[發明專利]牽引輔助變流器的預充電裝置、系統及方法

在審

• 申請號: 202210157259.1
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114421789A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 馬穎濤;劉偉志;張捷頻;趙宇;夏石沖;宋術全;程龍;王曉帆;蔣威;劉秀川;楊寧;李巖磊;王永翔;王俊;張波;楊偉君;曹宏發;趙紅衛;康晶輝
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司;北京縱橫機電科技有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司機車車輛研究所;鐵科縱橫(天津)科技發展有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/32;H02M7/537;H02M3/335;H02M3/155
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 崔博;葉明川

本申請提供了一種牽引輔助變流器的預充電裝置、系統及方法，該裝置包括：牽引輔助變流器和三相中壓交流母線；所述牽引輔助變流器包括：控制器、輸入開關模塊、隔離雙向DCDC模塊、儲能元件、高壓直流電容和中壓直流電容；所述控制器分別與所述輸入開關模塊和隔離雙向DCDC模塊連接；所述隔離雙向DCDC模塊分別與所述高壓直流電容、中壓直流電容和儲能元件連接；所述輸入開關模塊與所述高壓直流電容連接；所述三相中壓交流母線與所述中壓直流電容連接。本申請能夠減少輸入開關模塊中開關元件的電流沖擊和動作頻次，有助于提升元件壽命和減少故障率，進而能夠提高牽引變流器預充電的可靠性。

技術領域

本申請涉及車載儲能技術領域，尤其涉及一種牽引輔助變流器的預充電裝置、系統及方法。

背景技術

目前，高速動車組牽引變流器普遍采用四象限整流器加三相逆變器的交-直-交電路結構。當牽引變流器投入運行時，若牽引變流器的直流電壓初始值為0V，將交流輸入電壓經由不控整流器直接施加在直流環節電容上，會導致很大的瞬間沖擊電流，從而影響設備的安全與壽命。

因此，需要采用預充電方法，在沖擊電流受限的條件下為牽引變流器上電；通常在牽引變流器的交流輸入側安裝預充電單元，該預充電單元可以由預充電接觸器和預充電電阻串聯而成，并與主接觸器并聯連接。當牽引變流器啟動時，首先閉合預充電接觸器，交流輸入電壓經過預充電電阻對直流環節電容進行充電，實現對啟動電流的抑制，待直流電壓上升到較高水平后，閉合主接觸器，即完成整個預充電的啟動過程。

但是，預充電電阻具有發熱限制，一定時間內的充電次數有限；不同區段接觸網的電壓特性與阻抗特性差異，導致預充電過程存在離散性，很難用以辨識主電路的健康狀態；主接觸器在閉合時依然存在一定程度的電流沖擊，影響接觸器壽命。

發明內容

針對現有技術中的至少一個問題，本申請提出了一種牽引輔助變流器的預充電裝置、系統及方法，能夠減少輸入開關模塊中開關元件的電流沖擊和動作頻次，有助于提升元件壽命和減少故障率，進而能夠提高牽引變流器預充電的可靠性。

為了解決上述技術問題，本申請提供以下技術方案：

第一方面，本申請提供一種牽引輔助變流器的預充電裝置，包括：牽引輔助變流器和三相中壓交流母線；

所述牽引輔助變流器包括：控制器、輸入開關模塊、隔離雙向DCDC模塊、儲能元件、高壓直流電容和中壓直流電容；

所述控制器分別與所述輸入開關模塊和隔離雙向DCDC模塊連接；所述隔離雙向DCDC模塊分別與所述高壓直流電容、中壓直流電容和儲能元件連接；所述輸入開關模塊與所述高壓直流電容連接；所述三相中壓交流母線與所述中壓直流電容連接；其中，

所述控制器，用于根據所述儲能元件和三相中壓交流母線的狀態，確定應用所述儲能元件、三相中壓交流母線和輸入開關模塊中的一種完成對所述中壓直流電容的充電；通過調節所述隔離雙向DCDC模塊的脈沖，對所述中壓直流電容充電后得到的直流電進行升壓，以完成對所述高壓直流電容的充電；以及，控制所述輸入開關模塊，完成所述牽引輔助變流器的預充電。

進一步地，所述的牽引輔助變流器的預充電裝置，還包括：牽引變壓器和牽引電機；

所述牽引輔助變流器還包括：單相整流器、三相逆變器、非隔離雙向DCDC模塊、與該非隔離雙向DCDC模塊連接的第一開關、輔助逆變器以及與該輔助逆變器連接的第二開關；

所述輸入開關模塊一端經由所述單相整流器與所述高壓直流電容連接，另一端與所述牽引變壓器連接；所述三相逆變器一端與所述高壓直流電容連接，另一端與所述牽引電機連接；所述儲能元件與所述第一開關連接；所述中壓直流電容分別與所述非隔離雙向DCDC模塊和輔助逆變器連接；所述第二開關與所述三相中壓交流母線連接。

進一步地，所述輸入開關模塊由主接觸器與預充電模塊并聯組成；所述預充電模塊由預充電接觸器和預充電電阻串聯組成。