一种新型牵引传动系统主电路技术方案

一种新型牵引传动系统主电路，其主电路包括变流器、中频变压器及牵引交流电动机。中频变压器的原边电路所连接的变流器由牵引供电网受电，中频变压器的副边电路所连接的变流器为牵引交流电动机供电。牵引交流电动机的每相绕组由不同的变流器进行供电与控制。该主电路实现牵引变压器的中频化，三相交流电机间独立供电与控制，电机自身每相线圈绕组分层独立供电，且采用能耗制动无需额外的直流装置，减小了装置的复杂性，提高其经济性，主电路结构有层级化、模块化的优点。这种主电路主要适用于大功率的铁路牵引传动领域。

A New Main Circuit of Traction Drive System

A new main circuit of traction drive system is presented. The main circuit includes converter, intermediate frequency transformer and traction AC motor. The converter connected by the primary circuit of the intermediate frequency transformer is powered by the traction power supply network, and the secondary circuit of the intermediate frequency transformer is powered by the traction AC motor. Each phase winding of traction AC motor is supplied and controlled by different converters. The main circuit realizes the intermediate frequency of traction transformer, independent power supply and control between three-phase AC motors, independent power supply for each phase winding of the motor itself, and energy consumption braking without additional DC device, which reduces the complexity of the device and improves its economy. The main circuit structure has the advantages of hierarchy and modularization. This main circuit is mainly applicable to the field of high-power railway traction drive.

