流器的第二输出端接中间直流回路的负极输入端，所述二次谐振回路的输入端接中间直流回路的正极输入端，二次谐振回路的输出端接中间直流回路的负极输入端，隔离转换开关组用于实现多种供电制式的切换，中间直流回路的输出端接VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器的输入端，VVVF逆变器的输出端输出三相交流电供给牵引电机，VVVF辅助逆变器的输出端输出交流电为机车辅助负载供电。在一种优选的方案中，所述直流预充电电路和交流预充电电路均包括一个充电接触器、一个充电电阻和一个电流短接接触器，充电接触器和充电电阻串联后与电流短接接触器并联。在一种优选的方案中，所述隔离转换开关组包括若干隔离转换开关，隔离转换开关由主触头、辅助触头和控制器3个部分组成，控制器用于控制主触头和辅助触头的开启和闭合，隔离转换开关组用于实现多种供电制式之间的切换。在一种优选的方案中，所述二次谐振回路是由电感与电容组成的串联谐振电路，用于吸收PWM整流器产生的二次谐振电流。在一种优选的方案中，所述中间直流回路包括支撑电容Cd、放电电阻R5和放电电阻R6，放电电阻R5和放电电阻R6串联后与支撑电容Cd并联。在一种优选的方案中，所述设备还包括接地检测装置，接地检测装置通过电压传感器对中间直流回路的放电电阻R5和放电电阻R6的电压进行检测。在一种优选的方案中，所述设备还包括传动控制单元，传动控制单元分别与隔离转换开关组、PWM整流器、VVVF逆变器、VVVF辅助逆变器、以及牵引电机连接，传动控制单元用于对PWM整流器、VVVF逆变器、VVVF辅助逆变器，隔离转换开关组和牵引电机进行实时控制。在一种优选的方案中，所述交流电源为25kV/50Hz或15kV/16.7HZ交流电源，所述直流电源为3kV或1.5kV直流电源。采用1.5kV直流电源供电时，如果输出功率较高，则输入电流会相对较大，对设备的额定电流的要求更高，发热量较高。所述的PWM整流器7采用四象限整流器，四象限整流器自带升压斩波电路，利用升压斩波电路能够提高电压、降低电流，在不增加额外器件的情况下保证整体系统的稳定运行。在一种优选的方案中，所述PWM整流器、VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器均设置有水冷结构，满足大功率条件下，功率元件的散热条件。在一种优选的方案中，所述设备还包括检测装置，检测装置包括若干电流传感器和电压传感器，电流传感器用于检测PWM整流器的输入电流，VVVF逆变器、VVVF辅助逆变器的输出电流，以及VVVF逆变器的斩波电流；电压传感器用于检测直流供电制式的输入电压和中间直流回路的电压。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：本技术提供一种多流制变流设备，所述设备通过牵引变压器、交流断路器和直流断路器连接到交流电源和直流电源，所述设备包括交流预充电电路、直流预充电电路、隔离转换开关组、PWM整流器、二次谐振回路、中间直流回路、VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器。本技术通过隔离转换开关组实现多种供电制式的切换，可以在两种或两种以上供电制式下工作，解决现有牵引变流器只能使用单一供电制式的不足，在国内可以满足未来干线铁路与城轨铁路的无缝连接，同时能够适应国外铁路多种供电制式，实现跨区域、跨国度运输要求，适应国内、非洲、欧洲等地的铁路供电制式。附图说明图1为本技术多流制变流设备的电路图。图2为交流供电制式25kV/50Hz时的电路图。图3为交流供电制式15kV/16.7HZ时的电路图。图4为直流供电制式DC3000V时的电路图。图5为直流供电制式DC1500V时的电路图。图6为四象限整流器的电路图。图7为升压斩波电路的电路图。图8为预充电电路的电路结构图。图9为交流预充电单元及隔离转换开关组的部分电路图。图10为直流预充电电路的电路图。