内电双源动力集中动车组牵引电路及相应的动车组制造技术

本公开提供了一种内电双源动力集中动车组牵引电路及相应的动车组，牵引电路包括：预充电电路、三电平四象限整流电路、中间直流电路、三电平逆变斩波电路、主发电机供电电路，其中，预充电电路的输入侧与动车组的牵引变压器次边绕组连接，输出侧与三电平四象限整流电路的输入侧连接；中间直流电路的输入侧与三电平四象限整流电路的输出侧连接，输出侧与三电平逆变斩波电路的输入侧连接，三电平逆变斩波电路的输出侧与牵引电机连接；主发电机供电电路的输出侧与中间直流电路的输入侧连接；牵引电路采用内燃模式和电力模式同时为牵引电机供电。实现内电混合牵引功能，过分相区为列车提供不间断供电电源，实现了牵引系统轻量化。实现了牵引系统轻量化。实现了牵引系统轻量化。

【技术实现步骤摘要】
内电双源动力集中动车组牵引电路及相应的动车组


[0001]本公开涉及动车组牵引系统
，尤其涉及一种内电双源动力集中动车组牵引电路及相应的动车组。

技术介绍

[0002]随着我国轨道交通装备制造能力的提升，交流传动技术及其他核心部件制造水平的发展，为研制大功率内燃、电力集成式双源动车组产品奠定基础。内燃、电力集成式双源动力集中动车组在一节动力车内集成电力和内燃动力，可实现不停车、不换挂，内燃/电力牵引模式可便捷转换，“宜电则电，宜内则内”，具有运用更灵活，应急自保障能力强，节能环保，经济性好等技术优势。
[0003]现有技术一种内电双源牵引变流器主电路(CN 114244088 A)是集内燃和电力双源供电于一体，采用同一功率模块能够实现电网供电工况的四象限整流和内燃主发供电工况的三相不控整流功能，内燃模式下，采用电网供电工况的四象限整流内开关器件IGBT的反并联二极管进行三相不控整流，属于内电共用四象限整流的电路结构，当动车组电力模式通过分相区时，牵引电路四象限整流器停止工作，此时牵引电机处于发电机工作模式，动车组处于再生制动工况，能量通过牵引逆变器回馈至中间直流回路，动车组辅助变流器及列车供电单元并联接入牵引电路的中间直流回路，通过中间直流回路为动力车辅助系统与列车供电系统供电。当动车组速度低于一定值，再生制动功率无法满足列车供电功率要求，因此动车组无法实现列车不间断供电功能。
[0004]现有技术一种内电双源牵引变流器主电路还存在存在如下问题：无法实现电力模式和内燃模式同时工作，即当电力模式工作时，四象限整流器内IGBT开关器件的反并联二极管用于续流，此时内燃模式工作无法再利用二极管进行整流，该电路无法实现内燃和电力模式同时工作，列车运行过程中不具备混合牵引功能。而动车组运行中当电力模式故障部分动力情况下，内燃模式电路无法工作，无法为列车提供冗余动力，大大减弱了双动力源兼容动车组的适用性，降低列车运行可靠性。另外，在电力模式通过分相区时，电力模式断电后，主发电机输出三相交流电通过四象限整流器内可控器件IGBT反并联二极管整流，进而通过中间直流回路理论上可为列车供电系统提供电源，但实际工作过程，从电力模式停止到内燃模式投入工作，存在切换时间，列车存在断电状态。同理出分相区时，内燃模式切换到电力模式，列车也会再次出现断电状态。因此，现有技术电路结构无法实现过分相列车供电系统不间断供电功能，无法为列车提供持续不间断供电电源，大大降低了列车旅客乘车舒适度。
[0005]另外，目前电力动力集中动车组动力车牵引电路普遍采用Si基IGBT构成的两电平四象限整流器和两电平牵引逆变器，四象限整流器和牵引逆变器最大开关频率为450Hz。通过提高牵引电路四象限整流器的开关频率可降低牵引变压器短路阻抗和二次侧绕组谐波电流，进而实现对牵引变压器的减重。通过提高牵引电路牵引逆变器的开关频率可降低牵引电机低次谐波电流，改善电机温升，进而实现对牵引电机的减重。为满足内燃、电力双动
力源系统集成，需不断降低牵引系统重量，以适应整车轴重需求。现有Si基IGBT组成的两电平四象限整流器和两电平牵引逆变器开关频率最大为450Hz，进一步提高开关频率后，IGBT开关损耗增大，四象限整流器及牵引逆变器散热量增大，功率模块设计制造难度大，同时配置冷却系统散热器的体积及重量较重，因此现有Si基IGBT组成的两电平四象限整流器和两电平牵引逆变器开关频率受到限制，无法通过提高开关频率的方式实现对牵引变压器和牵引电机减重。
[0006]基于此，可实现动车组内燃模式和电力模式同时工作，且具备电力牵引、内燃牵引及内电混合牵引功能，以及过分相列车供电系统不间断供电功能和通过提高开关频率的方式实现对牵引变压器和牵引电机减重的牵引电路是本
人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本公开实施例一个方面提供了一种内电双源动力集中动车组牵引电路，包括：预充电电路、三电平四象限整流电路、中间直流电路、三电平逆变斩波电路、主发电机供电电路，其中，
