[發(fā)明專利]一種全控型整流電路

在審

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• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN107888097A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 李華;唐邕浦;彭自堅;李自然;李玉鵬;賓川;劉燦;蔡杰;鄭勇;黃慶
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 任重,馮振寧

技術領域

本發(fā)明涉及列車供電系統(tǒng)領域，更具體地，涉及一種全控型整流電路。

背景技術

列車供電系統(tǒng)主要應用于鐵路客運列車的供電。我國鐵路客運列車供電一般由機車將電網輸入的交流電整流成直流，并向客運列車各個車廂提供DC600V的直流供電電壓，各車廂再將該直流電壓轉變成所需的電能形式。

國內現(xiàn)有的列車供電系統(tǒng)的整流電路普遍采用晶閘管單相半控整流方式實現(xiàn)輸入交流電與輸出直流電的轉換。晶閘管是一種半控型功率半導體器件，整流電路采用晶閘管組成整流橋臂。由于晶閘管整流電路的固有特性決定了輸入端的交流電壓和電流難以實現(xiàn)相位同步，因此晶閘管整流電路功率因數(shù)不高，對輸入端交流電網的諧波污染較大。

發(fā)明內容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術所述的晶閘管整流電路功率因數(shù)不高、對輸入端交流電網的諧波污染較大的缺陷，提供一種全控型整流電路，能夠提高輸入端的功率因數(shù)，減小列車供電設備對電網的諧波污染。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：

一種全控型整流電路，包括交流電源、儲能及諧振電感L1、全控型整流橋，所述全控型整流橋包括四個IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），分別記為T1、T2、T3、T4，T1的發(fā)射極與T2的集電極連接并作為全控型整流橋的第一輸入端，T3的發(fā)射極與T4的集電極連接并作為全控型整流橋的第二輸入端，T1的集電極和T3的集電極連接并作為全控型整流橋的正極輸出端，T2的發(fā)射極和T4的發(fā)射極連接并作為全控型整流橋的負極輸出端；交流電源的一端、儲能及諧振電感L1、全控型整流橋的第一輸入端依次電連接，交流電源的另一端接全控型整流橋的第二輸入端，全控型整流橋的正極輸出端和負極輸出端分別接負載的正極和負極。

IGBT是全控型功率半導體器件，具有飽和壓降底、驅動功率小、開關速度快、優(yōu)點，與晶閘管整流電路相比，IGBT整流電路工作頻率高，控制精度好。

在一種優(yōu)選的方案中，所述全控型整流電路還包括支撐及濾波電容C1，支撐及濾波電容C1接在全控型整流橋的正極輸出端和負極輸出端之間。傳統(tǒng)整流電路的直流輸出端通過串聯(lián)平波電抗器進行濾波，平波電抗器的體積較大；本發(fā)明通過全控型整流橋和直流輸出端的支撐及濾波電容C1實現(xiàn)濾波功能，減小了輸出端的直流紋波因數(shù)，省去了直流輸出端的平波電抗器，可減小列車供電設備體積，實現(xiàn)輕量化。

在一種優(yōu)選的方案中，所述全控型整流電路還包括串聯(lián)于儲能及諧振電感L1和全控型整流橋第一輸入端之間的預充電電路，預充電電路包括充電接觸器KM1、充電電阻R1、短接接觸器KM2，充電接觸器KM1與充電電阻R1串聯(lián)后與短接接觸器KM2并聯(lián)。

在一種優(yōu)選的方案中，所述充電電阻R1的阻值為0.2~1.2Ω。當充電電阻R1電阻值與客車用電負載電阻相匹配，即在0.2Ω~1.2Ω范圍內時，預充電啟動電路可實現(xiàn)帶負載軟啟動功能，支撐及濾波電容C1兩端電壓的緩慢上升從而使負載兩端電壓的同步緩慢上升，即實現(xiàn)帶負載軟啟動，減小負載投入過程中的電壓電流沖擊。

在一種優(yōu)選的方案中，所述全控型整流電路還包括直流輸出隔離電路，直流輸出隔離電路包括串聯(lián)在全控型整流橋正極輸出端和負載正極之間的接觸器KM3以及串聯(lián)在全控型整流橋負極輸出端和負載負極之間的接觸器KM4。

在一種優(yōu)選的方案中，所述全控型整流電路還包括接地檢測電路，接地檢測電路包括電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電流傳感器U2和電壓傳感器VH3，電阻R3的一端接全控型整流橋正極輸出端，電阻R3的另一端通過電阻R4接全控型整流橋負極輸出端，電阻R3的另一端、電阻R5、電阻R7的一端依次連接，電阻R7的另一端通過一接觸器KM5接地，電阻R6與電阻R5并聯(lián)，電流傳感器U2與電阻R7并聯(lián)，電壓傳感器VH3的一端接電阻R3的一端，電壓傳感器VH3的另一端接電阻R7的另一端。

當與接地檢測電路連接的兩個測量點任何一個接地時，電流傳感器U2、電壓傳感器VH3檢測到異常信號，并向控制單元反饋，控制單元可停止全控整流電路工作。

在一種優(yōu)選的方案中，所述全控型整流電路還包括信號檢測裝置，信號檢測裝置包括同步變壓器TBK1、電流傳感器LH1和電壓傳感器VH1，同步變壓器TBK1與交流電源連接，電流傳感器LH1串聯(lián)在交流電源的另一端和全控型整流橋第二輸入端之間，電壓傳感器VH1連接全控型整流橋的正極輸出端和負極輸出端。