图11为中间直流回路的电路图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，一种多流制变流设备，所述设备通过牵引变压器5、交流断路器1和直流断路器2连接到交流电源和直流电源，所述设备包括交流预充电电路4、直流预充电电路3、隔离转换开关组6、PWM整流器7、二次谐振回路8、中间直流回路9、VVVF逆变器10和VVVF辅助逆变器11；所述交流断路器1的一端接交流电源，交流断路器1的另一端接牵引变压器5的主边绕组；所述直流断路器2的一端接直流电源，直流断路器2的另一端接直流预充电电路3的输入端，直流预充电电路3的输出端接牵引变压器5的次边绕组；牵引变压器5的次边绕组接隔离转换开关组6的输入端，牵引变压器5的次边绕组接还通过交流预充电电路4接PWM整流器7的第一输入端，隔离转换开关组6的输出端接PWM整流器7的第二输入端，PWM整流器7的第一输出端接中间直流回路9的正极输入端，PWM整流器7的第二输出端接中间直流回路9的负极输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多流制变流设备，其特征在于，所述设备通过牵引变压器、交流断路器和直流断路器连接到交流电源和直流电源，所述设备包括交流预充电电路、直流预充电电路、隔离转换开关组、PWM整流器、二次谐振回路、中间直流回路、VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器；所述交流断路器的一端接交流电源，交流断路器的另一端接牵引变压器的主边绕组；所述直流断路器的一端接直流电源，直流断路器的另一端接直流预充电电路的输入端，直流预充电电路的输出端接牵引变压器的次边绕组；牵引变压器的次边绕组接隔离转换开关组的输入端，牵引变压器的次边绕组接还通过交流预充电电路接PWM整流器的第一输入端，隔离转换开关组的输出端接PWM整流器的第二输入端，PWM整流器的第一输出端接中间直流回路的正极输入端，PWM整流器的第二输出端接中间直流回路的负极输入端，所述二次谐振回路的输入端接中间直流回路的正极输入端，二次谐振回路的输出端接中间直流回路的负极输入端，隔离转换开关组用于实现多种供电制式的切换，中间直流回路的输出端接VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器的输入端，VVVF逆变器的输出端输出三相交流电供给牵引电机，VVVF辅助逆变器的输出端输出交流电为机车辅助负载供电。...

【技术特征摘要】
1.一种多流制变流设备，其特征在于，所述设备通过牵引变压器、交流断路器和直流断路器连接到交流电源和直流电源，所述设备包括交流预充电电路、直流预充电电路、隔离转换开关组、PWM整流器、二次谐振回路、中间直流回路、VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器；所述交流断路器的一端接交流电源，交流断路器的另一端接牵引变压器的主边绕组；所述直流断路器的一端接直流电源，直流断路器的另一端接直流预充电电路的输入端，直流预充电电路的输出端接牵引变压器的次边绕组；牵引变压器的次边绕组接隔离转换开关组的输入端，牵引变压器的次边绕组接还通过交流预充电电路接PWM整流器的第一输入端，隔离转换开关组的输出端接PWM整流器的第二输入端，PWM整流器的第一输出端接中间直流回路的正极输入端，PWM整流器的第二输出端接中间直流回路的负极输入端，所述二次谐振回路的输入端接中间直流回路的正极输入端，二次谐振回路的输出端接中间直流回路的负极输入端，隔离转换开关组用于实现多种供电制式的切换，中间直流回路的输出端接VVVF逆变器和VVVF辅助逆变器的输入端，VVVF逆变器的输出端输出三相交流电供给牵引电机，VVVF辅助逆变器的输出端输出交流电为机车辅助负载供电。2.根据权利要求1所述的多流制变流设备，其特征在于，所述直流预充电电路和交流预充电电路均包括一个充电接触器、一个充电电阻和一个电流短接接触器，充电接触器和充电电阻串联后与电流短接接触器并联。3.根据权利要求1所述的多流制变流设备，其特征在于，所述隔离转换开关组包括若干隔离转换开关，隔离转换开关由主触头、辅助触头和控制器3个部分组成，控制器用于控制主触头和辅助触头的开启和闭合，隔离转换开关组用于实现多种供电制式之间的切换。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义，忻力，李华，秦方方，肖功彬，宾川，冯秋实，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43