一种变流器及电传动系统技术方案

一种变流器，包括：主辅充一体整流电路，其用于与发电机和牵引变压器连接，用于对发电机或牵引变压器传输来的第一交流电进行交‑直转换，得到第一直流电；中间直流电路，其与主辅充一体整流电路连接；主逆变电路，其与中间直流电路连接，用于对中间直流电路传输来的直流电进行直‑交转换，得到第二交流电。该变流器能够有效减小电传动系统的功率损耗、提高电传动系统的效率。同时，该变流器还能够有效降低主逆变电路、辅助逆变电路以、牵引电机及相关参数的匹配难度，这样有助于降低主逆变电路、辅助逆变电路以及牵引电机中关键部件的重量以及体积，并提高电传动系统的效率以及节能度。

A Converter and Electric Drive System

【技术实现步骤摘要】
一种变流器及电传动系统
本专利技术涉及电力电子
，具体地说，涉及一种变流器及电传动系统。
技术介绍
国内轨道交通工程车领域，诸如钢轨打磨车、换咋车以及接触网作业车等都是采用双源制的专用工程车，其多采用柴油动力包加供电网(例如AC25KV、DC150V和DC750V供电网等)的供电方式。针对内燃动力方面，上述工程车的柴油动力包都是采用柴油机、同步主发励磁发电机和三相不可控整流的电路结构，采用此电路结构的柴油动力包存在体积以及重量大的缺陷。针对双动力内燃-电力动车组，由于车上空间需要乘坐乘客，因此电传动系统就需要放置在车底，原有的柴油机、同步主发励磁发电机和三相不可控整流电路的电路结构也就无法满足需求。随着技术的发展，永磁发电机得到推广应用，在轨道交通领域采用永磁发电机替代同步主发励磁发电机的新的柴油动力包集成方式，其体积和重量更小，这也就使得双动力电传动系统设置在车底称为可能。然而，由于采用三相不可控整流电路，因此永磁发电机的电压及电流不可控制，这也就无法调节电流与电压的相序关系，从而在考虑阻抗以及发热的情况下会使得发电机的重量和体积过大。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种变流器，所述变流器包括：主辅充一体整流电路，其用于与发电机和牵引变压器连接，用于对所述发电机或牵引变压器传输来的第一交流电进行交-直转换，得到第一直流电；中间直流电路，其与所述主辅充一体整流电路连接；主逆变电路，其与所述中间直流电路连接，用于对所述中间直流电路传输来的直流电进行直-交转换，得到第二交流电。根据本专利技术的一个实施例，所述主辅充一体整流电路包括：主辅充一体整流器，其用于对接收到的交流电进行交-直转换；第一开关件，其连接在所述发电机与主辅充一体整流器之间，用于导通或断开所述发电机与主辅充一体整流器之间的电连接；第二开关件，其连接在所述牵引变压器与主辅充一体整流器之间，用于导通或断开所述牵引变压器与主辅充一体整流器之间的电连接。根据本专利技术的一个实施例，所述主辅充一体变流器包括四条结构相同的整流桥臂，所述四条整流桥臂的第一端口分别与所述第二开关件的四个输出端口对应连接，所述四条整流桥臂中三条整流桥臂的第一端口分别与所述第一开关件的三个输出端口对应连接，所述四条整流器的第二端口相互连接，所述四条整流桥臂的第三端口相互连接。根据本专利技术的一个实施例，所述主辅充一体变流器的工作模式包括两重四象限整流模式、三相不可控整流模式以及三相全控整流模式。根据本专利技术的一个实施例，所述主逆变电路包括多个逆变器，其中，所述多个逆变器的输入端均与所述中间直流电路连接，输出端用于分别与相应的电机对应连接。根据本专利技术的一个实施例，所述变流器还包括：辅助逆变电路，其与所述中间直流电路连接，用于对所述中间直流电路传输来的直流电进行直-交转换，并将得到的交流电传输至与之连接的外部交流负载。根据本专利技术的一个实施例，所述辅助逆变电路包括：辅助逆变器，其与所述中间直流电路连接；隔离变压器，其与所述辅助逆变器连接；第三开关件，其与所述隔离变压器连接。根据本专利技术的一个实施例，所述变流器还包括：第四开关件，其与所述辅助逆变电路连接；DC充电机，其与所述第四开关件连接，用于将所述第四开关件传输来的交流电转换为直流电并传输至相应的外部直流负载。根据本专利技术的一个实施例，所述变流器还包括：第五开关件，其与所述中间直流电路连接，用于将所述中间直流电路传输来的直流电传输至与之连接的外部蓄电池。本专利技术还提供了一种电传动系统，所述系统包括：发电机；牵引变压器；以及；如上任一项所述的变流器。利用主辅充一体整流电路，本专利技术所提供的变流器可以通过全控整流的方式来生成并输出相应的直流电。相较于现有的采用三相不可控整流电路进行整流的方式，全控整流能够使得直流电压响应更快、波纹更小(例如直流电压响应时间可以小于10ms，纹波可以控制在1％以内)。这样显然极大地提高了直流系统的稳定性，非常适合应用于车辆快速启停的工况。由于本专利技术所提供的变流器所生成的中间直流电的电压响应更快、波纹更小，因此相较于现有的变流器，其能够有效减小电传动系统的功率损耗、提高电传动系统的效率。同时，该变流器还能够有效降低主逆变电路、辅助逆变电路以、牵引电机及相关参数的匹配难度，这样有助于降低主逆变电路、辅助逆变电路以及牵引电机中关键部件的重量以及体积，并使得柴油机动力包、主逆变电路、辅助逆变电路以及牵引电机能够工作在最佳区域，从而提高电传动系统的效率以及节能度。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是现有的动车组电传动系统的电路结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的动车组电传动系统的电路结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的主辅充一体整流电路的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。图1示出了传动的动车组电传动系统的典型电路结构示意图。如图1所示，现有的动车组电传动系统采用AC25kV供电方式，牵引传动系统采用“交-直-交”变换的方式得到适合电机使用需求的交流电。具体地，牵引变压器101会将从电网得到的25kV单相交流电转换为AC970V交流电，并将该AC970V交流电作为两重四象限整流模块102的输入。两重四象限整流模块102对上述AC970V交流电进行整流后得到相应的直流电并将该直流电传输至与之连接的逆变模块103(包括第一逆变单元103a和第二逆变单元103b)。逆变模块103会将整流模块102所传输来的直流电逆变为频率和电压可变的三相交流电，从而为相应的异步牵引电机供电，实现机车的牵引。现有的动车组电传动系统采用不同的整流模块来对牵引变压器101和柴油动力包所提供的交流电进行整流，该系统通常采用不可控整流方式来对柴油动力包所提供的交流电进行整流。具体地，如图1所示，柴油动力包包括柴油机104a和永磁发电机104b，柴油机104a能够带动永磁发电机104b产生三相交流电。三相不可控整流模块105与永磁发电机104b连接，其能够对永磁发电机104b所传输来的三相交流电进行不可控整流，并将整流得到的直流电传输至与之连接的逆变模块103。对于图1所示的现有动车组电传动系统来说，该系统采用三相不可控整流方式来对柴油动力包所提供的交流电进行整流，永磁发电机的电压及电流不可控，这样也就无法调节电流与电压的相序关系。在考虑阻抗以及发热的情况下，该系统会导致永磁发电机的重量以及体积过大。同时，由于功率变化会导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变流器，其特征在于，所述变流器包括：主辅充一体整流电路，其用于与发电机和牵引变压器连接，用于对所述发电机或牵引变压器传输来的第一交流电进行交‑直转换，得到第一直流电；中间直流电路，其与所述主辅充一体整流电路连接；主逆变电路，其与所述中间直流电路连接，用于对所述中间直流电路传输来的直流电进行直‑交转换，得到第二交流电。

