CN113858949A - 一种带有永磁发电机的辅助变流供电*** - Google Patents

一种带有永磁发电机的辅助变流供电*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，包括永磁发电机，所述永磁发电机一端连接有柴油机，另一端连接有辅助变流器，所述辅助变流电路包括AC/DC整流器，所述AC/DC整流器的一端与永磁发电机连接，另一端与超带宽DC/DC稳压变换器连接，所述DC/DC稳压变换器的另一端通过直流母线输出至若干个DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器与相应设备连接。该供电***噪音小，且无泄漏环境污染问题，有效利用了柴油机辅助功率。

Description

一种带有永磁发电机的辅助变流供电***
技术领域
本发明属于轨道车辅助电路技术领域，涉及一种带有永磁发电机的辅助变流供电***。
背景技术
地铁工程车的牵引和辅助***目前大多采用液力传动，辅助***负载主要由空气压缩机、柴油机冷却风扇、司机生活用电等组成。其中空气压缩机多采用皮带传动；柴油机冷却风扇多采用液力耦合器传动，生活用电多采用恒速恒压工频辅助发电机组供电。液力和机械辅助传动***相对电传动***效率较低、噪音大、漏油环境污染、故障率较高、控制不灵活、能耗较大。若牵引***仍采用液力传动，辅助***冷却风扇和空压机采用交流异步电机驱动，生活用电采用变流器供电则可有效减小机车噪音、提高工作效率、控制更加灵活并可减少因液压油泄露造成的环境污染。本发明方案辅助***电源由一台经特殊消谐设计的永磁辅助发电机提供，永磁辅助发电机由机车柴油机驱动，转速变化范围800-2100rpm，辅助变流器将永磁发电机输出的超宽幅值、频率电压变换成稳定可控的交流供电电源，分别驱动不同负载电机的同时并提供工频生活用电能量。永磁发电辅助变流供电***可根据负载工况需求灵活调整辅助负载的投切控制和功率控制节省电能。鉴于永磁发电技术和辅助电源控制技术的先进性，发明设计一种地铁工程机车用永磁发电机超宽电压、频率变化范围供电的辅助变流供电***。
相对于工频柴油发电机组，无论是采用同步电励磁发电机还是永磁同步发电机，发电机组转速变换范围1500±2(rpm)，输出电压范围380V/220V±5％，输出频率范围50/60±1(hz)。而对于地铁内燃轨道机车，由于车速和牵引负载的调节，需要柴油机转速在800-2100rpm范围变化调节输出功率，永磁辅助发电机和柴油机同轴安装因此转速同步大范围变化，频率变化范围56.67Hz～140Hz，电压变化范围是235V～680V。相对于380v工频励磁控制技术，通常我们把大于100Hz的频率调节和大于400v的电压调节带宽称为超带宽压频调节技术，这一调节技术方案需要通过创新的频率、电压变换方式实现，具有较大难度和创新性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，该供电***噪音小，且无泄漏环境污染问题，有效利用了柴油机辅助功率。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，包括永磁发电机，所述永磁发电机一端连接有柴油机，另一端连接有辅助变流器，所述辅助变流器包括AC/DC整流器，所述AC/DC整流器的一端与永磁发电机连接，另一端与超带宽DC/DC稳压变换器连接，所述DC/DC稳压变换器的另一端通过直流母线输出至若干个DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器与相应设备连接。
进一步地，所述DC/AC逆变器共设置有4个。
进一步地，所述4个DC/AC逆变器中的3个为变频DC/AC逆变器，另外1个为定频DC/AC逆变器。
进一步地，所述变频DC/AC逆变器上连接有电动机，所述定频DC/AC逆变器上连接通过变压器连接有生活电源。
进一步地，所述3个变频DC/AC逆变器上分别连接有两台柴油机冷却风扇电机和一台空压机电机。
进一步地，所述永磁发电机为三相交流永磁同步发电机，所述永磁发电机的额定功率为60KW，额定转速为1300rpm，转速为800～2200rpm，输出电压为235V～680V AC。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
该供电***噪音小，且无泄漏环境污染问题，可以根据负载需求领过调整输出功率，高效节能，解决了皮带传动式空压机无法实现的间歇工作制，机体磨耗小，延长了使用寿命，采用变频启动有效减少了空压机电机启动的电流冲击，生活用电采用DC/AC逆变器与隔离变压器供电，有效利用了柴油机辅助功率。
本发明中，通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
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作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本发明的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***的原理框图；
图2为本发明的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***的电路图；
其中：1、永磁发电机；2、柴油机；
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1-2所示，本发明提供了一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，包括永磁发电机1，所述永磁发电机1一端连接有柴油机2，另一端连接有辅助变流器，所述辅助变流器包括AC/DC整流器，所述AC/DC整流器的一端与永磁发电机1连接，另一端与超带宽DC/DC稳压变换器连接，所述DC/DC稳压变换器的另一端通过直流母线输出至若干个DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器与相应设备连接。通过辅助交流电力传动，传动效率较液力传动提高了5％-10％，且无泄漏环境污染问题；辅助逆变器内部各变流模块采用共直流母线方案，相对于共交流母线方案***效率提高了5％，体积减小了30％。
进一步地，DC/AC逆变器共设置有4个。
进一步地，4个DC/AC逆变器中的3个为变频DC/AC逆变器，另外1个为定频DC/AC逆变器。
进一步地，变频DC/AC逆变器上连接有电动机，所述定频DC/AC逆变器上连接通过变压器连接有生活电源。
进一步地，3个变频DC/AC逆变器上分别连接有两台柴油机冷却风扇电机和一台空压机电机。
