大功率牵引变流器制造技术

本实用新型专利技术大功率牵引变流器，包括预充电电路、４象限斩波器和牵引逆变器，以及串联谐振电路、电压限制电路、牵引控制单元和辅助供电电路，输入端子、预充电电路、４象限斩波器、串联谐振电路、电压限制电路、牵引逆变器和输出端子依次相连。串联谐振电路由可调的谐振电容和谐振电感构成。牵引控制单元设有电源模块、中央处理器、数字信号处理器、控制信号输入输出模块、模拟量检测与转换模块、Ｉ／Ｏ模块、监控模块和通信模块。本实用新型专利技术大功率牵引变流器有益的技术效果是：由于采用了可调的谐振电容，使串联谐振电路的工作更加精确有效。辅助供电电路在动车组通过接触网分相区时，可以维持向辅助供电系统进行不间断供电。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及变流器，特别涉及一种大功率牵引变流器。
技术介绍
传统的大功率牵引变流器由预充电电路、网侧4象限斩波器、中间直流回路和电机侧牵 引逆变器构成。来自牵引变压器的单相交流电通过预充电电路供给4象限斩波器，4象限斩波 器将单相交流电变换成直流电供给中间直流回路，电机侧牵弓I逆变器将直流电再变换为电压 和频率可调的三相交流电供给三相异步牵引电动机。中间直流回路连接有串联谐振电路和制 动斩波电路。传统牵引变流器的中间回路过压保护是用制动斩波电路来实现的，当上述功能失效导致 过压继续升高到某一预定数值时，就失去了可靠的保护作用。同时，传统的牵引变流器中间 莨流[Hl路的谐振电容是不可变的。这使串联谐振电路的工作不能更加精确有效。传统技术中，维持辅助供电系统的供电， 一般是通过主变压器辅助供电绕组来实现供电 的。这样，在当动车组通过接触网分相区时，就无法实现系统的不间断供电。这些传统变流器存在的问题，使其在应用于动车组时受到很大的局限。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述缺陷，提供一种具有谐振精度高、过压保护更快更可靠和可以向辅助供电系统进行不间断供电的大功率牵引变流器。为达到上述目的，本技术大功率牵引变流器，包括牵引变流器、串联谐振电路、电压限制电路和辅助供电电路，所述牵引变流器包括用于与外接牵引变压器相连的输入端子、预充电电路、4象限斩波器、牵引逆变器和用于与外接牵引电动机相连的输出端子，所述牵引变流器通过所述输入端子与外接牵引变压器相连，所述牵引逆变器通过所述输出端子与外接牵引电动机相连，还包括串联谐振电路、电压限制电路和一牵引控制单元，所述输入端子、预充电电路、4象限斩波器、串联谐振电路、电压限制电路、牵引逆变器和输出端子依次相连；所述串联谐振电路由可调的谐振电容和谐振电感构成，所述可调的谐振电容与谐振电感 串联后连接在所述4象限斩波器的输出端的直流环节上；所述4象限斩波器的输出端设有辅助供电电路，所述辅助供电电路包括辅助供电变流器和辅助供电接触器，所述辅助供电变流器通过所述辅助供电接触器连接在所述4象限斩波器 的输出端上；所述牵引控制单元设有电源模块、中央处理器和通过内部总线与所述中央处理器相连的 数字信号处理器、I/O模块、控制信号输入输出模块、通信模块，以及分别与车辆电气接口 相连、用于传输牵引系统工作状态参数的监控模块和模拟量检测与转换模块；其中，所述数字信号处理器通过所述监控模块和模拟量检测与转换模块分别与车辆电气 接口相连，用于实时牵引控制和变流器控制；所述控制信号输入输出模块与车辆电气接口相连，用于所述中央处理器与车辆电气接口 之间控制信号和状态信号的传输；所述监控模块接于所述数字信号处理器与车辆电气接口之间，用于牵引变流器的状态检 测和保护；所述模拟量检测与转换模块将来自车辆电气接口的电压、电流、温度、压力信号进行变 换，再传输到数字信号处理器，并通过所述I/0模块传输到所述中央处理器；所述通信模块用于与列车通信，包括所述牵引控制单元与CCU、 BCU网络设备的通信；所述电源模块连接至列车辅助供电系统，用于牵引控制单元的供电输出。本技术大 功率牵引变流器，其中所述4象限斩波器的输出端设有直流过压保护电路并联在直流环节上， 所述直流过压保护电路由短路晶闸管构成。本技术大功率牵引变流器，其中所述4象限斩波器的输出端设有接地故障检测电路 并联在直流环节上，所述接地故障检测电路与所述牵引控制单元相连。本技术大功率牵引变流器，其中所述4象限斩波器的输出端设有支撑电容并联在直 流环节上。本技术大功率牵引变流器，其中所述4象限斩波器和所述牵引逆变器分别由高电压 IGBT功率半导体丌关器件和反并联功率二极管构成。本技术大功率牵弓I变流器，其中所述电压限制电路由制动斩波器和限压电阻构成， 所述制动斩波器连接在所述4象限斩波器的输出端的直流环节上，所述限压电阻连接在所述 制动斩波器的输出端。本技术提供的大功率牵引变流器，其有益的技术效果是与现有的变流器相比，采 用了可调的谐振电容，可以修正谐振的频率，使串联谐振电路的工作更加精确有效。除了具 有原有的过压保护功能外，还增加了短路晶闸管，当原有功能失效导致过压继续升高到某一 预定数值时触发短路晶闸管，从而迅速封锁牵引变流器，更快更可靠地起到保护作用。另外， 通过辅助供电接触器向辅助变流器供电，与已知通过主变压器辅助供电绕组供电的方案相比，其优点在于当动车组通过接触网分相区时，可以通过建立电压保持模式维持向辅助供电系统 进行不间断供电。下面将结合实施例参照附图对本技术进行详细说明。