CN112379305A - 一种牵引变流器的接地检测电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种牵引变流器的接地检测电路及其控制方法，包括：与牵引变压器的次边电路连接的预充电电路、与预充电电路串联连接的四象限整流器模块、与四象限整流器模块并联连接的中间回路、与中间回路并联连接的接地检测电路；所述接地检测电路中的接地电阻连接点C与接地点之间串联有接地接触器；接地检测电路与直流母线支撑电容并联。本发明接地检测电路能够实现在牵引变压器次边同名端接地的情况下，避免出现牵引变流器直流母线异常充电现象，有效提高了电力机车的安全性、可靠性。

Description

一种牵引变流器的接地检测电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力机车安全监测技术领域，具体而言，尤其涉及一种牵引变流器的接地检测电路及其控制方法。

背景技术

随着国家可持续发展战略不断推进，绿色交通已成为轨道交通的发展趋势，高速铁路作为经济环保的交通工具，在交通运输中的地位不断提高。高速铁路的快速发展带动着机车车辆技术的快速升级换代，机车结构越来越复杂，可靠性要求也越来越高。

为提高可靠性，电力机车会设置接地点，给各电源***提供参考零电位，保证各支路电源形成正常通路，或是为了保护司乘人员和设备的安全，使操作人员不致因设备外壳漏电或故障放电而发生触电危险。但由于电缆老化、振动摩擦等原因，易造成主电路发生非正常接地，会造成主变流器非正常工作，严重时甚至会损坏电路器件导致机破。解决此问题通常的做法是在机车牵引传动***主电路中设置接地检测回路，以准确、迅速地对接地故障进行判断和处理。

在变压器次边同名端接地工况时，曾出现过误操作导致主断路器闭合。在该情况下，现有接地检测回路会使变压器次边给中间回路充电，且可达到较高的电压，从而使主电路带电，导致电力机车存在严重的安全隐患。如在此时，工作人员认为电力机车未启机，进行维护工作时则极有可能遇到危险。

发明内容

根据上述提出的技术问题，提供一种牵引变流器的接地检测电路及其控制方法。本发明主要利用在所述接地检测电路中接地电阻连接点C与地之间的串联接地接触器GC，解决了变压器次边同名端接地工况中的牵引变流器直流母线异常充电问题，有效提高电力机车的安全性。其中，异常充电问题具体表现在：当主断路器闭合但主接触器和预充电接触器均未闭合时，变压器次边给中间回路充电。

本发明采用的技术手段如下：

一种牵引变流器的接地检测电路，包括：与牵引变压器的次边电路连接的预充电电路、与所述预充电电路串联连接的四象限整流器模块、与所述四象限整流器模块并联连接的中间回路、与所述中间回路并联连接的接地检测电路；所述接地检测电路中的接地电阻连接点C与接地点之间串联有接地接触器。

进一步地，所述预充电电路包括主接触器、预充电接触器和预充电电阻，所述预充电接触器和预充电电阻串联连接后与所述主接触器并联连接。

进一步地，所述中间回路包括滤波电感、滤波电阻、滤波电容以及直流母线支撑电容，所述滤波电感串联连接所述滤波电阻和滤波电容，所述直流母线支撑电容并联连接所述接地检测电路。

进一步地，所述接地检测电路包括串联的第一接地电阻和第二接地电阻、并联在直流母线负端与接地电阻连接点C之间的接地电容。

进一步地，所述四象限整流器模块的输入端与所述牵引变压器的次边异名端之间连接有电流传感器。

进一步地，所述接地电阻连接点C与直流母线正端之间连接有电压传感器

本发明还提供了一种牵引变流器接地检测电路的控制方法，包括如下步骤：

S1、TCU检测到主断路器闭合，检测主接触器和预充电接触器是否闭合；

S2、当检测到主接触器和预充电接触器均断开时，接地接触器GC断开，避免在变压器次边同名端接地情况下牵引变压器的次边给中间回路充电；

S3、当检测到主接触器和预充电接触器存在闭合的情况时，通过TCU控制接地接触器GC闭合；四象限整流器模块开始启动工作，建立并稳定中间直流电压。

进一步地，所述步骤S3中主接触器和预充电接触器存在闭合的情况包括：

闭合主接触器，断开预充电接触器或闭合预充电接触器，断开主接触器。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的牵引变流器的接地检测电路及其控制方法，通过在接地检测电路中接地电阻连接点C与接地点之间的串联的接地接触器GC，当主接触器和预充电接触器均未闭合使得变压器次边同名端接地工况下，变压器次边给中间回路充电的问题，有效提高电力机车的安全性。

基于上述理由本发明可在电力机车安全监测等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明接地检测电路原理图。

