一种交流传动机车电气牵引系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种交流传动机车电气牵引系统，包括控制系统、主传动系统和辅助变流系统；还包括一设置于机车上的测速雷达，所述测速雷达与控制系统相连并将采集到的机车实时速度信号传送给控制系统，所述控制系统根据机车瞬时速度持续变化的数值分布实时判断机车轮对和轨面的粘着状态，并根据机车轮轨粘着力限制值的实时变化情况对主传动系统中牵引电动机的给定转矩值进行调节。本实用新型专利技术具有结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、运行稳定可靠、综合性能好等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及到电动机车领域，特指一种适用于交流传动机车的电气牵引系统。
技术介绍
近年来，随着国内外市场对铁路机车高速重载牵引性能要求的不断提高，客户对交流传动机车电气牵引系统的以下方面提出了更多更新的需求( I)闻效能粘着控制性能。现有交流传动机车电气牵引系统的粘着控制米用基于计算加速度的控制方式，但机车轮对半磨耗时，机车起动牵引力、持续牵引力有限，无法满足用户和市场需求。(2)高效能故障牵引性能。现有交流传动机车电气牵引系统在故障牵引条件下，因牵引电机功率无法自动调节，总牵引功率无法满足故障牵引功率限制要求。(3)低恒速功能要求。现有交流传动机车电气牵引系统无法满足机车低恒速度行驶功能。(4)高辅助系统能效比。现有交流传动机车辅助系统均采用交直或部分交流传动方式，控制模式粗犷，能效比低，在经济性和环保性方面存在诟病。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、运行稳定可靠、综合性能好的交流传动机车电气牵引系统。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案—种交流传动机车电气牵引系统，包括控制系统、主传动系统和辅助变流系统；还包括一设置于机车上的测速雷达，所述测速雷达与控制系统相连并将采集到的机车实时速度信号传送给控制系统，所述控制系统根据机车瞬时速度持续变化的数值分布实时判断机车轮对和轨面的粘着状态，并根据机车轮轨粘着力限制值的实时变化情况对主传动系统中牵引电动机的给定转矩值进行调节。作为本技术的进一步改进所述控制系统的微机控制系统LCS中设置低恒速控制模块，所述控制系统的传动控制单元DCU中设置牵引特性控制模块，所述低恒速控制模块与低恒速手柄相连；当机车转为低恒速工况时，所述低恒速控制模块根据低恒速手柄的恒速指令通过调节牵引力或制动力的给定变化，使机车运行于指定速度。所述控制系统内的微机控制系统LCS中设置LCS故障牵引控制模块，所述控制系统的传动控制单元DCU中设置DCU故障牵引控制模块；当监测某一牵引电动机或者其对应的逆变模块故障时，所述LCS故障牵引控制模块对牵引力进行重新分配，DCU故障牵引控制模块根据控制指令封锁故障相应的逆变模块驱动并对牵引电动机给定转矩进行重新分配。所述辅助变流系统主要包括辅助变流控制单元ACU、两套励磁模块、若干个辅助变流模块以及若干个AC-DC-AC变频模块，所述励磁模块与辅助交流发电机的输出端相连，所述励磁模块的输出端经辅助变流模块和与之对应的AC-DC-AC变频模块后与辅助负载相连。与现有技术相比，本技术的优点在于(I)本技术可改进粘着控制策略，大幅提升粘着性能。本技术采用了基于雷达测速的粘着控制策略，机车轮对半磨耗时，机车起动牵引力可达到600kN，持续牵引力可达到520kN (速度为16km/h)。(2)本技术实现了故障牵引优化，可大幅提升故障牵引性能。当一台或多台牵引电动机故障时，则控制系统控制剩余牵引电动机按设计满功率运行，使得机车牵引功率损失最少。(3)本技术应用低恒速控制技术，实现了机车低恒速功能。机车具备可在O. 5 10km/h的任一速度设定点进行恒速控制功能，且单机或重联运行均可实现。(4)本技术实现了辅助负载全变频控制，所有冷却系统负载均进行变频起动并根据冷却系统温度变频运行。在保证冷却效果的同时，最大限度地减少了机车辅助能量的消耗。附图说明图1是本技术结构的框架原理示意图。图2是具体实施例中主传动系统的框架原理示意图。图3是具体实施例中控制系统的框架原理示意图。图4是具体实施例中辅助变流系统的框架原理示意图。图例说明1、控制系统;101、LCS故障牵引控制模块;102、DCU故障牵引控制模块;103、低恒速控制模块；104、牵引特性控制模块；105、低恒速手柄；2、主传动系统；201、主发电机；202、牵引变流器；203、牵引电动机；204、制动电阻装置；3、辅助变流系统；301、辅助变流控制单元；302、AC-DC-AC变频模块；303、辅助交流发电机；304、励磁模块；401、测速雷达。