一种电力机车的变流系统技术方案

本申请公开了一种电力机车的变流系统，包括牵引主电路和负载供电电路；负载供电电路包括电路结构相同的机车辅助负载供电电路和客车负载供电电路，各负载供电电路包括升压单元、高频逆变单元、高频隔离变压器、整流单元、中间支撑回路、逆变单元；牵引主电路包括若干个由成对的单轴电路构成的转向架主电路；成对的两个单轴电路的中间直流母线通过一对并联线并接，以便负载供电电路取电；并联线上的取电点与两个单轴电路的中间直流正母线之间分别设置有隔离开关，以便在任一单轴电路故障时断开对应的隔离开关。本申请可同时为机车辅助负载和客车负载供电，提高了变流系统的安全性与可用性，有利于设备物料的简统化、平台化应用和设备降本。用和设备降本。用和设备降本。

【技术实现步骤摘要】
一种电力机车的变流系统


[0001]本申请涉及牵引变流
，特别涉及一种电力机车的变流系统。

技术介绍

[0002]现有技术中，电力机车的辅助负载供电和客车负载供电是完全独立分开的。其中，机车辅助负载的供电从牵引电路的中间直流回路取电，经逆变变换，再经工频隔离变压器后给机车辅助负载提供三项交流电源。隔离变压器能避免前端的异常高压传递到负载，能使负载用电更加安全可靠。
[0003]而客车负载的供电一般是从牵引变压器次边独立绕组取电，经整流后给客车提供直流电源，客车端通过逆变变换，再经过隔离变压器后给客车负载供电。由此，客车负载的供电需要在牵引变压器增加绕组，并且需要单独设置一个列车供电柜，且每节客车还需要增加逆变装置。整个供电系统设备较多而分散，不利于变流装置平台化、小型化设计。
[0004]此外，也有一些对客车负载的供电如AC380V供电是通过大功率柴油发电机提供三项交流电源直接给客车端负载使用。这样也存在运用成本高、环境污染大、占用体积大等缺点，而且大部分AC380V列车需要加挂空调发电车，发电车更加需要占用一节列车编组位置，并需要专人维护，导致设备和人力成本都较高。
[0005]由此可见，现有技术中辅助负载供电和客车负载供电独立分开的模式，造成了整个供电系统设备的体积和重量较大，不仅不利于小型化与轻量化发展，而且耗费较多设备和人力成本。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种电力机车的变流系统，以便有效改善系统的电路结构设计，实现产品物料的简统化和轻量化，降低设备硬件成本与人力成本。
[0007]为解决上述技术问题，一方面，本申请公开了一种电力机车的变流系统，包括为牵引电机供电的牵引主电路以及为负载供电的负载供电电路；
[0008]所述牵引主电路包括若干个结构相同的转向架主电路；每个所述转向架主电路包括成对的两个结构相同的单轴电路；其中，成对的两个所述单轴电路的中间直流母线通过一对并联线并接，以便机车辅助负载供电电路和客车负载供电电路均从所述并联线上取电；成对的两个所述单轴电路的中间直流正母线与其并联线上的取电点之间分别设置有隔离开关，以便在任一所述单轴电路故障时断开对应的所述隔离开关而进行电路保护；
[0009]所述机车辅助负载供电电路和所述客车负载供电电路的电路结构相同，均包括依次连接的升压单元、高频逆变单元、高频隔离变压器、整流单元、中间支撑回路、逆变单元；所述逆变单元的输出端与机车辅助负载或者客车负载连接。
[0010]可选地，每个所述单轴电路包括与牵引变压器的各副边依次连接的整流模块与逆变模块，所述逆变模块的输出端与对应的牵引电机连接。
[0011]可选地，所述逆变模块还用于：
[0012]在所述电力机车过分相区而处于制动工况下时，将所述牵引电机输出的三相交流电反向整流为直流电，以便通过所述并联线为机车辅助负载和客车负载供电。
[0013]可选地，一个所述机车辅助负载供电电路中的所述升压单元的输入端，与一个所述客车负载供电电路中的所述升压单元的输入端，串联在一对并联线上的取电点之间。
[0014]可选地，在所述机车辅助负载供电电路与所述客车负载供电电路中，所述高频隔离变压器的一次侧串联有谐振电感且并联有谐振电容，以便基于谐振实现一次侧开关元器件的零电压开通和小电流关断。
[0015]可选地，在所述机车辅助负载供电电路与所述客车负载供电电路中，所述高频隔离变压器的二次侧串联有二极管，以便实现零电流开关。
[0016]可选地，在所述机车辅助负载供电电路与所述客车负载供电电路中，所述中间支撑回路包括串联在正负直流母线之间的两个等值的均压电阻；以及分别与两个所述均压电阻并联的支撑电容；两个所述支撑电容的连接点作为负载的三相四线制供电线中的中位点。
