一種機(jī)車的列車供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其包括：列車變壓器，二次側(cè)列供繞組感應(yīng)出交流；四象限整流裝置，將列車變壓器次邊列供繞組交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，供給列車使用；逆變裝置，用來將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷?，供列車上的?fù)載使用。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、能夠?qū)崿F(xiàn)降低諧波、提高功率因數(shù)等優(yōu)點。
【專利說明】
一種機(jī)車的列車供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要涉及到軌道交通領(lǐng)域，特指一種適用于機(jī)車的列車供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]列車供電裝置的半控橋整流調(diào)壓技術(shù)主要以HXD3C、HXD1D、HXD3D等交直電力機(jī)車為代表，目前在線運(yùn)行機(jī)車達(dá)1000多臺。交直型電力機(jī)車列車供電裝置在原理上大同小異，都是一個集中式供電控制系統(tǒng)控制和獨(dú)立供電回路。各種不同的供電裝置差別僅在于結(jié)構(gòu)、整流器件和接口方面不同。
[0003]以目前HXD3C電力機(jī)車使用的TPZ30型列車供電控制裝置為例，描述以往交直型電力機(jī)車相控整流的列車供電裝置的技術(shù)方案，其主電路原理圖如圖1所示。圖中的主電路為典型的單相半控橋整流，KM為真空接觸器，F(xiàn)U為快速熔斷器，V1/V2為整流二極管，V3/V4為整流晶閘管，L為平波電抗器，(:為電容，SV1/SV2為電壓傳感器，R1/R2為均壓電阻，R3為接地檢測電阻。它的原理為:將a7/X7兩端的AC860V交流電壓通過V1/V2/V3/V4半控橋整流，通過SVl電壓反饋信號，調(diào)節(jié)其V3/V4晶閘管的開放角度，使其輸出穩(wěn)定在直流600V。
[0004]通過研究，上述方案存在的技術(shù)問題就在于:
(I)根據(jù)測試列供實際運(yùn)行的功率因數(shù)僅能達(dá)到0.82左右，在機(jī)車干線上產(chǎn)生了比較大的諧波，交流電流諧波分量指標(biāo)在10%以上，由于諧波較大可能需要在干線變電站裝入功補(bǔ)裝置，這樣大大增加了成本。
[0005](2)原先使用的列車供電裝置如果一旦出現(xiàn)主電路故障(如接觸器故障、快熔故障、風(fēng)機(jī)故障等)，列供將不能工作，影響了旅客列車的正常供電，嚴(yán)重時可能引起“路風(fēng)事件”。
[0006](3)由于晶閘管的固有特性，列車供電控制裝置調(diào)節(jié)周期最快也要10ms，比較緩慢，負(fù)載突切，由于調(diào)節(jié)緩慢，偶爾會出現(xiàn)過壓保護(hù)等故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、能夠?qū)崿F(xiàn)降低諧波、提高功率因數(shù)的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其包括:
列車變壓器，二次側(cè)列供繞組感應(yīng)出交流；
四象限整流裝置，將列車變壓器次邊列供繞組交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，供給列車使用；
逆變裝置，用來將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷海┝熊嚿系呢?fù)載使用。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述列車變壓器感應(yīng)出的為AC340V，所述四象限整流裝置是將AC340V轉(zhuǎn)換為DC600V，所述逆變裝置是將DC600V轉(zhuǎn)換為AC340V。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述四象限整流裝置為兩套，兩套四象限裝置布置于同一供電柜中，受同一控制系統(tǒng)控制。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述兩套四象限整流裝置中一套出現(xiàn)故障時，自動切除故障模塊，另外一套過載應(yīng)急運(yùn)行。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述四象限整流裝置采用PWM控制方式和全控型器件組成的整流電路，通過對PWM整流電路進(jìn)行控制，使其輸入電流接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因素接近于I。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，能夠提高功率因數(shù)、降低諧波，功率因數(shù)可從之前的
0.8提高到0.99，無需投入補(bǔ)償裝置進(jìn)行治理。
[0014]2、本發(fā)明的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，兩組模塊并聯(lián)，主電路如出現(xiàn)故障，自動切除隔離，可以實現(xiàn)冗余，對旅客列車供電影響較小。
[0015]3、本發(fā)明的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，提高輸出電壓的精度，降低直流輸出的紋波系數(shù)。
【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中列供相控整流方案的主電路原理示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中四象限整流裝置的電路原理示意圖。
[0019 ]圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中控制電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0020]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖2所示，本發(fā)明機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，包括
