一种一体化供电及多通道辅助传动系统技术方案

本发明专利技术属于轨道交通技术应用领域，公开了一种牵引系统中间母线取电的双输入的一体化供电及多通道辅助传动系统。所述一体化供电及多通道辅助传动系统，适用于两个中间母线的两个两整两逆牵引系统结构；采用牵引系统中间母线取电的辅供一体系统，整体技术方案分为列供单元和辅助单元两个单元，列供单元连接牵引系统中间母线，为后级提供需要电压等级的直流电，其后级连接充电接口和辅助单元，辅助单元为后级辅助磁阻电机提供电能变换，磁阻电机带动风机，为水泵、散热系统等提供动力。散热系统等提供动力。散热系统等提供动力。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化供电及多通道辅助传动系统


[0001]本专利技术属于轨道交通技术应用领域，公开了一种牵引系统中间母线取电的双输入的一体化供电及多通道辅助传动系统。

技术介绍

[0002]轨道交通领域变流系统分为两类，一类是牵引系统，一类是辅助传动系统；其中辅助传动系统有两种主电路拓扑结构，一种是变压器副边取电，通过整流后给辅助供电系统提供需要等级的中间电压；另一种是采用牵引系统中间母线取电形式，该形式直接从牵引系统取电，省去了单独的整流器，具有体积小，重量轻的特点，多用于对重量要求较高的动车领域。
[0003]在实际应用中通常采用IGBT等硅器件组成两电平的拓扑结构，通常情况下，两电平结构对于辅助供电系统而言开关频率较高，电磁干扰较为严重，发热量较大，要求具有较大的散热器设计，且降压斩波需要电感进行滤波，体积重量相对较大。具体来讲，现有技术所述两电平下的降压斩波列供及辅助供电系统存在以下缺点：开关频率高，电磁干扰较高，损耗较大，列供和辅助供电系统分离；辅助供电系统通常取牵引系统的一个中间母线取电，如果该组牵引系统异常，则整个辅助供电系统全部停机，导致该牵引系统整体停机，该方案可靠性和冗余性有待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种一体化供电及多通道辅助传动系统，该系统省去了降压斩波电感，在较低开关频率下即可实现两电平高开关频率下的特性同时降低了了电磁干扰的影响，具有较好的谐波特性和动态性能，具有较高的适应性和灵活性，同时该系统具有双输入特性，即对于两个两整两逆的牵引系统而言，中间母线取电方式采用两个中间母线上同时双输入取电，提高了整体系统运行的可靠性。
[0005]本专利技术采用如下技术方案来实现：一种一体化供电及多通道辅助传动系统，包括整车列车供电系统和辅助单元；整车列车供电系统由两个列供单元构成，两个列供单元的电源输入端相互独立，分别从牵引变流器两组不同的中间母线取电，输出端之间通过断路器连接，即可独立供电也可进行并联供电；两个列供单元的输出端分别给辅助单元和列车直流负载供电，辅助单元向三个风机供电；所述辅助单元包括三相逆变器、滤波回路和保护回路；辅助单元的保护回路为三相断路器组成的串并联保护柜，其由五个断路器构成，三个断路器分别串联于三个风机回路上，两个断路器并联在三个风机回路上。两个列供单元有一个损坏时，两个列供单元输出端之间的断路器闭合，由其中一个列供单元为两组负载供电。
[0006]上述技术方案采用冗余化设计的双输入设计，解决了一组牵引系统故障后导致辅助供电系统停机，导致牵引系统全部停机，导致动力损失。
[0007]进一步的，单个列供单元由四个部分构成，分别为一级保护单元、一级逆变器单
元、高频变压器单元、二级整流器单元；一级保护单元由一个二极管串联在正母线上，从牵引中间母线取电时，只能让其正向流动，而不能反向馈能。
[0008]一级逆变器单元由两个分压电阻R1、R2、电容C1、C2以及6个IGBT组成，C1、C2相串联且C1、C2容值相同，R1、R2相等且分别并联于C1、C2上；6个IGBT组成一个桥臂，其中四个IGBT串联构成外回路，另外两个IGBT串联构成内回路，内回路中两个IGBT的中点位置与分压电阻R1、R2和电容C1、C2的中点相连；内回路的中点以及外回路的中点引出作为输出点位并与高频变压器单元相连接；高频变压器单元由一个高频变压器Tr构成；二级整流器由两部分组成，一部分由4个IGBT构成的桥式电路以及电容C3、电阻R3构成的整流电路组成；另一部分由二极管串联于列供单元电源输出端正极，利用二极管对电流正向流通，反向截止，对整个列供单元进行保护。
[0009]所述二级整流器含有两种用法，在正常工况下，IGBT被当做二极管使用，只用IGBT的反向二极管，构成不控制整流的电路拓扑结构；在特殊工况下，IGBT被当做正常的开关管使用，尤其是在变压器原边电压等级较低时，二级整流器与变压器副边漏感相结合，采用升压整流的控制方式，给后级的辅助单元供电，增大了供电可靠性。