[0017]可选地，在所述机车辅助负载供电电路与所述客车负载供电电路中，还包括连接在所述逆变单元与负载之间的滤波单元。
[0018]可选地，所述滤波单元为LLC滤波单元。
[0019]可选地，所述高频逆变单元、所述整流单元均采用全桥结构。
[0020]本申请所提供的电力机车的变流系统所具有的有益效果是：本申请中机车辅助负载供电电路和客车负载供电电路的电路结构设计相同，且都从牵引主电路的中间直流回路取电，避免了为客车负载供电电路而增设牵引变压器绕组和客车车厢的逆变装置，有利于设备物料的简统化和平台化应用，便于进行器件维护更换，极大降低了设备硬件成本与人力成本。并且，在构成一个转向架主电路的两重单轴电路之间，设置有位于中间直流回路的隔离开关，可有效防止单重故障情况下问题的进一步恶化，有效提高了电路安全性和可用性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。
[0022]图1为本申请实施例公开的一种电力机车的变流系统的电路结构图；
[0023]图2为本申请实施例公开的一种负载供电电路的电路结构图。
具体实施方式
[0024]本申请的核心在于提供一种电力机车的变流系统，以便有效改善系统的电路结构设计，实现产品物料的简统化和轻量化，降低设备硬件成本与人力成本。
[0025]为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申
请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]当前技术中，电力机车的辅助负载供电和客车负载供电是完全独立分开的。其中，机车辅助负载的供电从牵引电路的中间直流回路取电，经逆变变换，再经工频隔离变压器后给机车辅助负载提供三项交流电源。隔离变压器能避免前端的异常高压传递到负载，能使负载用电更加安全可靠。
[0027]而客车负载的供电一般是从牵引变压器次边独立绕组取电，经整流后给客车提供直流电源，客车端通过逆变变换，再经过隔离变压器后给客车负载供电。由此，客车负载的供电需要在牵引变压器增加绕组，并且需要单独设置一个列车供电柜，且每节客车还需要增加逆变装置。整个供电系统设备较多而分散，不利于变流装置平台化、小型化设计。
[0028]此外，也有一些对客车负载的供电如AC380V供电是通过大功率柴油发电机提供三项交流电源直接给客车端负载使用。这样也存在运用成本高、环境污染大、占用体积大等缺点，而且大部分AC380V列车需要加挂空调发电车，发电车更加需要占用一节列车编组位置，并需要专人维护，导致设备和人力成本都较高。
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力机车的变流系统，其特征在于，包括为牵引电机供电的牵引主电路以及为负载供电的负载供电电路；所述牵引主电路包括若干个结构相同的转向架主电路；每个所述转向架主电路包括成对的两个结构相同的单轴电路；其中，成对的两个所述单轴电路的中间直流母线通过一对并联线并接，以便机车辅助负载供电电路和客车负载供电电路均从所述并联线上取电；成对的两个所述单轴电路的中间直流正母线与其并联线上的取电点之间分别设置有隔离开关，以便在任一所述单轴电路故障时断开对应的所述隔离开关而进行电路保护；所述机车辅助负载供电电路和所述客车负载供电电路的电路结构相同，均包括依次连接的升压单元、高频逆变单元、高频隔离变压器、整流单元、中间支撑回路、逆变单元；所述逆变单元的输出端与机车辅助负载或者客车负载连接。2.根据权利要求1所述的电力机车的变流系统，其特征在于，每个所述单轴电路包括与牵引变压器的各副边依次连接的整流模块与逆变模块，所述逆变模块的输出端与对应的牵引电机连接。3.根据权利要求2所述的电力机车的变流系统，其特征在于，所述逆变模块还用于：在所述电力机车过分相区而处于制动工况下时，将所述牵引电机输出的三相交流电反向整流为直流电，以便通过所述并联线为机车辅助负载和客车负载供电。4.根据权利要求1所述的电力机车的变流系统，其特征在于，一个所述机车辅助负载供电电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭自坚，范斌，林珍君，陈湘，冯秋实，姜星友，吴靓斌，游俊南，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：