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示，本技术的交流传动机车电气牵引系统，包括控制系统1、主传动系统2和辅助变流系统3，主传动系统2用来将柴油机的输出功率传递到转向架及将机车的动能转化为电制动能量，从而实现机车的牵引及电制动功能；控制系统I用来实现机车控制、通信管理、监视及故障诊断等功能；辅助变流系统3用来负责管理机车辅助系统，结合机车运行工况及主传动系统各部件的工作状态，控制各辅助电机的工作电压及工作频率，实现机车辅助功率消耗最小化管理。本技术在机车上设置测速雷达401，测速雷达401通过RS485方式与控制系统I中的通信转换模块HCM相连，将采集到的机车实时速度信号传送给控制系统I的传动控制单元D⑶I和D⑶2。利用测速雷达401可以持续监测和准确获得机车运行瞬时速度，DCUl和DCU2中的粘着控制模块根据机车瞬时速度持续变化的数值分布，通过综合计算分析，实时判断机车轮对和轨面的粘着状态，根据机车轮轨粘着力限制值的实时变化情况，通过DCUl和DCU2中的牵引特性控制模块，对牵引电机的给定转矩值进行调节，达到最大的粘着利用。在本技术中，由于测速雷达401的引入，相对以往的脉冲计数速度传感器而言，机车速度的采集频率、准确度和精确度得到大幅提高；同时，粘着控制模块也针对测速雷达401进行了相应的优化，进而提升了整体的处理性能和精度。如图2所示，本实施例中，主传动系统2包括一台主发电机201、一台牵引变流器202、六台牵引电动机203及两台制动电阻装置204，一台机车的每个转向架上对应设置三台牵引电动机203和一台制动电阻装置204。主发电机201输出的三相交流电经牵引变流器202的整流模块整流后转换成直流电，牵引变流器202的逆变器将直流电逆变成频率及电压可变的三相交流电，给位于同一个转向架上的三台异步牵引电动机203供电，实现机车的牵引。在进行电制动时，牵引电动机203作为发电机使用，将机车的动能转化为电能输入至牵引变流器202的中间直流环节，由制动电阻装置204将该能量耗散。当机车进行自负荷试验时，主发电机201的输出电源经整流后输入至中间直流回路，通过开通牵引变流器202的斩波器将柴油发电机组的能量消耗在制动电阻装置204上，以验证柴油发电机组的功率输出特性。如图3所示，本实施例中，控制系统I主要包括机车微机控制系统LCS32 (如内燃机车32位微机)、传动控制单元DCU、车辆控制模块VCM、通信转换模块HCM、智能显示器IDU、故障记录单元ERU、发动机控制单元ECM、制动控制单元B⑶、列为装置EOT及LEADER(Locative Engineer Assist Display & Event Recorder)等组成。该控制系统 I 集机车控制、通信管理、监视和诊断功能于一体。控制系统I中的各部件之间采用MVB总线进行通信，控制系统I的LCS32与辅助变流系统3中的辅助变流控制单元ACU之间通过RS485进行通信。其中，微机控制系统LCS3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流传动机车电气牵引系统，包括控制系统（1）、主传动系统（2）和辅助变流系统（3），其特征在于：还包括一设置于机车上的测速雷达（401），所述测速雷达（401）与控制系统（1）相连并将采集到的机车实时速度信号传送给控制系统（1），所述控制系统（1）根据机车瞬时速度持续变化的数值分布实时判断机车轮对和轨面的粘着状态，并根据机车轮轨粘着力限制值的实时变化情况对主传动系统（2）中牵引电动机（203）的给定转矩值进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种交流传动机车电气牵引系统，包括控制系统(I)、主传动系统(2)和辅助变流系统(3)，其特征在于还包括一设置于机车上的测速雷达(401)，所述测速雷达(401)与控制系统(I)相连并将采集到的机车实时速度信号传送给控制系统(I )，所述控制系统(I)根据机车瞬时速度持续变化的数值分布实时判断机车轮对和轨面的粘着状态，并根据机车轮轨粘着力限制值的实时变化情况对主传动系统(2)中牵引电动机(203)的给定转矩值进行调节。2.根据权利要求1所述的交流传动机车电气牵引系统，其特征在于所述控制系统(I)的微机控制系统LCS32中设置低恒速控制模块(103)，所述控制系统(I)的传动控制单元D⑶中设置牵引特性控制模块(104)，所述低恒速控制模块(103)与低恒速手柄(105)相连；当机车转为低恒速工况时，所述低恒速控制模块(103)根据低恒速手柄(105)的恒速指令通过调节牵引力或制动力的给定变化，使机车运行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖功彬，杨格，李小平，饶沛南，郭维，张东方，唐勇平，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：