【技术特征摘要】
1.一种变流器，其特征在于，所述变流器包括：主辅充一体整流电路，其用于与发电机和牵引变压器连接，用于对所述发电机或牵引变压器传输来的第一交流电进行交-直转换，得到第一直流电；中间直流电路，其与所述主辅充一体整流电路连接；主逆变电路，其与所述中间直流电路连接，用于对所述中间直流电路传输来的直流电进行直-交转换，得到第二交流电。2.如权利要求1所述的变流器，其特征在于，所述主辅充一体整流电路包括：主辅充一体整流器，其用于对接收到的交流电进行交-直转换；第一开关件，其连接在所述发电机与主辅充一体整流器之间，用于导通或断开所述发电机与主辅充一体整流器之间的电连接；第二开关件，其连接在所述牵引变压器与主辅充一体整流器之间，用于导通或断开所述牵引变压器与主辅充一体整流器之间的电连接。3.如权利要求2所述的变流器，其特征在于，所述主辅充一体变流器包括四条结构相同的整流桥臂，所述四条整流桥臂的第一端口分别与所述第二开关件的四个输出端口对应连接，所述四条整流桥臂中三条整流桥臂的第一端口分别与所述第一开关件的三个输出端口对应连接，所述四条整流器的第二端口相互连接，所述四条整流桥臂的第三端口相互连接。4.如权利要求3所述的变流器，其特征在于，所述主辅充一体变流器的工作模式包括两重四象限整流模式、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：周少云，祁善军，唐雄辉，文宇良，章志兵，何良，
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