[發明專利]永磁直驅牽引傳動系統及方法

在審

• 申請號: 201711026849.6
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107696872A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 張愛平;梁汝軍;章義;李軍;楊凡;張潛;葛蓮
• 申請（專利權）人: 中車南京浦鎮車輛有限公司
• 主分類號: B60L9/00
• 分類號: B60L9/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 張艷

技術領域

本發明涉及永磁直驅牽引傳動系統及方法，屬于軌道交通車輛牽引傳動系統技術領域。

背景技術

牽引傳動系統為軌道交通系統中最為關鍵的子系統之一。牽引傳動系統為軌道交通車輛提供牽引力和電制動力，且牽引傳動系統設備較多，因此牽引傳動系統的輕量化、節能、降噪設計對車輛的正常運營至關重要。

牽引傳動系統通過牽引逆變器為永磁直驅同步牽引電機提供驅動電源，永磁直驅同步牽引電機安裝在車輛轉向架上，通過傳動裝置齒輪箱驅動車軸傳動，驅動列車的前進。

目前的牽引傳動系統多為異步永磁直驅同步牽引電機或非直驅式永磁同步永磁直驅同步牽引電機，包括高壓箱、采用大功率IGBT模塊的牽引逆變器、制動電阻、傳動裝置齒輪箱、聯軸節等。

現有的牽引傳動系統多為異步永磁直驅同步牽引電機或非直驅式同步永磁直驅同步牽引電機，牽引逆變模塊采用大功率IGBT模塊，傳動裝置采用齒輪箱。由于采用異步永磁直驅同步牽引電機，電機轉軸自帶冷卻風扇，電機運行時噪聲大；非直驅式同步永磁直驅同步牽引電機采用水冷，需額外增加單獨的水冷裝置，增加整車重量；牽引逆變模塊采用大功率IGBT模塊，其開關頻率較低，電磁噪音高，損耗較大；采用齒輪箱傳動，有一定的傳動損耗。

現有牽引傳動系統采用異步永磁直驅同步牽引電機，電機轉軸自帶冷卻風扇，電機運行噪聲大；采用非直驅式永磁同步永磁直驅同步牽引電機，需額外增加單獨的水冷裝置，增加整車重量，增加能耗。

牽引逆變模塊采用大功率IGBT模塊，其開關頻率較低，電磁噪音高，損耗較大。

傳動裝置采用齒輪箱，有一定的傳動損耗。

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明公開了一種永磁直驅牽引傳動系統及方法，其具體技術方案如下：

永磁直驅牽引傳動系統，該牽引傳動系統用于驅動列車中的動車，該牽引傳動系統能夠同時驅動兩個動車，

該牽引傳動系統包括接觸網、受電弓、高壓箱、牽引逆變器、永磁直驅同步牽引電機、接地裝置和軌道，

所述接觸網通過高壓供電系統連接變電站，所述接觸網、受電弓、高壓箱、牽引逆變器、永磁直驅同步牽引電機、接地裝置和軌道與變電站串聯，形成完整的供電回路，

所述接觸網接受來自變電站的供電，接觸網通過受電弓將高壓電傳遞給高壓箱，高壓箱將高壓電分配到兩個牽引逆變器和一個輔助逆變器，兩個所述牽引逆變器驅動連接對應的兩個動車的永磁直驅同步牽引電機，同時驅動兩個動車，

來自高壓箱的高壓電通過牽引逆變器以三相供電的形式給永磁直驅同步牽引電機供電，

所述永磁直驅同步牽引電機運行時將動能轉化為電能，通過牽引逆變器反饋至供電接觸網或軌道，給線路上運行的其他車輛使用，不能被吸收的能量通過制動電阻消耗。

所述牽引逆變器內設置有斬波模塊、控制模塊、碳化硅逆變模塊、正弦濾波器和三相隔離接觸器，所述斬波模塊與制動電阻連接，斬波模塊連接控制模塊，所述控制模塊同時連接碳化硅逆變模塊、正弦濾波器和三相隔離接觸器，所述碳化硅逆變模塊、正弦濾波器和三相隔離接觸器依次連接。

所述受電弓連接有用于過壓保護的避雷器。

所述永磁直驅同步牽引電機采用自然風冷的冷卻方式。

所述正弦濾波器連接在牽引逆變器的電路輸出口，牽引逆變器采用內部水冷的方式冷卻。

所述永磁直驅同步牽引電機的轉子與車軸采用抱軸安裝連接。

永磁直驅牽引傳動方法，包括以下操作步驟：

步驟1：給高壓箱供應高壓電；

步驟2：高壓箱將高壓電分配到兩個牽引逆變器和一個輔助逆變器；

步驟3：牽引逆變器通過碳化硅逆變器輸出三相交流電；

步驟4：三相交流電通過正弦濾波器濾波成標準的正弦波；

步驟5：正弦波通過三相隔離接觸器后，輸出給永磁直驅同步牽引電機，永磁直驅同步牽引電機驅動列車前進；

步驟6：永磁直驅同步牽引電機將動能轉換成電能，并經過牽引逆變器電制動，然后，電能依次反饋給高壓箱、受電弓和接觸網，或者作用于軌道，給軌道上的其他動車供電。

本發明的有益效果是：

本發明中牽引逆變器利用碳化硅逆變器模塊，開關頻率高，降低了電磁噪聲，降低了開關損耗，采用內部水冷，并且在逆變器電路輸出口連有正弦濾波器，使永磁直驅同步牽引電機比非正弦波供電的更高效，還可以顯著降低在永磁直驅同步牽引電機和逆變器之間的電纜的電磁輻射。