[0010]辅助单元的三相逆变器由两个串联的支撑电阻连接在二级整流器的输出端，每个支撑电阻上均并联一个支撑电容；逆变器由三个桥臂构成，每个桥臂由四个IGBT串联构成的外回路和两个IGBT串联构成的内回路组成，其中内回路中两个IGBT的中点位置与支撑电阻和支撑电容的中点相连；每个桥臂的外回路的中点为三相桥臂的输出点位，即三个中点的抽头即为三相逆变器的输出端口；输出端口后端连接有滤波回路。
[0011]辅助单元的滤波回路由分别连接在三相逆变器的三个输出端口的三个电感LA、LB、LC以及三个相互并联的电容Cf1、Cf2、 Cf3构成，其中三个电感LA、LB、LC电感值相同，电容Cf1、Cf2、 Cf3电容值相同；LA输出端与Cf1和Cf3中点连接，LB输出端与Cf1 和Cf2的中点连接，LC输出端Cf2和 Cf3的中点连接。
[0012]所述风机采用同步磁阻电机作为动力。
[0013]上述技术方案解决了如下技术问题：1、辅助列供一体化，一种主电路拓扑结构可同时给列供系统和辅助系统供电，系统更加集成化，模块化；2、采用主电路拓扑结构，在较低开关频率下，可以实现两电平高开关频率下的性能，降低了系统损耗和电磁干扰的影响；3、辅助系统采用了辅助同步磁阻电机作为风机的动力，与传统异步电机相比更加节能高效。
[0014]本专利技术技术方案带来的有益效果：1、设计了一体化供电及辅助传动系统，中间母线双向取电的辅助列供系统；2、双列供单元，可以扩展供电，提高供电可靠性；3、较低开关频率下，提高辅助单元的供电质量，风机电压具有更好的谐波特性，减少了风机损耗；4、一体化供电及辅助传动系统每一个单元均有对应的保护措施，有效避免故障扩
大及影响。
附图说明
[0015]图1牵引变流器主电路拓扑图。
[0016]图2 列供单元主电路拓扑图。
[0017]图3辅助单元主电路拓扑图。
具体实施方式
[0018]1. 本控制方法属于轨道交通技术应用领域，介绍了一种牵引系统中间母线取电的双输入的一体化供电及辅助传动系统，该系统适用于两个中间母线的两个两整两逆牵引系统结构；采用牵引系统中间母线取电的辅供一体系统，整体技术方案分为列供单元和辅助单元两个单元，列供单元连接牵引系统中间母线，为后级提供需要电压等级的直流电，其后级连接充电接口和辅助单元，辅助单元为后级辅助磁阻电机提供电能变换，磁阻电机带动风机，为水泵、散热系统等提供动力。
[0019]2．如图2所示，整车列车供电系统由两个列供单元构成，即列供单元1和列供单元2组成，两个列供电源输入端相互独立，分别从牵引变流器两组不同中间母线取电，输出端通过断路器连接，即可独立供电也可进行并联供电；当列供单元1或者列供单元2有一个损坏时，断路器闭合，由其中一个列供单元为两组负载供电，保证整车供电系统具备高可靠性；整车供电负载分为两种，一种是给辅助单元供电，另一种是直接给列车直流负载提供稳定的直流电。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化供电及多通道辅助传动系统，其特征在于，包括整车列车供电系统和辅助单元；整车列车供电系统由两个列供单元构成，两个列供单元的电源输入端相互独立，分别从牵引变流器两组不同的中间母线取电，输出端之间通过断路器连接，即可独立供电也可进行并联供电；两个列供单元的输出端分别给辅助单元和列车直流负载供电，辅助单元向三个风机供电；所述辅助单元包括三相逆变器、滤波回路和保护回路；辅助单元的保护回路为三相断路器组成的串并联保护柜，其由五个断路器构成，三个断路器分别串联于三个风机回路上，两个断路器并联在三个风机回路上。2.如权利要求1所述的一种一体化供电及多通道辅助传动系统，其特征在于，单个列供单元由四个部分构成，分别为一级保护单元、一级逆变器单元、高频变压器单元、二级整流器单元；一级保护单元由一个二极管串联在正母线上，从牵引中间母线取电时，只能让其正向流动，而不能反向馈能。3.如权利要求2所述的一种一体化供电及多通道辅助传动系统，其特征在于，一级逆变器单元由两个分压电阻R1、R2、电容C1、C2以及6个IGBT组成，C1、C2相串联且C1、C2容值相同，R1、R2相等且分别并联于C1、C2上；6个IGBT组成一个桥臂，其中四个IGBT串联构成外回路，另外两个IGBT串联构成内回路，内回路中两个IGBT的中点位置与分压电阻R1、R2和电容C1、C2的中点相连；内回路的中点以及外回路的中点引出作为输出点位与高频变压器单元连接。4.如权利要求3所述的一种一体化供电及多通道辅助传动系统，其特征在于，高频变压器单元由一个高频变压器Tr构成；二级整流器由两部分组成，一部分由4个IGBT构成的桥式电路以及电容C3、电阻R3构成的整流电路组成；另一部分由二极管串联于列供单元电源输出端正极，利用二极管对电流正向流通，反向截止，对整个列供单元进行保护。5.如权利要求4所述的一种一体化供电及多通道辅助传动系统，其特征在于，二级整流器含有两种用法，在正常工况下，IGBT被...

【专利技术属性】
技术研发人员：于森林，詹哲军，赵芳，苏鹏程，王天博，王岩，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：