CN108123376A - 一种新型列车供电柜 - Google Patents

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高生岚
刘鹏
杨帆
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CRRC Datong Co Ltd
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CRRC Datong Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/26—Casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/30—Cabinet-type casings; Parts thereof or accessories therefor
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    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56—Cooling; Ventilation
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Abstract

本发明公开了一种新型列车供电柜，采用四象限控制的新型列车供电柜的设计，采用四象限控制的新型列车供电柜控制精度高，电源品质好，可以提高开关元器件开关频率，减小磁性元器件体积，提高模块功率密度，减少柜体体积，减轻柜体重量。同时，新型列车供电***采用水冷散热，散热效率高，污染小，日常维护的难度较低。

Description

一种新型列车供电柜
技术领域
本专利涉及一种新型列车供电柜，采用四象限控制的新型列车供电柜可以提高开关元器件开关频率，减小磁性元器件体积，提高模块功率密度，减少柜体体积，减轻柜体重量。同时，新型列车供电***采用水冷散热，散热效率高，污染小，日常维护的难度较低。
背景技术
随着电力电子技术的高速发展，以及牵引四象限技术的逐渐成熟，由四象限整流器控制的新型列车供电柜的设计已经没有了技术的障碍。
新型列车供电柜的主要技术难点包括：四象限控制技术、列供单元的冗余设计技术、网络通讯技术、四象限模块设计和试验技术以及水冷***的设计技术等。
目前广泛运用于客运交流电力传动机车的列车供电柜普遍采用相控整技术，其核心器件采用可控硅及二极管，这种方式硬件拓扑结构及控制相对简单，具有较高的可靠性，随着铁路行业发展及用户体验的提升，原相控整流的方案技术老旧，输出滤波电感体积大，重量大，在如今新车减重的要求下很难满足；同时单相相控整流采用可控硅是半控器件，在流通可控硅的电流不为零的情况下，一旦导通就无法关断，因此负载突变时输出过压、相控整流输入电流谐波含量大，对主电污染大等固有问题无法从根本上得到解决。四象限模整流技术采用PFC整流升压及全桥逆变技术，提高开关元器件开关频率，减小磁性元器件体积，提高模块功率密度，采用四象限的列供以模块的形式集成在牵引变流柜内，模块化的设计对节约机车内部空间及减重等具有较大的优势，采用水冷模式，也提升了散热效率，降低污染，减少日常维护的难度。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明型提供了一种新型列车供电柜，该新型列车供电柜采用四象限整流器控制代替目前国内客用机车采用的相控整流技术，提高输出电源品质，提高开关元器件开关频率，减小磁性元器件体积，提高模块功率密度。
优选地，一种新型列车供电柜还包括，该新型列车供电柜采用水冷模式散热，提升了散热效采用水冷模式，也提升了散热效率，降低污染，减少日常维护的难度。
优选地，一种新型列车供电柜还包括，新型列车供电柜通过其控制主电路和辅助电路，实现信号采集、集中控制、四象限整流控制、故障保护等相关功能。同时还具备网络通信、数据记录、故障查询等辅助功能，并预留扩展功能。
优选地，所述四象限整流电路，由2组IGBT模块、IGBT驱动电路、电压检测电路组成，实现AC340到DC600的逆变和整流控制及输出控制功能。
优选地，一种新型列车供电柜还包括，新型列车供电柜具有交流侧过流保护、交流侧过压保护、交流侧欠压保护、直流过载保护、直流过压保护、接地保护、冷却回路保护等保护功能。
优选地，一种新型列车供电柜还包括，新型列车供电柜在输出端设置输出接触器，当供电***故障时，可自动隔离供电输入和输出，由供电装置向负载供电。
附图说明
图1为一种新型列车供电柜的结构图。
图2为一种新型列车供电柜的电路结构图。
图3为一种新型列车供电柜的网络接线图。
图4为一种新型列车供电柜的冷却三维模型图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。以下结合附图对本发明型进一步说明。
如图1-图4所示，本发明是一种采用四象限模块整流技术和水冷散热方式代替目前国内客用机车采用的相控整流技术的供电电源。当列供控制单元接收到启动信号后，吸合主接触器，进入软启动，根据采集到的输入电压信号、输入电流信号及输出电压信号，采用PID调节算法来控制主回路四象限整流模块，实现AC340V到DC600V变换，为挂接客车提供DC600V高品质直流电源。新型列车供电柜主要由供电回路、供电及监控控制器、四象限功率模块、水冷***及辅助供电回路等构成，四象限模块拓扑结构如下图1所示。
本发明通过其控制主电路和辅助电路，实现信号采集、集中控制、四象限整流控制、故障保护等相关功能。同时还具备网络通信、数据记录、故障查询等辅助功能，并预留扩展功能。
本发明采用四象限整流电路，由2组IGBT模块、IGBT驱动电路、电压检测电路组成，实现AC340到DC600的逆变和整流控制及输出控制功能。
本发明电路结构如图2所示：Mc+nT+Tc短编组模式运行时，KM1、KM4、KM5闭合，KM3断开为车辆提供2×200kW的电源；Mc+nT+Mc长编组模式运行时，KM1、KM3闭合，KM4和KM5断开为车辆提供1×400kW的电源。
本发明的通讯连接器采用2个4模组的重载通讯连接器接入到整车的MVB-EMD和以太网网络。其柜内的网络拓扑如图3所示布置
本发明采用强迫水循环冷却方式进行散热，水路外接主水管引入，能及时将整流模块的热量带出柜外。设计三维模型图如图4所示。
本发明具有交流侧过流保护、交流侧过压保护、交流侧欠压保护、直流过载保护、直流过压保护、接地保护、冷却回路保护等保护功能。
本发明在输出端设置输出接触器，当供电***故障时，可自动隔离供电输入和输出，由供电装置向负载供电。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型列车供电柜，其特征在于,该新型列车供电柜采用四象限整流器控制代替目前国内客用机车采用的相控整流技术，提高输出电源品质，提高开关元器件开关频率，减小磁性元器件体积，提高模块功率密度。
2.根据权利要求1所述的一种新型列车供电柜，其特征在于，还包括，该新型列车供电柜采用水冷模式散热，提升了散热效采用水冷模式，也提升了散热效率，降低污染，减少日常维护的难度。
3.根据权利要求1所述的一种新型列车供电柜，其特征在于，还包括，新型列车供电柜通过其控制主电路和辅助电路，实现信号采集、集中控制、四象限整流控制、故障保护等相关功能。同时还具备网络通信、数据记录、故障查询等辅助功能，并预留扩展功能。
4.根据权利要求3所述的一种新型列车供电柜，其特征在于，所述四象限整流电路，由2组IGBT模块、IGBT驱动电路、电压检测电路组成，实现AC340到DC600的逆变和整流控制及输出控制功能。
5.根据权利要求1所述的一种新型列车供电柜，其特征在于，还包括，新型列车供电柜具有交流侧过流保护、交流侧过压保护、交流侧欠压保护、直流过载保护、直流过压保护、接地保护、冷却回路保护等保护功能。
6.根据权利要求1所述的一种新型列车供电柜，其特征在于，还包括，新型列车供电柜在输出端设置输出接触器，当供电***故障时，可自动隔离供电输入和输出，由供电装置向负载供电。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102004033379A1 (de) * 2004-07-09 2006-02-16 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Kopplung eines Wechselspannungsnetzes mit einem Gleichspannungszwischenkreis
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