[实用新型]一种能量互馈式交流牵引传动试验系统

说明书

所属技术领域

本实用新型专利涉及一种能量互馈式交流牵引传动试验系统。

背景技术

在我国，交流传动技术已大量应用于交流传动机车，在产品研发、生产阶段必须对交流传动系统的变流器、变流器控制系统以及列车网络控制进行整体试验、性能测试，另外随着交传机车的大量上线运行，需要培养大批掌握交流传动技术的一线技能型人才，这一切都离不开功能齐全的交流传动试验系统与平台。

目前国内的交流传动试验平台大多采用“能量消耗式”与“能量反馈式”两种结构。“能量消耗式”虽然结构简单，但是试验过程造成了能量的大量消耗。“能量反馈式”装置采用直流电机—同步发电机负载反馈试验系统，虽然有较好的节能效果，但是机组多、调控复杂，难以稳定运行。

本实用新型专利设计了一种全新的双“变流器—电机负载”反馈的交流传动试验系统，具有结构简单、控制灵活、调试方便、能量利用率高的优点。该试验系统可用于生产厂家、研发单位对牵引传动系统进行各种试验和控制方案的研究，也可用于各院校用于交流牵引传动技术的培训。

发明内容

本实用新型专利设计的能量互馈式交流牵引传动试验系统由牵引子系统与负载子系统组成。“牵引变流器—牵引电机”构成牵引子系统，通过控制牵引变流器来调节牵引电机的输出转矩与转速。“负载变流器—负载电机”构成负载子系统，通过控制负载变流器的状态来调节负载电机的转矩，以模拟列车的负载变化。牵引电机与负载电机通过联轴背靠背对拖形式连接，通过直流侧实现牵引子系统与负载子系统的能量互馈。PWM整流器直流侧与牵引变流器、负载变流器相连接，牵引变流器交流侧与牵引电机相连接，负载变流器交流侧与负载电机相连接。

牵引变流器与负载变流器采用大功率IGBT构成的电压型调压调频（VVVF）变流器，采用PWM控制技术，控制变流器能量的双向流动。当列车在牵引工况时，三相逆变器将直流电变为电压和频率可调的三相交流电，控制牵引电机的转矩和转速，此时负载变流器工作于整流状态，提供负载的电机工作在制动发电状态，发出的电能经负载变流器整流，回馈至变流器的直流侧。当列车再生制动工况时，提供负载的电机受负载变流器控制，工作在牵引工况，此时，牵引变流器控制牵引电机工作在再生制动工况，牵引变流器将牵引电机输出的三相交流电整流成直流电，再经PWM整流器将能量反馈回电网。

下面结合附图和实施方式对本实用新型专利进一步说明。

附图说明

图1是能量互馈式交流牵引传动试验系统结构，图1中，T1为功率器件IGBT，C1、C2为滤波电容器组，L1为电抗器，R为放电电阻，rectifier为PWM整流器，converter1为牵引变流器，converter2为负载变流器，M1为牵引电机，M2为负载电机。

图2为能量互馈式交流牵引传动试验系统能量流向关系示意图。

具体实施方式

PWM整流器输出稳定的直流电压，提供互馈试验台试验时消耗的能量，当互馈试验系统再生制动使直流侧电压抬高时，PWM整流器向电网回馈能量，从而保证直流侧电压稳定。

牵引变流器（converter1）与牵引电机M1组成牵引变流子系统，通过控制牵引变流器来调节牵引电机M1的输出转矩和转速。当加速和稳态运行时，电机工作于电动状态；当减速时，电机M1工作于发电状态，向直流侧回馈能量。

负载变流器（converter2）与牵引电机M2组成负载子系统，通过控制负载变流器使牵引电机M2工作于发电状态，向直流侧回馈能量，其主要功能是通过调节异步牵引电机M2的输出转矩来模拟异步牵引电机M1的负载。

当电机M1工作于电动状态，负载变流器—负载电机M2工作于发电状态时，能量流向如图2中实线所示；当牵引变流器—牵引电机M1工作于发电状态，负载变流器—负载电机M2工作于电动状态时，能量流向如图2中虚线所示。可见，能量通过直流侧在电机之间互馈，此时电网只提供变流器工作时正常损耗的能量。当互馈试验台作再生制动时，能量从直流侧通过PWM脉冲整流器回馈电网。

无论整个牵引变流系统处于牵引工况还是处于制动工况，总有一组变流器是工作在发电工况，且发出的电能可以通过变流器的四象限控制，回馈到直流母线上。