[发明专利]一种新型牵引传动系统主电路

说明书

一种新型牵引传动系统主电路，其主电路包括变流器、中频变压器及牵引交流电动机。中频变压器的原边电路所连接的变流器由牵引供电网受电，中频变压器的副边电路所连接的变流器为牵引交流电动机供电。牵引交流电动机的每相绕组由不同的变流器进行供电与控制。该主电路实现牵引变压器的中频化，三相交流电机间独立供电与控制，电机自身每相线圈绕组分层独立供电，且采用能耗制动无需额外的直流装置，减小了装置的复杂性，提高其经济性，主电路结构有层级化、模块化的优点。这种主电路主要适用于大功率的铁路牵引传动领域。

技术领域

本发明涉及一种新型牵引传动系统主电路，尤其涉及一种可以实现电力机车车载牵引变压器重量轻量化、体积减小化，三相交流电机分相独立供电，三相牵引交流电机间独立供电与控制的主电路结构，属于铁路机车牵引技术领域。。

背景技术

铁路高速重载的快速发展带动电力机车和电动车组整体设计与性能的提升，电力机车和电动车组的牵引传动与控制是其关键的组成部分。现阶段，电力牵引传动主要采取交流传动的方式，由机车先通过受电弓从接触网上受流，再经过机车上的牵引变压器，整流柜，逆变，然后驱动牵引电机带动机车，最后通过车轮传入钢轨，形成一个电气回路。牵引电机主要采用集中供电的方式即将牵引电机并联于主电路中进行控制。在这种牵引传动系统中主要存在着两个缺陷：

1、牵引变压器的质量与体积问题。现有的牵引变压器采取低频设计，其体积庞大，重量重，不利于电力机车的总体设计，目前往往将其放置在机车或动车的地板下面，这就抬升了地板的高度，限制机车内部空间利用。

2、牵引电机的集中供电控制方式。牵引电机的集中供电不利于消除轮对空转，在发生机车轴重转移下不利于提高粘着重量利用率，牵引性能不足。

针对这两个问题，目前主要做法有采用输出直流侧并联的电力电子变压器来实现，这种方法能很好的解决的传统工频牵引变压器重量重、体积大的问题，但对于牵引交流电机的供电和控制方式并没有得到改善，且在牵引电力电子变压器直流输出侧的并联还会使得电容间由于电压不平衡而导致的环流问题。此外，目前三相牵引异步电机的制动方式主要采用能耗制动，但这种制动方式需要增加额外的直流供电装置，增加了装置的复杂性。为此，研究一种既能够减少传统变压器重量重、体积大的缺陷又能更好的改善牵引交流电机的供电和制动方式具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中牵引传动系统中存在的问题提出一种既能减轻牵引工频变压器重量，减少工频牵引变压器的体积又能更好的对牵引电机自身实现分相供电，牵引电机间实现独立供电和制动的一种新型牵引传动系统主电路。

为实现本发明目的所采用的技术方案为，一种新型牵引传动系统主电路，如附图1所示，其包括中频变压器的原边电路与副边电路及牵引交流电动机，中频变压器1包括原边绕组P₁及副边绕组N₁，其原边电路包括变流器1，副边电路包括变流器2及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器2包括原边绕组P₂及副边绕组N₂，其原边电路包括变流器3，副边电路包括变流器4及牵引交流电动机M的一相绕组；中频变压器3包括原边绕组P₃及副边绕组N₃，其原边电路包括变流器5，副边电路包括变流器6及牵引交流电动机M的一相绕组；变流器1、变流器3、变流器5之间串联连接并接入25kV/50Hz的牵引供电网中受流，最后通过车轮、钢轨形成一个完整的电气回路。

本发明的基本原理是：主电路的输入侧接入牵引供电网，并通过不同层级间的变流器串联连接进行分压，而每一横向层通过中频变压器原边电路所连接的变流器1将牵引供电网的单相低频的交流电变成单相中频的交流电，之后在中频变压器的副边通过变流器2将单相中频的交流电变成牵引电机所需的单相交流电从而为牵引电机的一相绕组进行供电。通过3个中频变压器的原边电路的输入变流器从牵引供电网受流，在该3个中频变压器的副边电路中的变流器的输出侧连接一台牵引交流电动机从而完成一台牵引交流电动机的供电与控制。