附图说明图1是本技术大功率牵引变流器的电路图； 图2是本技术大功率牵引变流器中牵引控制单元的方框图。具体实施方式参照图l，本技术大功率牵引变流器，包括牵引变流器2、串联谐振电路21、电压 限制电路22和辅助供电电路23。牵引变流器2包括输入端子20、预充电电路4、 4象限斩波 器5、直流过压保护电路8、接地故障检测电路9、支撑电容IO、牵引逆变器ll、输出端子 24和牵引控制单元15，牵引变压器1通过输入端子20与牵引变流器2相连，牵引逆变器11 通过输出端子24与外接牵引电动机3相连。4象限斩波器5和牵引逆变器11分别由高电压 IGBT功率半导体开关器件和反并联功率二极管构成。牵引变流器2的直流侧设有串联谐振电路21、电压限制电路22和辅助供电电路23。输 入端子20、预充电电路4、 4象限斩波器5、串联谐振电路21、电压限制电路22、牵引逆变 器11和输出端子24依次相连。电压限制电路22由制动斩波器7和限压电阻14构成，制动 斩波器7连接在4象限斩波器5的输出端的直流环节上，限压电阻14连接在制动斩波器7的 输出端。4象限斩波器5的输出端设有直流过压保护电路8并联在直流环节上，直流过压保 护电路8由短路晶闸管构成。4象限斩波器5的输出端设有接地故障检测电路9并联在直流 环节上，接地故障检测电路9与牵引控制单元15相连。4象限斩波器5的输出端设有支撑电 容IO并联在直流环节上。串联谐振电路21由可调的谐振电容6和谐振电感12构成，可调 的谐振电容6与谐振电感12串联后连接在4象限斩波器5的输出端的直流环节上。4象限斩波器5的输出端设有辅助供电电路23，辅助供电电路23包括辅助供电变流器 13和辅助供电接触器16，辅助供电变流器13通过辅助供电接触器16连接在4象限斩波器5 的输出端上。参照图2，牵引控制单元15设有电源模块37、中央处理器30、数字信号处理器31、控 制信号输入输出模块33、模拟量检测与转换模块36、 I/O模块32、监控模块35和通信模块 34，牵引控制单元15根据来自车辆的牵引控制信号和状态信号实现对牵引变流器2的控制和保护。中央处理器30通过内部总线分别与控制信号输入输出模块33、 I/O模块32、数字信号处理器31和通信模块34相连，执行牵引系统高级别的控制功能，如牵引/制动指令的处理。 数字信号处理器33通过监控模块35和模拟量检测与转换模块36与车辆电气接口相连，实现 所有实时牵引控制功能和变流器控制功能，以减轻中央处理器30的大部分数据处理任务。控 制信号输入输出模块33用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率牵引变流器，包括牵引变流器（２）、串联谐振电路（２１）、电压限制电路（２２）和辅助供电电路（２３），所述牵引变流器（２）包括用于与外接牵引变压器（１）相连的输入端子（２０）、预充电电路（４）、４象限斩波器（５）、牵引逆变器（１１）和用于与外接牵引电动机（３）相连的输出端子（２４），所述牵引变流器（２）通过所述输入端子（２０）与外接牵引变压器（１）相连，所述牵引逆变器（１１）通过所述输出端子（２４）与外接牵引电动机（３）相连，其特征在于：　还包括串联谐振电路（２ １）、电压限制电路（２２）和一牵引控制单元（１５），所述输入端子（２０）、预充电电路（４）、４象限斩波器（５）、串联谐振电路（２１）、电压限制电路（２２）、牵引逆变器（１１）和输出端子（２４）依次相连；　所述串联谐振电路（２１）由可调 的谐振电容（６）和谐振电感（１２）构成，所述可调的谐振电容（６）与谐振电感（１２）串联后连接在所述４象限斩波器（５）的输出端的直流环节上；　所述４象限斩波器（５）的输出端设有辅助供电电路（２３），所述辅助供电电路（２３）包括辅助供电变 流器（１３）和辅助供电接触器（１６），所述辅助供电变流器（１３）通过所述辅助供电接触器（１６）连接在所述４象限斩波器（５）的输出端上；　所述牵引控制单元（１５）设有电源模块（３７）、中央处理器（３０）和通过内部总线与所述中央处理器（３ ０）相连的数字信号处理器（３１）、Ｉ／Ｏ模块（３２）、控制信号输入输出模块（３３）、通信模块（３４），以及分别与车辆电气接口相连、用于传输牵引系统工作状态参数的监控模块（３５）和模拟量检测与转换模块（３６），　其中，所述数字信号处理器 （３１）通过所述监控模块（３５）和模拟量检测与转换模块（３６）分别与车辆电气接口相连，用于实时牵引控制和变流器控制；　所述控制信号输入输出模块（３３）与车辆电气接口相连，用于所述中央处理器（３０）与车辆电气接口之间控制信号和状态信号的 传输；　所述监控模块（３５）接于所述数字信号处理器（３１）与车辆电气接口之间，用于牵引变流器的状态检测和保护；　所述模拟量检测与转换模块（３６）将来自车辆电气接口的电压、电流、温度、压力信号进行变换，再传输到数字信号处理器（３１ ），并通过所述Ｉ／Ｏ模块（３２）传输到所述中央处理器（３０）；　所述通信模块（３４）用于与列车通信，包括所述牵引控制单元（１５...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆啸秋，孙帮成，杜会谦，李红，
申请(专利权)人：铁道部运输局，唐山轨道客车有限责任公司，中国铁道科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]