[發明專利]永磁同步電機牽引系統

在審

• 申請號: 201710385308.6
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN108964524A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 侯曉軍;王雨琦
• 申請（專利權）人: 西安中車永電捷通電氣有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P25/022;B60L15/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 李小波;黃健

本發明提供一種永磁同步電機牽引系統，在軌道交通領域應用過程中，當需要封鎖IGBT脈沖，進行逆變單元斷電惰行時，斷開系統重投單元中的第一三相接觸器和第二三相接觸器。需要重投入時，如果永磁同步電機處于低速運轉下，可以直接投入第一三相接觸器，進行重新投入，第二三相接觸器不動作，保持斷開狀態；如果永磁同步電機處于高速運轉下，可以投入第二三相接觸器，電機定子通過第二三相接觸器每相串聯的電阻限流和分壓，或者通過第二三相接觸器每相串聯的電感減緩電流上升速率，增加電路時間常數，從而抑制重投入瞬間，電機定子電流和直流側母線電壓上升過快導致過流或過壓故障。

技術領域

本發明涉及電機驅動與控制技術，尤其涉及一種永磁同步電機(PermanentMagnetic Synchronous Machine，PMSM)牽引系統。

背景技術

近年來，國家大力推進“節能減排、綠色出行”的相關政策。電力牽引系統的效率提高，能夠有效地節約能耗。永磁同步電機相比于異步電機，不需要額外消耗勵磁電流，因此，采用永磁同步電機的牽引系統能夠實現高效節能、高能量密度的要求。并且由于永磁同步電機轉子不通過電流，轉子自身不產生熱量，所以永磁同步電機可以實現全封閉式設計。良好的防塵和散熱性能，使永磁同步電機牽引系統能夠實現輕量化以及更低的全壽命周期成本。

永磁同步電機牽引系統越來越多地應用于軌道交通領域。圖1為軌道交通車輛牽引變流器拓撲示意圖，如圖1所示，U_dc為直流母線電壓；斬波單元由斬波絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)模塊和斬波電阻R₁組成，用于抑制母線電壓抬升；FC為直流側支撐電容，用于穩定直流側電壓；逆變單元由IGBT模塊構成，其中IGBT模塊包括開關管及其內部集成反并聯二極管，逆變單元通過脈沖寬度調制(Pulse WidthModulation，PWM)控制方式完成對電機的調速。

軌道交通車輛在實際線路站點間運行時，其工況一般會經歷牽引-惰行-制動(或再牽引)，其中惰行工況是指牽引電機輸出轉矩為零，依靠車輛慣性運行。永磁同步電機牽引系統普遍在逆變單元與永磁同步電機之間，接入三相接觸器，在正常情況下不封鎖逆變單元，通過控制使電機輸出轉矩為零(逆變單元不斷電)，進入惰行；在故障情況需要封鎖逆變單元時，斷開三相接觸器(逆變單元斷電)，進入惰行工況。但在牽引系統故障解除，需要結束惰行工況時，閉合三相接觸器瞬間，會產生較大的回饋電流，引起過流故障，嚴重時會損壞IGBT，而且母線電壓也會被抬升，如果控制不及時，會引起系統過壓，影響其他設備正常工作，嚴重時損壞支撐電容。

發明內容

本發明實施例提供一種永磁同步電機牽引系統，其目的在于解決軌道交通永磁同步電機牽引系統高速下斷電-再重投問題。

本發明實施例提供的永磁同步電機牽引系統，包括依次并聯的斬波單元、支撐電容和逆變單元，同時該系統還包括重投單元，所述重投單元包括：所述逆變單元與永磁同步電機之間連接的第一三相接觸器，以及與所述第一三相接觸器并聯的第二三相接觸器，所述第二三相接觸器的每相串聯電阻或電感。

在本發明的一實施例中，上述斬波單元與直流母線電壓的輸入端之間連接有直流濾波電抗器。

在本發明的一實施例中，上述斬波單元包括第一IGBT模塊和斬波電阻。

在本發明的一實施例中，上述逆變單元為包括多個第二IGBT模塊的兩電平逆變單元或三電平逆變單元。