[发明专利]牵引辅助变流器的预充电装置、系统及方法

说明书

本申请提供了一种牵引辅助变流器的预充电装置、系统及方法，该装置包括：牵引辅助变流器和三相中压交流母线；所述牵引辅助变流器包括：控制器、输入开关模块、隔离双向DCDC模块、储能元件、高压直流电容和中压直流电容；所述控制器分别与所述输入开关模块和隔离双向DCDC模块连接；所述隔离双向DCDC模块分别与所述高压直流电容、中压直流电容和储能元件连接；所述输入开关模块与所述高压直流电容连接；所述三相中压交流母线与所述中压直流电容连接。本申请能够减少输入开关模块中开关元件的电流冲击和动作频次，有助于提升元件寿命和减少故障率，进而能够提高牵引变流器预充电的可靠性。

技术领域

本申请涉及车载储能技术领域，尤其涉及一种牵引辅助变流器的预充电装置、系统及方法。

背景技术

目前，高速动车组牵引变流器普遍采用四象限整流器加三相逆变器的交-直-交电路结构。当牵引变流器投入运行时，若牵引变流器的直流电压初始值为0V，将交流输入电压经由不控整流器直接施加在直流环节电容上，会导致很大的瞬间冲击电流，从而影响设备的安全与寿命。

因此，需要采用预充电方法，在冲击电流受限的条件下为牵引变流器上电；通常在牵引变流器的交流输入侧安装预充电单元，该预充电单元可以由预充电接触器和预充电电阻串联而成，并与主接触器并联连接。当牵引变流器启动时，首先闭合预充电接触器，交流输入电压经过预充电电阻对直流环节电容进行充电，实现对启动电流的抑制，待直流电压上升到较高水平后，闭合主接触器，即完成整个预充电的启动过程。

但是，预充电电阻具有发热限制，一定时间内的充电次数有限；不同区段接触网的电压特性与阻抗特性差异，导致预充电过程存在离散性，很难用以辨识主电路的健康状态；主接触器在闭合时依然存在一定程度的电流冲击，影响接触器寿命。

发明内容

针对现有技术中的至少一个问题，本申请提出了一种牵引辅助变流器的预充电装置、系统及方法，能够减少输入开关模块中开关元件的电流冲击和动作频次，有助于提升元件寿命和减少故障率，进而能够提高牵引变流器预充电的可靠性。

为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种牵引辅助变流器的预充电装置，包括：牵引辅助变流器和三相中压交流母线；

所述牵引辅助变流器包括：控制器、输入开关模块、隔离双向DCDC模块、储能元件、高压直流电容和中压直流电容；

所述控制器分别与所述输入开关模块和隔离双向DCDC模块连接；所述隔离双向DCDC模块分别与所述高压直流电容、中压直流电容和储能元件连接；所述输入开关模块与所述高压直流电容连接；所述三相中压交流母线与所述中压直流电容连接；其中，

所述控制器，用于根据所述储能元件和三相中压交流母线的状态，确定应用所述储能元件、三相中压交流母线和输入开关模块中的一种完成对所述中压直流电容的充电；通过调节所述隔离双向DCDC模块的脉冲，对所述中压直流电容充电后得到的直流电进行升压，以完成对所述高压直流电容的充电；以及，控制所述输入开关模块，完成所述牵引辅助变流器的预充电。

进一步地，所述的牵引辅助变流器的预充电装置，还包括：牵引变压器和牵引电机；

所述牵引辅助变流器还包括：单相整流器、三相逆变器、非隔离双向DCDC模块、与该非隔离双向DCDC模块连接的第一开关、辅助逆变器以及与该辅助逆变器连接的第二开关；

所述输入开关模块一端经由所述单相整流器与所述高压直流电容连接，另一端与所述牵引变压器连接；所述三相逆变器一端与所述高压直流电容连接，另一端与所述牵引电机连接；所述储能元件与所述第一开关连接；所述中压直流电容分别与所述非隔离双向DCDC模块和辅助逆变器连接；所述第二开关与所述三相中压交流母线连接。

进一步地，所述输入开关模块由主接触器与预充电模块并联组成；所述预充电模块由预充电接触器和预充电电阻串联组成。