[发明专利]一种动车用永磁同步电机牵引变流器主电路

说明书

技术领域

本发明涉及动车组的牵引变流装置，具体为一种动车用永磁同步电机牵引变流器主电路。

背景技术

高速动车近年来得到了蓬勃迅猛的发展，牵引变流器是高速动车的重要组成部分。牵引变流器输出三相交流电以驱动高速动车内的牵引电机运行，从而驱动动车的运行。永磁同步电机以其高功率密度、快响应、低损耗等优点在各行业得到了广泛的应用，并且已经应用到了轨道交通领域中。现有控制永磁同步电机的变流器主电路多采用3相桥臂控制1台永磁同步电机，控制4台电机需要12桥臂，24个IGBT。造成变流器发热量大，热损耗高，成本高。

发明内容

本发明为了优化现有控制永磁同步电机的变流器发热量大、热损耗高、成本高的问题，提供了一种动车用永磁同步电机牵引变流器主电路。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种动车用永磁同步电机牵引变流器主电路，包括第一输入电压电流缓冲电路、第二输入电压电流缓冲电路、第一个四象限整流器、第二个四象限整流器、二次滤波电路、电压传感器、支撑电容、第一斩波电路、第二斩波电路、第一逆变器、第二逆变器、第一接触器电路和第二接触器电路；第一输入电压电流缓冲电路的输入端和牵引变压器二次侧第一输出绕组一端连接，第一输入电压电流缓冲电路的输出端和第一个四象限整流器的一输入端连接，牵引变压器二次侧第一输出绕组的另一端和第一个四象限整流器的另一输入端连接，第二输入电压电流缓冲电路的输入端和牵引变压器二次侧第二输出绕组一端连接，第二输入电压电流缓冲电路的输出端和第二个四象限整流器的一输入端连接，牵引变压器二次侧第二输出绕组的另一端和第二个四象限整流器的另一输入端连接，第一个四象限整流器和第二个四象限整流器的正输出端互连且连接到母线VDC+，负输出端互连且连接到母线VDC-；二次滤波电路、电压传感器和支撑电容分别连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第一斩波电路和第一逆变器分别连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第二斩波电路和第二逆变器分别连接在母线VDC+和母线VDC-之间，第一逆变器有U1、U2、V1、V2、W五路输出，包含5个IGBT桥臂，第二逆变器有U3、U4、V3、V4、W2五路输出，包含5个IGBT桥臂，第一逆变器通过第一接触器电路和电机motor1和电机motor2连接，第二逆变器通过第二接触器电路和电机motor3和电机motor4连接。

本电路中输入电压电流缓冲电路能保证变流器在初始上电时，di/dt不至于过大，减小器件的损坏；四象限整流器采用两台级联方式，通过移相角的控制，两台整流器的输入电流高次谐波的波峰和波谷正好错开，使电流的高次谐波相互抵消一部分。母线电压环节上采用了二次滤波电路，滤除了母线上电流谐波，尤其是二次谐波，即100Hz频率的谐波，在母线电压环节上的连接支撑电容，减少了母线电压上的纹波；母线电压上的斩波电路在一定的工况下开通，使得斩波电路上的电阻消耗一部分母线电压的能量，从而稳定住母线电压；两组逆变器并联在母线电压上，每组逆变器驱动两个永磁同步电机。每组逆变器由5个IGBT桥臂组成，这5个桥臂各有2个分别连接两台电机，1个桥臂为两个电机所共用；本发明可以用20个IGBT，10桥臂控制4台永磁同步电机，节约了IGBT的数量,不光降低了成本，而且还降低了IGBT的总损耗，减少了变流器内部的发热。

上述的一种动车用永磁同步电机牵引变流器主电路，第一输入电压电流缓冲电路包括第一开关K1、第二开关K2和第一电阻R1，第一开关K1的一端和第二开关K2的一端连接且作为输入端，第一开关K1的另一端通过第一电阻R1和第二开关K2的另一端连接，第二开关K2的另一端作为输出端；第二输入电压电流缓冲电路包括第三开关K3。

上述的一种动车用永磁同步电机牵引变流器主电路，二次滤波电路包括第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1和第一电感L1串接后连接在母线VDC+和母线VDC-之间。