列車變壓器，二次側(cè)列供繞組感應(yīng)出交流，在本實例中為AC340V;
四象限整流裝置，將列車變壓器次邊列供繞組交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，供給列車使用;在具體應(yīng)用時，是將AC340V轉(zhuǎn)換為DC600V;
逆變裝置，位于列車上，用來將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷海┝熊嚿系目照{(diào)、熱水器大功率等負(fù)載使用。在具體應(yīng)用時，是將DC600V轉(zhuǎn)換為AC340V;
控制電路，用來控制上述部件的功能運(yùn)行。
[0022]在具體應(yīng)用時，四象限整流裝置為兩套，兩套四象限裝置布置于同一供電柜中，受同一控制系統(tǒng)控制，如其中一套出現(xiàn)故障，可以自動切除故障模塊，另外一套裝置可以過載應(yīng)急運(yùn)行。其中，四象限整流裝置采用PWM控制方式和全控型器件組成的整流電路，通過對PffM整流電路進(jìn)行控制，使其輸入電流非常接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因素接近于I。
[0023]參見圖3，為本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中四象限整流裝置的電路原理示意圖。四象限整流裝置的主電路包括電抗L1、接觸器KM1/KM2/KM5、IGBT V1/V2/V3/V4、均壓電阻R3/R4、接地檢測電阻R3、電容Cl、交流傳感器Ul、電流傳感器U3、半電壓傳感器U4、全電壓傳感器U5/U6o
[0024]以200km客運(yùn)機(jī)車為例，其軸式為2B0-B0，每列包括兩節(jié)機(jī)車。每節(jié)機(jī)車都設(shè)置了一套本發(fā)明的列車供電系統(tǒng)。列供系統(tǒng)由單獨(dú)的變壓器繞組供電，系統(tǒng)功率為2X400kW，輸出端通過列車母線并聯(lián)。
[0025]工作原理:機(jī)車升弓合主斷后，機(jī)車變壓器的二次側(cè)列供繞組感應(yīng)出大約AC340V，列供控制系統(tǒng)閉合接觸器KMl ；通過電阻Rl對主電路電容Cl充電，中間電壓達(dá)到某一數(shù)值后，接觸器KMl斷開，閉合接觸器KM2，通過目標(biāo)指令DC600V與反饋信號至直流側(cè)全電壓傳感器U5進(jìn)行比較，閉環(huán)控制四象限整流裝置通斷，實現(xiàn)直流電壓實時跟隨目標(biāo)電壓。
[0026]結(jié)合圖4，通過采用上述四象限整流裝置，本發(fā)明可實現(xiàn)以下功能:
(I)故障切除功能；
列車供主電路由二重并聯(lián)而成，某一路主電路發(fā)生嚴(yán)重故障后，系統(tǒng)自動隔離該，另外一路可以繼續(xù)正常工作，相比以前的交直型電力機(jī)車列車供電控制裝置，該功能是新增功會K。
[0027](2)邏輯判斷功能；
列車供電控制系統(tǒng)根據(jù)外部的邏輯信號，開放或者封鎖整個列車供電柜。相比以前的交直型電力機(jī)車列車供電控制裝置，由于引入了更多的邏輯信號，因此可以更好地實現(xiàn)列車供電柜的保護(hù)。
[0028](3)控整流功能；
列車供電控制系統(tǒng)根據(jù)電壓反饋信號、電流反饋信號、網(wǎng)壓同步信號進(jìn)行內(nèi)部的運(yùn)算和調(diào)節(jié)控制，產(chǎn)生相應(yīng)PffM波控制其IGBT的關(guān)斷。同時要求列車供電控制裝置具有軟啟動功能，輸出電壓上升率不大于500V/ms。
[0029](4)保護(hù)功能；
列車供電控制系統(tǒng)可實現(xiàn)直流過壓、直流過流、直流接地、過熱保護(hù)功能。
[0030](5)通訊功能；
列車供電控制系統(tǒng)通過RS485與網(wǎng)絡(luò)通訊模塊交換列車供電柜的狀態(tài)信息，如輸出電壓、輸出半電壓、輸出電流、各種開關(guān)器件的狀態(tài)信息、列車供電故障信息等。相比以前的交直型電力機(jī)車列車供電控制裝置，該裝置的通訊內(nèi)容大大增加。
[0031 ] (6)記錄診斷功能；
列車供電控制系統(tǒng)可實現(xiàn)列車供電的故障記錄和診斷。相比以前的交直型電力機(jī)車列車供電控制裝置，該裝置新增了 U盤下載程序、故障記錄、在線調(diào)試功能。
[0032]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 列車變壓器，二次側(cè)列供繞組感應(yīng)出交流； 四象限整流裝置，將列車變壓器次邊列供繞組交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，供給列車使用； 逆變裝置，用來將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷?，供列車上的?fù)載使用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述列車變壓器感應(yīng)出的為AC340V，所述四象限整流裝置是將AC340V轉(zhuǎn)換為DC600V，所述逆變裝置是將DC600V轉(zhuǎn)換為AC340V。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述四象限整流裝置為兩套，兩套四象限裝置布置于同一供電柜中，受同一控制系統(tǒng)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述兩套四象限整流裝置中一套出現(xiàn)故障時，自動切除故障模塊，另外一套過載應(yīng)急運(yùn)行。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)車的列車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述四象限整流裝置采用PffM控制方式和全控型器件組成的整流電路，通過對PWM整流電路進(jìn)行控制，使其輸入電流接近正弦波，且和輸入電壓同相位，功率因素接近于I。
【文檔編號】B61C17/00GK105946597SQ201610366794
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】林波, 忻力, 高首聰, 李小平, 郭建, 蔡杰, 劉燦, 賓川, 謝佳彬
【申請人】株洲中車時代電氣股份有限公司