【技术实现步骤摘要】
一种新型牵引传动系统主电路
本专利技术涉及一种新型牵引传动系统主电路，尤其涉及一种可以实现电力机车车载牵引变压器重量轻量化、体积减小化，三相交流电机分相独立供电，三相牵引交流电机间独立供电与控制的主电路结构，属于铁路机车牵引
。
技术介绍
铁路高速重载的快速发展带动电力机车和电动车组整体设计与性能的提升，电力机车和电动车组的牵引传动与控制是其关键的组成部分。现阶段，电力牵引传动主要采取交流传动的方式，由机车先通过受电弓从接触网上受流，再经过机车上的牵引变压器，整流柜，逆变，然后驱动牵引电机带动机车，最后通过车轮传入钢轨，形成一个电气回路。牵引电机主要采用集中供电的方式即将牵引电机并联于主电路中进行控制。在这种牵引传动系统中主要存在着两个缺陷：1、牵引变压器的质量与体积问题。现有的牵引变压器采取低频设计，其体积庞大，重量重，不利于电力机车的总体设计，目前往往将其放置在机车或动车的地板下面，这就抬升了地板的高度，限制机车内部空间利用。2、牵引电机的集中供电控制方式。牵引电机的集中供电不利于消除轮对空转，在发生机车轴重转移下不利于提高粘着重量利用率，牵引性能不足。针对这两个问题，目前主要做法有采用输出直流侧并联的电力电子变压器来实现，这种方法能很好的解决的传统工频牵引变压器重量重、体积大的问题，但对于牵引交流电机的供电和控制方式并没有得到改善，且在牵引电力电子变压器直流输出侧的并联还会使得电容间由于电压不平衡而导致的环流问题。此外，目前三相牵引异步电机的制动方式主要采用能耗制动，但这种制动方式需要增加额外的直流供电装置，增加了装置的复杂性。为此，研究一种既能够减少传统变压器重量重、体积大的缺陷又能更好的改善牵引交流电机的供电和制动方式具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对
技术介绍
中牵引传动系统中存在的问题提出一种既能减轻牵引工频变压器重量，减少工频牵引变压器的体积又能更好的对牵引电机自身实现分相供电，牵引电机间实现独立供电和制动的一种新型牵引传动系统主电路。为实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种新型牵引传动系统主电路，如附图1所示，其包括中频变压器的原边电路与副边电路及牵引交流电动机，中频变压器1包括原边绕组P1及副边绕组N1，其原边电路包括变流器1，副边电路包括变流器2及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器2包括原边绕组P2及副边绕组N2，其原边电路包括变流器3，副边电路包括变流器4及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器3包括原边绕组P3及副边绕组N3，其原边电路包括变流器5，副边电路包括变流器6及牵引交流电动机M的一相绕组；变流器1、变流器3、变流器5之间串联连接并接入25kV/50Hz的牵引供电网中受流，最后通过车轮、钢轨形成一个完整的电气回路。本专利技术的基本原理是：主电路的输入侧接入牵引供电网，并通过不同层级间的变流器串联连接进行分压，而每一横向层通过中频变压器原边电路所连接的变流器1将牵引供电网的单相低频的交流电变成单相中频的交流电，之后在中频变压器的副边通过变流器2将单相中频的交流电变成牵引电机所需的单相交流电从而为牵引电机的一相绕组进行供电。通过3个中频变压器的原边电路的输入变流器从牵引供电网受流，在该3个中频变压器的副边电路中的变流器的输出侧连接一台牵引交流电动机从而完成一台牵引交流电动机的供电与控制。本专利技术中的三相异步电动机采用能耗制动的控制策略为：关断变流器4和6的开关器件，保持变流器2的开关对角桥臂的导通，使得变流器2输出直流电，变流器4和6呈关断状态。本专利技术的变流器1、变流器3、变流器5采用相同的变流器结构，本专利技术的变流器2、变流器4、变流器6采用相同的变流器结构。其中，变流器1、变流器3、变流器5采用AC/DC/AC变流；变流器2、变流器4、变流器6采用AC/DC/AC变流。综上所述可知，本专利技术的新型牵引传动系统主电路有如下技术优点：1）实现三相交流电机间的独立灵活供电与控制，且可对三相交流电机自身的每相绕组进行分层供电与控制。2）牵引交流电动机采用能耗制动无需额外的直流供电装置，降低了设备的复杂性和成本。3)采用中频牵引变压器可以有效减小牵引变压器的体积和重量。4）采用一层一相供电可避免多层并联所带来的环流问题。附图说明图1为本专利技术的一种新型牵引传动系统主电路结构示意图。图2为本专利技术采用全桥变流器结构具体实施例电路原理图。图3为本专利技术实施例中采用能耗制动时的变流器2、变流器4、变流器6的开关策略。具体实施方式下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。一种新型牵引传动系统主电路，其包括中频变压器的原边电路与副边电路，中频变压器1包括原边绕组P1及副边绕组N1，其原边电路包括变流器1，副边电路包括变流器2及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器2包括原边绕组P2及副边绕组N2，其原边电路包括变流器3，副边电路包括变流器4及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器3包括原边绕组P3及副边绕组N3，其原边电路包括变流器5，副边电路包括变流器6及牵引交流电动机M的一相绕组；变流器1、变流器3、变流器5之间串联连接并接入25kV/50Hz的牵引供电网中受流。一种新型牵引传动系统主电路采用全桥变流结构的具体实施例如附图2所示。变流器1、变流器3、变流器5采用AC/DC/AC变流结构，变流器2、变流器4、变流器6采用AC/DC/AC变流结构。且各个变流器都采用单相全桥结构。a-b为第一层的输入侧，该层输入侧交流电压为us1,通过整流变流器的两条开关桥臂S11-S14将交流输入电us1变流并通过输出侧并联电容CH1得到直流电VH1，直流电VH1再通过逆变器单元里的两条开关桥臂S21-S24得到中频交流电uT11,再接入中频变压器1的原边电路，在中频变压器1的副边得到交流电uT12,之后交流电uT12再经过整流变流器的两条桥臂S31-S34进行整流并通过输出侧并联电容CL1得到直流电VL1，最后直流电VL1通过逆变器的开关桥臂S41-S44变流得到单相交流输出电uo1，所输出的交流单相电uo1与三相交流电机的A相绕组线圈A-X连接。c-d为第二层的输入侧，该层输入侧交流电us2,通过整流变流器的两条开关桥臂M11-M14将交流输入电us2变流并通过输出侧并联电容CH2得到直流电VH2，直流电VH2再通过逆变器单元里的两条开关桥臂M21-M24得到交流电uT21,再接入中频变压器2的原边电路，在中频变压器2的副边得到交流电压uT22,之后交流电uT22再经过整流变流器的两条桥臂M31-M34进行整流并通过输出侧并联电容CL2得到直流电VL2，最后直流电VL2通过逆变器的开关桥臂M41-M44变流得到单相交流输出电uo2，所输出的交流单相电uo2与三相交流电机的B相绕组线圈B-Y连接。e-f为第三层的输入侧，该层输入侧交流电压为us3,通过整流变流器的两条开关桥臂N11-N14将交流输入电us3变流并通过输出侧并联电容CH3得到直流电VH3，直流电VH3再通过逆变器单元里的两条开关桥臂N21-N24得到中频交流电uT31,再接入中频变压器3的原边电路，在中频变压器3的副边得到交流电uT32,之后交流电uT32再经过整流变流器的两条桥臂N31-N34进行整流并通过输出侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型牵引传动系统主电路，其特征在于：该主电路包括中频变压器的原边电路与副边电路及牵引交流电动机，附图1中频变压器1包括原边绕组P1及副边绕组N1，其原边电路包括变流器1，副边电路包括变流器2及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器2包括原边绕组P2及副边绕组N2，其原边电路包括变流器3，副边电路包括变流器4及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器3包括原边绕组P3及副边绕组N3，其原边电路包括变流器5，副边电路包括变流器6及牵引交流电动机M的一相绕组；变流器1，3，5之间串联连接并接入25kV/50Hz的牵引供电网中受流，最后通过车轮、钢轨形成一个完整的电气回路。

【技术特征摘要】
1.一种新型牵引传动系统主电路，其特征在于：该主电路包括中频变压器的原边电路与副边电路及牵引交流电动机，附图1中频变压器1包括原边绕组P1及副边绕组N1，其原边电路包括变流器1，副边电路包括变流器2及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器2包括原边绕组P2及副边绕组N2，其原边电路包括变流器3，副边电路包括变流器4及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器3包括原边绕组P3及副边绕组N3，其原边电路包括变流器5，副边电路包括变流器6及牵引交流电动机M的一相绕组；变流器1，3，5之间串联连接并接入25kV/50Hz的牵引供电网中受流，最后通过车轮、钢轨形成一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋平岗，戈旺，林家通，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36