[实用新型]跨座式单轨列车牵引变流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种牵引变流器装置，具体的说，涉及一种跨座式单轨列车的牵引变流器。

背景技术

牵引变流器对牵引电动机起控制和调节作用，从而控制列车的运行，是列车上最关键的设备之一。目前，城市轨道交通已成为我国交通发展的主流，跨座式单轨列车具有线路占地面积小、爬坡能力强、通过曲线半径小、建设费用低、噪音小等诸多优点，尤其适用于山地等地形结构复杂的城市，我国重庆二号线已经建成跨座式单轨列车并成功运营多年，但是原车牵引系统采用国外技术，一旦牵引系统出现故障时，维修困难，需要联系国外原厂维修，费时费力，若出现损坏不能使用，需要重新购买，使用成本高，且不能及时更换，浪费时间。而国内现有的牵引变流器由于性能参数、接口、稳定性等各方面不能匹配，故障率高，不能取代国外产品。

实用新型内容

本实用新型针对现有城市单轨列车用牵引变流器存在的上述不足，提供了一种牵引及制动可靠、控制精度高、功率模块故障率低的跨座式单轨列车牵引变流器，该变流器还能够进行行防滑、冲动限制控制，并具有故障诊断和导向安全、网络等功能。

本实用新型的技术方案是：一种跨座式单轨列车牵引变流器，该牵引变流器包括主电路模块和控制电路，主电路模块设有预充电电路、过压保护电路、输入滤波电路和牵引逆变电路模块，其中，预充电电路为输入滤波电路预充电并限制充电电流，输入滤波电路为牵引逆变电路提供稳定的直流电压、并进行电压冲击保护和限制谐波，过压保护电路控制输入滤波电路中滤波电容上的电压，防止滤波电容上的电压过高，牵引逆变电路模块为含有IGBT功率半导体、支撑电容、导流元件、IGBT驱动及保护的功率模块，用于直流电压逆变成三相交流电，驱动牵引电机，该功率模块采用高压薄膜电容作为支撑电容、低杂散电感的复合叠层母线排作为导流元件；控制电路包括牵引控制器TCU、电流传感器和电压传感器，牵引控制器TCU分别与电流传感器和电压传感器连接，并采集电压、电流及转速信号来控制牵引逆变电路的输出和完成电路保护，电流传感器安装在牵引逆变电路模块上，实时测量变流器的输入电流和输出电流。

优选的是，牵引控制器TCU采用浮点型DSP加现场可编程门阵列FPGA架构，其中，浮点型DSP用于逻辑控制、牵引控制算法实现；现场可编程门阵列FPGA负责采集、脉冲输出、故障保护。

优选的是，浮点型DSP通过从现场可编程门阵列FPGA得到的各个信号的采集量和司机台的控制指令进行逻辑控制、牵引控制算法实现，现场可编程门阵列FPGA将DSP的计算结果生成相应的脉冲信号驱动IGBT。

优选的是，输入滤波电路为由电容FC和电感FL组成滤波回路。

优选的是，牵引逆变电路模块上还含有用于散热的热管散热器。

优选的是，该牵引变流器采用矢量控制算法，进行转矩和磁通的解耦控制，使得牵引系统动态性能近似于直流电机的调速性能。

本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型主电路采用模块化设计，减少了设备的体积和重量，其中，牵引逆变电路模块选取IGBT功率半导体技术，允许高开关频率的控制，且采用低杂散电感的复合叠层母线排，减小了IGBT关断时回路杂散电感在较高的di/dt作用下产生的电压过冲，从而有效降低了IGBT损坏的几率，提高了系统可靠性；且牵引逆变电路模块采用热管散热器，保证散热效果的同时，还可以做到几乎终生免维护。(2)本实用新型采用实时性、可靠性和可维护性好的牵引控制器TCU，该控制器采用浮点型DSP加现场可编程门阵列FPGA架构，系统灵活性高，实时性好，同时具有掉电延时功能，保证系统掉电时完成重要数据的保存。该控制器配置了RS232、CAN、MVB(或20mA电流环)网络接口，能够满足网络传输、系统维护等要求。(3)本实用新型变流器控制采用矢量控制方法，进行转矩和磁通的解耦控制，使得系统动态性能近似于直流电机的调速性能，转矩响应好，控制精度高，保证单轨车运行时系统响应快速、运行平稳、旅客舒适度高，；系统电制动与空气制动配合紧密，电制动退出速度可低至1km/h；完善的逻辑保护、故障记录等保证了系统安全可靠的运行。

附图说明

附图1为本实用新型具体实施例主电路的原理图。

附图2为本实用新型牵引控制器TCU的逻辑框图。

附图3为本实用新型采用的矢量控制算法示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明。