[發明專利]機車牽引變流器及其控制方法

在審

• 申請號: 202111641578.1
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114362561A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 趙芳;于森林;王曉妮;詹哲軍;鄭慧麗;王天博;張瀚宸
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: H02M7/155
• 分類號: H02M7/155;H02M7/515;H02M5/458;H02H7/122
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;王二紅

本發明涉及機車供電系統，具體為機車牽引變流器及其控制方法。本發明為了解決現有的機車牽引變流器中存在的整流器發生故障時動力損失過大的問題，故提供了一種新型的機車牽引變流器及其控制方法。本發明通過優化主電路拓撲設計，采用共母線的四象限供電方式，使得整流器和逆變器均具有自動投入、切除功能，同時減少了預充電電阻的使用個數，并且保證了整流故障造成的動力損失最小，大大提高了牽引系統可靠性和靈活性。

技術領域

本發明涉及機車牽引系統，具體為機車牽引變流器及其控制方法。

背景技術

在我國傳統的機車牽引變流器多采用兩整兩逆的匹配模式，這種匹配模式主要存在如下缺點：首先，當一個整流器出現故障時，為防止故障擴大，需將兩個整流器同時切除，故而導致逆變器在沒有故障工況下也被切除，動力損失較大，大大影響機車牽引變流器運行的可靠性和經濟性；其次，在主拓撲電路中使用的預充電電阻較多，占用空間較大。

發明內容

本發明為了解決傳統的機車牽引變流器的動力損失較大的問題，故提供了一種新型的機車牽引變流器及其控制方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：

機車牽引變流器，包括牽引變壓器、多個整流器、多個逆變器，牽引變壓器的原邊通過主斷路器Q1連接弓網并有多個副邊，每個整流器均包括輸入組件、由四個IGBT組成的H型整流單元以及由一個輸出斷路器構成的輸出組件，輸入組件位于對應的整流單元的輸入端與牽引變壓器的副邊之間，輸入組件為具有預充電功能的輸入組件或不具有預充電功能的輸入組件，多個輸入組件中至少有一個為具有預充電功能的輸入組件，具有預充電功能的輸入組件包括預充電電阻、預充電接觸器以及主接觸器，預充電電阻與預充電接觸器串聯后再與主接觸器并聯，不具有預充電功能的輸入組件由主接觸器組成；每個逆變器均包括由六個IGBT組成的三相橋式逆變單元，整流單元的正極輸出端通過輸出組件與三相橋式逆變單元的正極輸入端連接，輸出組件與三相橋式逆變單元的正極輸入端的連接節點與三相橋式逆變單元的負極輸入端之間連接有支撐電容，多個支撐電容相互之間并聯從而形成整體的中間直流母線，三相橋式逆變單元的輸出端連接有牽引電機。

機車牽引變流器的控制方法通過控制系統實現包括如下步驟：1）主斷路器Q1斷開，控制系統上電啟動，對每個整流器中的主接觸器、預充電接觸器、輸出組件、整流單元發送閉合、斷開指令，各自進行自檢，然后通過檢測各自反饋信號以確定各自閉合、斷開狀態是否正常，當出現有器件工作不正常時，將故障器件再次進行檢測，若再次檢測仍不正常，則立即將故障上報；當檢測到各主接觸器、預充電接觸器、輸出組件工作正常時，閉合主斷路器Q1；2）檢測到主斷路器Q1閉合反饋信號正常后，進入預充電階段：將其中一個具有預充電功能的整流器中的輸出組件閉合、預充電接觸器閉合，檢測中間直流母線電壓達到牽引變壓器輸出電壓的1.1倍時，閉合連接在中間直流母線上的整流器中的主接觸器，當收到連接在中間直流母線上的整流器中的主接觸器開通的反饋信號后，斷開連接在中間直流母線上的整流器中的預充電接觸器，收到連接在中間直流母線上的整流器中的預充電接觸器斷開的反饋信號后，閉合其余整流器中的輸出組件，最后閉合其余整流器中的主接觸器，完成預充電過程；3）控制系統的預充電階段完成后，發送整流器啟動指令，將所有整流器中的整流單元同時啟動，并對各個整流單元的啟動狀態及其對應電流匹配，從而判斷各個整流單元是否正常啟動以及啟動是否完成；4）當各個整流單元啟動全部完成，中間直流母線電壓穩定建立后，啟動全部逆變單元，實現電能變換，將直流電變換為所需交流電為各自牽引電機提供電能。

本發明所產生的有益效果如下：本發明通過優化電路拓撲結構，采用共中間直流母線的供電方式，使得整流器和逆變器均具有自動投入、切除功能，同時減少了預充電電阻的使用個數，并且使得整流故障造成的動力損失最小，大大提高了機車牽引變流器的可靠性和靈活性。

附圖說明

圖1為本發明的主電路拓撲結構圖。

具體實施方式