[发明专利]一种带无火回送功能的牵引变流装置

说明书

本发明公开了一种带无火回送功能的牵引变流装置，该装置包括：中间直流回路、若干轴控结构单元、以及辅助逆变器。其中，轴控结构单元具备：永磁电机，其利用自身转动产生反电动势；主逆变器，其获取反电动势，利用反电动势为中间直流回路进行预充电，进一步，控制永磁电机建立励磁并进入制动工况，逆变电制动能量并加载至中间直流回路，在辅助逆变器启动后，实现列车在无火回送工况下可继续为辅助负载供电的功能；隔离控制器，其接收隔离控制器闭合/断开命令信号，控制反电动势和/或所述电制动能量的通过。本发明无需独立的无火回送单元即可实现为中间直流回路预充电的功能，进一步为列车辅助负载供电。

技术领域

本发明涉及电传动牵引轨道交通领域，尤其是涉及一种带无火回送功能的牵引变流装置。

背景技术

随着当今社会经济快速发展和能源日益短缺的矛盾激增，高效节能和绿色环境已成为人们普遍关注的话题。在轨道交通领域，高效节能已成为其发展的趋势。永磁同步牵引系统由于具有损耗低、效率高、启动特性好、加速能力强、噪音低等显著优势，代表了当前提倡节能减排、绿色环保的技术发展趋势，成为下一代牵引系统的发展方向。

目前，交流传动机车、动车组多采用主辅一体牵引变流器。牵引变压器将网侧电压降压后输入至牵引变流器，通过四象限整流模块的交直变换使中间直流环节电压稳定在某一值，主逆变器模块从中间直流环节取电，通过直交变换输出三相变频变压电源，输出至牵引电机。辅助逆变器模块也从中间直流环节取电，通过直交变换后可输出变频变压或者定频定压的三相电源，以满足不同辅助负载的需要。

由于列车在无火回送状态下不升弓，无法从接触网获取电能，车上辅助逆变器不能正常启动。如要使用车上辅助电源设备，则需连接本务机车辅助电源或要加挂发电车，由外部提供电源。目前异步牵引电机用主辅一体变流器装置为实现无火回送功能，需增加专用的无火回送单元给中间直流回路进行充电后再对电机进行励磁。通常采用以下两种实现方式：其一，无火回送单元中的升压斩波器将蓄电池提供的110V直流电升压至直流400V将中间直流回路预充电，给牵引电机建立励磁，励磁完成后，升压斩波器退出工作，牵引电机工作在制动状态，对中间回路进行供电，辅助逆变器得电后为辅助负载进行供电；其二，利用异步牵引电机中牵引绕组与辅助绕组间存在能量耦合传递的路径，通过牵引电机再生制动以维持牵引绕组保持持续的电流，从而耦合到辅助绕组不断电，保证了动车组在过分相区时和无火回送时，即使外部电源中断，仍可以保证辅助负载连续工作。

具体地，牵引变流系统通常采用异步牵引变流装置，并具备单独的无火回送单元。图1为本申请实施例的异步牵引系统变流装置(带无火回送单元)的结构示意图；图2为本申请实施例的异步牵引系统变流装置(带无火回送单元)的工作流程图。参考图1、图2，当列车到达一定速度时，无火回送单元中的升压斩波器将蓄电池提供的110V直流电升压至直流400V，给牵引电机建立励磁，励磁完成后，升压斩波器退出工作。此时，牵引电机工作在制动状态，对中间回路进行反向供电，辅助逆变器得电后为辅助负载进行供电；当整列车被牵引回送时，也可通过专门的无火回送单元将列车的机械能转化为电能，实现列车为辅助系统供电的功能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带无火回送功能的牵引变流装置，该装置包括：中间直流回路、同时与所述中间直流回路连接的若干轴控结构单元和辅助逆变器、以及与所述辅助逆变器连接的辅助负载，其中，所述轴控结构单元具备：永磁电机，其利用自身转动产生反电动势，还根据获取到的励磁控制信号输出电制动能量；主逆变器，其与所述中间直流回路连接，获取所述永磁电机输出的所述反电动势，利用所述反电动势为所述中间直流回路进行预充电，进一步利用主逆变器启动命令信号，使得所述主逆变器输出频率可调的所述励磁控制信号，以控制所述永磁电机建立励磁并进入电制动工况，逆变所述电制动能量并加载至所述中间直流回路，从而在所述辅助逆变器启动后，实现列车在无火回送工况下可继续为所述辅助负载提供电源的功能；隔离控制器，其与所述主逆变器和所述永磁电机连接，接收隔离控制器闭合/断开命令信号，控制所述反电动势和/或所述电制动能量的通过。