[0008]预充电电路的输入侧与动车组的牵引变压器次边绕组连接，输出侧与三电平四象限整流电路的输入侧连接；
[0009]中间直流电路的输入侧与三电平四象限整流电路的输出侧连接，输出侧与三电平逆变斩波电路的输入侧连接，三电平逆变斩波电路的输出侧与动车组的牵引电机连接；
[0010]主发电机供电电路的输出侧与中间直流电路的输入侧连接；
[0011]牵引电路可采用内燃模式和电力模式同时为动车组的牵引电机供电。
[0012]进一步地，预充电电路包括预充电接触器、预充电电阻、主接触器和输入电流传感器。
[0013]进一步地，三电平四象限整流电路包括两个整流电路，两项整流电路并联，整流电路包括上桥臂和下桥臂，两项整流电路的0电平输出侧通过母线连接。
[0014]进一步地，中间直流电路包括多个均压电阻、多个滤波电容、两个接地检测回路分压电阻、中间直流支撑电容、慢放电电阻和多个电压检测单元。
[0015]进一步地，三电平逆变斩波电路包括三相逆变电路和斩波电路，三相逆变电路包括三个逆变电路，逆变电路包括上桥臂和下桥臂，三个逆变电路的0电平输出侧通过母排线连接，斩波电路包括二极管、桥臂和斩波电阻，三电平逆变斩波电路的输入侧连接至中间直流电路母线的DC+和DC
‑
，三电平逆变斩波电路的0电平接至中间直流电路均压电阻中性点，三电平逆变斩波电路输出侧的三相分别连接至牵引电机的U相、V相和W相。
[0016]进一步地，主发电机供电电路包括主发电机、输出侧接触器，三相不控整流桥和多个电流传感器。
[0017]进一步地，预充电电路和三电平四象限整流电路分别包括两组，三电平逆变斩波电路包括三组，两组预充电电路并联，两组三电平四象限整流电路并联，三组三电平逆变斩波电路并联。
[0018]进一步地，中间直流电路的输出侧连接动车组的辅助供电电路。
[0019]进一步地，中间直流电路的输出侧连接动车组的列车供电电路。
[0020]本公开实施例的另一方面提供了一种动车组，包括上述的内电双源动力集中动车
组牵引电路，其中，牵引电路包括两组。
[0021]根据上述技术方案，本专利技术提供的一种内电双源动力集中动车组牵引电路及相应的动车组，可实现动车组内燃模式+电力模式可同时工作，同时具备电力牵引、内燃牵引及内电混合牵引功能，以适应更多运用场景需求。电力模式四象限整流电路故障时内燃模式可工作提供冗余动力，提高动车组运行可靠性；电力模式过分相区时，内燃模式可为列车提供不间断供电电源，同时为整车提供牵引动力输出，保持车辆平稳性，提高旅客舒适度。通过采用Si/SiC混合三电平ANPC电路结构提高系统工作频率实现牵引系统部件轻量化，同时有效降低网侧总谐波电流，具有经济和社会效益。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本公开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使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内电双源动力集中动车组牵引电路，其特征在于，包括：预充电电路、三电平四象限整流电路、中间直流电路、三电平逆变斩波电路、主发电机供电电路，其中，所述预充电电路的输入侧与动车组的牵引变压器次边绕组连接，输出侧与所述三电平四象限整流电路的输入侧连接；所述中间直流电路的输入侧与所述三电平四象限整流电路的输出侧连接，输出侧与所述三电平逆变斩波电路的输入侧连接，所述三电平逆变斩波电路的输出侧与动车组的牵引电机连接；所述主发电机供电电路的输出侧与所述中间直流电路的输入侧连接；所述牵引电路可采用内燃模式和电力模式同时为动车组的牵引电机供电。2.根据权利要求1所述的内电双源动力集中动车组牵引电路，其特征在于，所述预充电电路包括预充电接触器、预充电电阻、主接触器和输入电流传感器。3.根据权利要求2所述的内电双源动力集中动车组牵引电路，其特征在于，所述三电平四象限整流电路包括两项整流电路，两项所述整流电路并联，所述整流电路包括上桥臂和下桥臂，两项所述整流电路的0电平输出侧通过母线连接。4.根据权利要求3所述的内电双源动力集中动车组牵引电路，其特征在于，所述中间直流电路包括多个均压电阻、多个滤波电容、两个接地检测回路分压电阻、中间直流支撑电容、慢放电电阻和多个电压检测单元。5.根据权利要求4所述的内电双源动力集中动车组牵引电路，其特征在于，所述三电平逆变斩波电路包括三相逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斯嘉，田光兴，张彦民，王尧，林敏，温吉斌，薛倩，曹昕，刘梦琪，丁艺恒，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：