[實用新型]跨座式單軌列車牽引變流器

有效

• 申請號: 201220234085.6
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN202798517U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 孫國斌;牟述佳;王長昌;薛浩飛;賈波;張亞偉;曲鵬;遲久鳴;孫叢君;徐先偉;王乾;周揚;王善芬;夏猛;張春磊
• 申請（專利權）人: 青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;B61C3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種牽引變流器裝置，具體的說，涉及一種跨座式單軌列車的牽引變流器。

背景技術

牽引變流器對牽引電動機起控制和調節作用，從而控制列車的運行，是列車上最關鍵的設備之一。目前，城市軌道交通已成為我國交通發展的主流，跨座式單軌列車具有線路占地面積小、爬坡能力強、通過曲線半徑小、建設費用低、噪音小等諸多優點，尤其適用于山地等地形結構復雜的城市，我國重慶二號線已經建成跨座式單軌列車并成功運營多年，但是原車牽引系統采用國外技術，一旦牽引系統出現故障時，維修困難，需要聯系國外原廠維修，費時費力，若出現損壞不能使用，需要重新購買，使用成本高，且不能及時更換，浪費時間。而國內現有的牽引變流器由于性能參數、接口、穩定性等各方面不能匹配，故障率高，不能取代國外產品。

實用新型內容

本實用新型針對現有城市單軌列車用牽引變流器存在的上述不足，提供了一種牽引及制動可靠、控制精度高、功率模塊故障率低的跨座式單軌列車牽引變流器，該變流器還能夠進行行防滑、沖動限制控制，并具有故障診斷和導向安全、網絡等功能。

本實用新型的技術方案是：一種跨座式單軌列車牽引變流器，該牽引變流器包括主電路模塊和控制電路，主電路模塊設有預充電電路、過壓保護電路、輸入濾波電路和牽引逆變電路模塊，其中，預充電電路為輸入濾波電路預充電并限制充電電流，輸入濾波電路為牽引逆變電路提供穩定的直流電壓、并進行電壓沖擊保護和限制諧波，過壓保護電路控制輸入濾波電路中濾波電容上的電壓，防止濾波電容上的電壓過高，牽引逆變電路模塊為含有IGBT功率半導體、支撐電容、導流元件、IGBT驅動及保護的功率模塊，用于直流電壓逆變成三相交流電，驅動牽引電機，該功率模塊采用高壓薄膜電容作為支撐電容、低雜散電感的復合疊層母線排作為導流元件；控制電路包括牽引控制器TCU、電流傳感器和電壓傳感器，牽引控制器TCU分別與電流傳感器和電壓傳感器連接，并采集電壓、電流及轉速信號來控制牽引逆變電路的輸出和完成電路保護，電流傳感器安裝在牽引逆變電路模塊上，實時測量變流器的輸入電流和輸出電流。

優選的是，牽引控制器TCU采用浮點型DSP加現場可編程門陣列FPGA架構，其中，浮點型DSP用于邏輯控制、牽引控制算法實現；現場可編程門陣列FPGA負責采集、脈沖輸出、故障保護。

優選的是，浮點型DSP通過從現場可編程門陣列FPGA得到的各個信號的采集量和司機臺的控制指令進行邏輯控制、牽引控制算法實現，現場可編程門陣列FPGA將DSP的計算結果生成相應的脈沖信號驅動IGBT。

優選的是，輸入濾波電路為由電容FC和電感FL組成濾波回路。

優選的是，牽引逆變電路模塊上還含有用于散熱的熱管散熱器。

優選的是，該牽引變流器采用矢量控制算法，進行轉矩和磁通的解耦控制，使得牽引系統動態性能近似于直流電機的調速性能。

本實用新型的有益效果是：(1)本實用新型主電路采用模塊化設計，減少了設備的體積和重量，其中，牽引逆變電路模塊選取IGBT功率半導體技術，允許高開關頻率的控制，且采用低雜散電感的復合疊層母線排，減小了IGBT關斷時回路雜散電感在較高的di/dt作用下產生的電壓過沖，從而有效降低了IGBT損壞的幾率，提高了系統可靠性；且牽引逆變電路模塊采用熱管散熱器，保證散熱效果的同時，還可以做到幾乎終生免維護。(2)本實用新型采用實時性、可靠性和可維護性好的牽引控制器TCU，該控制器采用浮點型DSP加現場可編程門陣列FPGA架構，系統靈活性高，實時性好，同時具有掉電延時功能，保證系統掉電時完成重要數據的保存。該控制器配置了RS232、CAN、MVB(或20mA電流環)網絡接口，能夠滿足網絡傳輸、系統維護等要求。(3)本實用新型變流器控制采用矢量控制方法，進行轉矩和磁通的解耦控制，使得系統動態性能近似于直流電機的調速性能，轉矩響應好，控制精度高，保證單軌車運行時系統響應快速、運行平穩、旅客舒適度高，；系統電制動與空氣制動配合緊密，電制動退出速度可低至1km/h；完善的邏輯保護、故障記錄等保證了系統安全可靠的運行。

附圖說明

附圖1為本實用新型具體實施例主電路的原理圖。

附圖2為本實用新型牽引控制器TCU的邏輯框圖。

附圖3為本實用新型采用的矢量控制算法示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。