[实用新型]一种交直电力机车传动装置及系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及交直电力机车技术领域，尤其涉及一种交直电力机车传动装置及系统。

背景技术

目前交直电力机车普遍是采用结合晶闸管相控整流调压以及电阻制动的方式，典型的如SS3B、SS4G、SS4B、SS6B、SS7D、SS7E、SS8、SS9G等交直电力机车，均是采用不等分三段半控桥整流调压技术和电阻制动技术。该类型机车简化电路如图1所示，牵引工况时，随着机车速度的增加，交直电力机车各段桥顺序投入工作，通过整流输出电压的叠加、提升来实现机车的调速运行；制动工况时，则利用直流牵引电机的可逆原理，在机车需要减速时，将机车由牵引工况转换为制动工况，此时牵引电机转换为发电机并通过轮对将列车的动能转变为电能，再通过制动电阻把电能转换为热能消耗掉。少数的如SS7、SS7C电力机车，则是采用结合“全控+半控”的二段桥整流调压以及晶闸管再生制动技术，即利用晶闸管全控桥技术使工作在逆变状态，来实现牵引电机直流电能回馈到电网。

上述交直电力机车，一方面采用晶闸管相控整流调压，功率因数低、谐波大且电能利用率不高；另一方面，采用电阻制动时会造成能量的浪费和热污染，如图2所示在纯电阻制动中，由于牵引电机的电枢电流随着机车速度的减小而减小，机车轮周制动力也随着机车的速度变化而变化，因而为了提高机车在低速运行时的轮周制动力，机车还需进行加馈制动(如图3所示)，即机车从电网中吸收电能，补足到牵引电机的电枢电流中去，以获得理想的轮周制动力和制动调速范围；上述采用晶闸管再生制动技术虽然实现了制动能量的再生利用，但由于晶闸管变流技术的固有特征，其谐波含量较大、功率因素较低，且很容易逆变失败、可靠性低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构紧凑、成本低廉、无需更改机车电路结构，且功率因数高、谐波含量小以及能耗低、热污染小的交直电力机车传动装置及系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种交直电力机车传动装置，其特征在于包括相互连接的双向变流模块以及双向斩波模块，所述双向变流模块当牵引工况时接入交流电源转换为直流电，经所述双向斩波模块斩波降压为所需直流电后提供给直流牵引电机，以及所述双向斩波模块当制动工况时接收直流牵引电机产生的制动能量进行斩波升压，升压后直流电经所述双向变流模块转换为交流电回馈至电网。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述双向变流模块为基于IGBT的四象限变流器，当牵引工况时，所述四象限变流器为整流模式；当制动工况时，所述四象限变流器为逆变模式。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述四象限变流器包括电压型PWM变流器。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述双向斩波模块为基于IGBT的双向斩波器；所述双向斩波模块具体为Buck-Boost双向斩波器。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述双向变流模块与所述双向斩波模块之间还设置有中间直流回路，所述中间直流回路包括并联连接的第一支撑电容、第二支撑电容。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述双向变流模块与所述双向斩波模块之间还设置有预充电电路，所述预充电电路包括并联连接的控制接触器以及充电电阻。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述双向变流模块的交流侧还设置有用于对交流电流进行平滑滤波的交流侧电抗器。

作为本实用新型装置的进一步改进：所述双向斩波模块还包括过压放电回路，所述过压放电回路包括串联连接的放电电阻以及放电控制开关管，所述放电控制开关管控制所述放电电阻在输入电压超过预设值时进行放电。

本实用新型进一步提供一种交直电力机车传动系统，包括一个以上的变流柜，每个所述变流柜内集成设置有两套以上如上述的传动装置，以及分别与所述传动装置连接的传动控制系统，每套所述传动装置对应连接一台直流牵引电机，所述传动控制系统分别发送控制指令至各个所述传动装置，控制各个所述传动装置，在牵引工况时向对应的直流牵引电机提供所需直流电，以及在制动工况时将对应的直流牵引电机产生的制动能量回馈至电网。

作为本实用新型系统的进一步改进：各个所述变流柜的其中一个变流柜内集成设置有用于在制动工况时提供励磁电流的励磁桥。