[发明专利]机车牵引电传动系统及其控制方法

说明书

本发明涉及机车供电系统，具体为机车牵引电传动系统及其控制方法。本发明为了解决现有的机车牵引电传动系统中存在的整流器发生故障时动力损失过大的问题，故提供了一种新型的机车牵引电传动系统及其控制方法。本发明通过优化主电路拓扑设计，采用共母线的四象限供电方式，使得整流器和逆变器均具有自动投入、切除功能，同时减少了预充电电阻的使用个数，省去了主接触器和预充电接触器，将其使用IGBT进行替代，集成在整流单元中，缩小了变流器的体积，并且保证了四象限整流故障造成的动力损失最小，大大提高了牵引系统可靠性和灵活性。

技术领域

本发明涉及机车供电系统，具体为机车牵引电传动系统及其控制方法。

背景技术

机车牵引电传动系统包括牵引系统、辅助系统和列车供电系统。在我国传统的机车牵引电传动系统多采用两整两逆的匹配模式，这种匹配模式主要存在如下缺点：首先，当一个四象限整流器出现故障时，为防止故障扩大，需将两个整流器同时切除，故而导致逆变器在没有故障工况下也被切除，动力损失较大，大大影响机车牵引电传动系统运行的可靠性和经济性；其次，在主拓扑电路中使用的预充电接触器、主接触器、预充电电阻较多，占用空间较大，集成度相对较低；另外，辅助系统通常采用牵引系统中一个变流器的中间母线取电，当一个变流器出现整流故障时，就容易造成辅助系统停机，从而导致整个机车牵引电传动系统的故障扩大。

发明内容

本发明为了解决背景技术中存在的上述缺陷的问题，故提供了一种新型的机车牵引电传动系统及其控制方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

机车牵引电传动系统，包括牵引变压器、牵引系统、辅助系统以及列车供电系统，牵引变压器的原边通过主断路器Q1连接弓网并有多个副边，牵引系统从牵引变压器副边取电；

牵引系统包括多个牵引整流器、多个牵引逆变器以及多个牵引电机；每个牵引整流器均包括输入组件、由四个IGBT组成的H型牵引整流单元以及由一个整流IGBT或多个整流IGBT串联组成的整流电子连接器，输入组件位于对应的牵引整流单元的输入端与牵引变压器的副边之间，输入组件为具有预充电功能的输入组件或不具有预充电功能的输入组件，多个输入组件中至少有一个为具有预充电功能的输入组件，具有预充电功能的输入组件包括预充电电阻、输入IGBT，输入IGBT为两个且分别为第一输入IGBT、第二输入IGBT，预充电电阻与第一输入IGBT串联后再与第二输入IGBT并联，不具有预充电功能的输入组件由第二输入IGBT组成；每个牵引逆变器均包括由一个逆变IGBT或多个逆变IGBT串联组成的逆变电子连接器以及由六个IGBT组成的牵引三相桥式逆变单元，牵引整流单元的正极输出端通过依次串联的整流电子连接器、逆变电子连接器与牵引三相桥式逆变单元的正极输入端连接，逆变 IGBT的续流二极管的阴极与整流IGBT的续流二极管的阳极连接且其连接节点与牵引三相桥式逆变单元的负极输入端之间连接有支撑电容，多个支撑电容相互之间并联从而形成整体的中间直流母线，牵引三相桥式逆变单元的输出端连接有牵引电机；

列车供电系统的输入端与中间直流母线连接，同时将高压的中间直流电变换为低压的直流电，列车供电系统的输出端通过列供断路器Q2连接至列车供电负载；

辅助系统包括辅助三相逆变器、辅助电机，辅助三相逆变器的正极输入端通过由一个辅助IGBT或多个辅助IGBT串联组成的辅助单相电子连接器与列车供电系统的正极输出端连接，辅助三相逆变器的负极输入端与列车供电系统的负极输出端连接，辅助三相逆变器的三相输出端连接于辅助电机。