[發明專利]一種高速列車應急自走行系統的AC380V電路拓撲結構

在審

• 申請號: 202011515415.4
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112265451A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 宋文勝;鄧亞茹;鐘鳴;尹帥;余彬;馮曉云;王青元
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60L50/60
• 分類號: B60L50/60;B60L50/53;B60L1/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發明公開了一種高速列車應急自走行系統的AC380V電路拓撲結構，包括主牽引逆變器、牽引電機、輔助變流器、工頻變壓器、雙向充電機、動力電池、及蓄電池，其中輔助變流器采用三相逆變器，雙向充電機包括前級三相整流電路和后級雙向直?直變換電路，后級雙向直?直變換電路包括兩個及以上結構對稱的級聯雙有源全橋隔離變換器。本發明通過采用多模塊級聯直?直變換器拓撲結構代替傳統雙向充電機中的后級直?直變換電路，能有效地減小應急自走行系統的體積和重量，提高系統的能量密度和工作效率。

技術領域

本發明涉及應急自走行系統拓撲技術領域，具體涉及一種高速列車應急自走行系統的AC380V電路拓撲結構。

背景技術

我國高鐵經歷了引進-消化-再創新的發展歷程，已經成為世界上規模最大、運行環境最復雜、列車數量最多的國家。在列車運行的過程中，由于各類設備故障會導致接觸網斷電，高速列車停止運行。如果無法及時恢復列車的供電，將會影響鐵路交通的運營秩序，甚至威脅乘客的安全，因此，為維護鐵路的日常運營安全，高速列車應急自走行系統顯得尤為重要。

原有的應急自走行系統實在傳統的工頻隔離變壓器后增加了雙向充電機、動力電池等相應的設備。其中，雙向充電機是通過兩個AC/DC模塊從380VAC交流母線取電；后級采用了直-直變換電路實現電壓等級變換。列車正常運行時，牽引供電系統為列車的運行提供所需能源，當發生故障時，動力電池通過為牽引電機和列車用電設備供電，維持列車內通風、照明等系統的正常運轉，并使高速列車低速運行至安全停靠點。

現有的應急自走行系統僅能滿足列車安全運行的基本要求，由于系統拓撲并未進行優化，存在功率傳輸損耗大、功率密度低等問題，嚴重影響了列車的電能轉換效率，造成了較大的資源浪費。

發明內容

針對現有應急自走行系統在工作過程中傳輸損耗較大和系統效率較低等問題，本發明提供了一種高速列車應急自走行系統的AC380V電路拓撲結構，以實現提高系統的工作效率及功率密度。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種高速列車應急自走行系統的AC380V電路拓撲結構，包括主牽引逆變器、牽引電機、輔助變流器、工頻變壓器、雙向充電機、動力電池、及蓄電池；

所述主牽引逆變器和輔助變流器的輸入端共同連接在第一直流母線上，所述主牽引逆變器的輸出端連接牽引電機；

所述輔助變流器的輸出端通過工頻變壓器與高速列車交流用電設備的輸入端連接，并連接在第一交流母線上；

所述雙向充電機的輸入端連接在第一交流母線上，其輸出端與動力電池和蓄電池的輸入端連接，并通過第二直流母線與高速列車直流設備的輸入端連接。

進一步地，所述輔助變流器采用三相逆變器，所述三相逆變器的輸入端連接在第一直流母線上，其輸出端與工頻變壓器的輸入端連接。

進一步地，所述三相逆變器包括開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4、開關管Q5、開關管Q6，所述開關管Q1、開關管Q2和開關管Q3的漏極均連接正輸入端，所述開關管Q4、開關管Q5、開關管Q6的源極均連接負輸入端，所述開關管Q1的源極與開關管Q4的漏極連接且連接端經過電感L1與三相輸出端1連接，所述開關管Q2的源極與開關管Q5的漏極連接且連接端經過電感L2與三相輸出端2連接，所述開關管Q3的源極與開關管Q6的漏極連接且連接端經過電感L3與三相輸出端3連接。

進一步地，所述雙向充電機包括前級三相整流電路和后級雙向直-直變換電路，其中后級雙向直-直變換電路包括兩個及以上結構對稱的級聯雙有源全橋隔離變換器。