图中：1、预充电电路；2、四象限整流器模块；3、中间回路；4、接地检测电路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种牵引变流器的接地检测电路，包括：与牵引变压器的次边电路连接的预充电电路1、与所述预充电电路1串联连接的四象限整流器模块2、与所述四象限整流器模块2并联连接的中间回路3、与所述中间回路3并联连接的接地检测电路4；所述接地检测电路中的接地电阻连接点C与接地点之间串联有接地接触器。

继续参见图1，为了实现通过四象限整流器模块2的预充电，作为上述预充电电路1的一优选方式，所述预充电电路包括主接触器MC、预充电接触器Chc和预充电电阻R_chc，所述预充电接触器Chc和预充电电阻R_chc串联连接后与所述主接触器MC并联连接。

继续参见图1，作为上述中间电路3的一优选方式，所述中间电路3包括滤波电感L₂、滤波电阻R₄、滤波电容C₂以及直流母线支撑电容C_d，所述滤波电感L₂串联连接所述滤波电阻R₄和滤波电容C₂，所述直流母线支撑电容C_d并联连接所述接地检测电路4。

继续参见图1，作为上述接地检测电路4的一优选方式，所述接地检测电路4还包括串联的第一接地电阻R₁、第二接地电阻R₂、并联在直流母线负端与接地电阻连接点C之间的接地电容C_R2，串联在接地电阻连接点C与接地点之间的接地接触器GC。

继续参见图1，作为上述预充电电路1的进一步设计，所述四象限整流器模块2的输入端与所述牵引变压器的次边异名端之间连接有电流传感器。电流传感器用于四象限整流器模块2的输入电流检测。

继续参见图1，作为上述接地检测电路4的进一步设计，接地电阻连接点C与直流母线正端之间连接有电压传感器。电压传感器用于接地检测电路4的接地电压检测。

本发明还提供了一种牵引变流器的接地检测电路的控制方法，包括如下步骤：

S1、TCU检测到主断路器闭合，检测主接触器MC和预充电接触器Chc是否闭合；

S2、当检测到主接触器MC和预充电接触器Chc均断开时，接地接触器GC断开，避免在变压器次边同名端接地情况下牵引变流器的次边给中间回路充电；

S3、当检测到主接触器MC和预充电接触器Chc存在闭合的情况时，通过TCU控制接地接触器GC闭合；四象限整流器模块2开始启动工作，建立并稳定中间直流电压。

作为上步骤S3的进一步设计，所述步骤S3中主接触器MC和预充电接触器Chc存在闭合的情况包括：

闭合主接触器MC，断开预充电接触器Chc或闭合预充电接触器Chc，断开主接触器MC。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种牵引变流器的接地检测电路，其特征在于，包括：与牵引变压器的次边电路连接的预充电电路、与所述预充电电路串联连接的四象限整流器模块、与所述四象限整流器模块并联连接的中间回路电路、与所述中间回路电路并联连接的接地检测电路；所述接地检测电路中的接地电阻连接点C与接地点之间串联有接地接触器。

2.根据权利要求1所述的牵引变流器的接地检测电路，其特征在于，所述预充电电路包括主接触器、预充电接触器和预充电电阻，所述预充电接触器和预充电电阻串联连接后与所述主接触器并联连接。

3.根据权利要求1所述的牵引变流器的接地检测电路，其特征在于，所述中间回路电路包括滤波电感、滤波电阻、滤波电容以及直流母线支撑电容，所述滤波电感串联连接所述滤波电阻和滤波电容，所述直流母线支撑电容并联所述接地检测电路。

4.根据权利要求1所述的牵引变流器的接地检测电路，其特征在于，所述接地检测电路中还包括串联的第一接地电阻和第二接地电阻、并联在直流母线负端与接地电阻连接点C之间的接地电容。

5.根据权利要求1所述的牵引变流器的接地检测电路，其特征在于，所述四象限整流器模块的输入端与所述牵引变压器的次边异名端之间连接有电流传感器。

6.根据权利要求1所述的牵引变流器的接地检测电路，其特征在于，所述接地电阻连接点C与直流母线正端之间连接有电压传感器。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述牵引变流器的接地检测电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

S1、TCU检测到主断路器闭合，检测主接触器和预充电接触器是否闭合；

S2、当检测到主接触器和预充电接触器均断开时，接地接触器GC断开，避免在变压器次边同名端接地情况下牵引变压器的次边给中间回路充电；

S3、当检测到主接触器和预充电接触器存在闭合的情况时，通过TCU控制接地接触器GC闭合；四象限整流器模块开始启动工作，建立并稳定中间直流电压。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中主接触器和预充电接触器存在闭合的情况包括：

闭合主接触器，断开预充电接触器或闭合预充电接触器，断开主接触器。

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