进一步地，永磁发电机为消谐设计三相交流永磁同步发电机，所述永磁发电机的额定功率为60KW，额定转速为1300rpm，转速为800～2200rpm，输出电压为235V～680V AC，为辅助变流器提供能量。采用特殊消谐设计的辅助永磁同步发电机可较好改善永磁发电机输出电压脉冲方波电压间断，提高电压连续性和正弦度，提高发电效率减小因电压方波脉冲产生的谐波，另外可以取消外部电励磁控制***，实现免维护和降低制造成本。相比液力传动电传动效率高、噪音小。解决皮带传动式空压机无法实现间歇工作制，故障率高、机体磨耗大寿命短问题，采用变频起动可有效减少空压机电机起动电流冲击。
本发明供电***的工作过程：柴油机拖动辅助永磁同步发电机发电，永磁同步发电机发出的三相交流电通过电缆与辅助变流器相连，AC/DC整流器将永磁同步发电机发出的AC 235～680V三相交流电压变换为幅值变化范围DC 317.5V～1000V的直流电压，输入超带宽DC/DC稳压变换器，输出恒定DC620v±10v直流电压输送给直流母线，三台VVVF变频DC/AC逆变器和两台CVCF定频DC/AC逆变器共直流母线作为负载，三台VVVF逆变器分别控制两台柴油机冷却风扇电机和一台空压机电机，两台CVCF定频逆变器中的一台接隔离变压器做为生活用电，另一台具备软起功能，作为车辆外部软起作业供电电源。根据车辆工况、温度、和总风缸空气压力等信息，***执行整车控制***指令，动态调整负载异步电机转速和输出功率，分别根据需求灵活控制辅助负载，实现节能降噪和减排的功能。
将永磁发电机运用在轨道车辅助电路中，高效低碳，电路结构简单，由于永磁发电机定子产生的磁场、电流不连贯，输出的电压、频率超宽且不可控，因此加入了超宽频辅助变流器，将随着柴油机转速变化的超带宽三相交流电压先变为直流电压，再转化为恒定的直流电压至直流输出母线供给所需负载。
CVCF生活用电辅助逆变器：额定功率10KW，额定输入电压DC620V，输出恒频恒压380v/50HZ工频电源.
CVCF外部供电辅助逆变器：额定功率40KW，额定输入电压DC620V，具备软起功能，通过自身控制***控制逆变器软起后输出稳定的380v/50HZ工频电源，减小***对电网冲击并向工频液压泵电机负载供电。
VVVF柴油机冷却风扇电机辅助逆变器：额定功率15KW，额定输入电压DC620V，输出0-50HZ，0-380V向柴油机冷却风扇变频调速电机负载供电。
VVVF空压机电机辅助逆变器：额定功率15KW，额定输入电压DC620V，输出0-50HZ，0-380V向空压机变频调速电机负载供电。
相对于液力传动，辅助交流电力传动的传动效率提高了5％-10％，噪音小，且无泄漏环境污染问题，可以根据负载需求领过调整输出功率，高效节能，解决了皮带传动式空压机无法实现的间歇工作制，机体磨耗小，延长了使用寿命，采用变频启动有效减少了空压机电机启动的电流冲击，生活用电采用DC/AC逆变器与隔离变压器供电，有效利用了柴油机辅助功率。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，包括永磁发电机(1)，所述永磁发电机(1)一端连接有柴油机(2)，另一端连接有辅助变流器，所述辅助变流电路包括AC/DC整流器，所述AC/DC整流器的一端与永磁发电机(1)连接，另一端与超带宽DC/DC稳压变换器连接，所述DC/DC稳压变换器的另一端通过直流母线输出至若干个DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器与相应设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，所述DC/AC逆变器共设置有4个。
3.根据权利要求2所述的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，所述4个DC/AC逆变器中的3个为变频DC/AC逆变器，另外1个为定频DC/AC逆变器。
4.根据权利要求3所述的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，所述变频DC/AC逆变器上连接有电动机，所述定频DC/AC逆变器上连接通过变压器连接有生活电源。
5.根据权利要求3所述的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，所述3个变频DC/AC逆变器上分别连接有两台柴油机冷却风扇电机和一台空压机电机。
6.根据权利要求1所述的一种带有永磁发电机的辅助变流供电***，其特征在于，所述永磁发电机为三相交流永磁同步发电机，所述永磁发电机的额定功率为60KW，额定转速为1300rpm，转速为800～2200rpm，输出电压为235V～680V AC。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014158361A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 E I M Control Systems Co Ltd 電気自動車の駆動・制御方法及びその装置
RU195774U1 (ru) * 2019-09-26 2020-02-05 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Шторм" Генераторная установка для собственных нужд газоперекачивающего агрегата
CN110834550A (zh) * 2019-11-07 2020-02-25 中车永济电机有限公司 车辆交流电传动***
CN111516508A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 株洲中车时代电气股份有限公司 用于非公路车辆的永磁电传动***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014158361A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 E I M Control Systems Co Ltd 電気自動車の駆動・制御方法及びその装置
CN111516508A (zh) * 2019-02-01 2020-08-11 株洲中车时代电气股份有限公司 用于非公路车辆的永磁电传动***
RU195774U1 (ru) * 2019-09-26 2020-02-05 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Шторм" Генераторная установка для собственных нужд газоперекачивающего агрегата
CN110834550A (zh) * 2019-11-07 2020-02-25 中车永济电机有限公司 车辆交流电传动***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯海波;胡继胜;: "内燃机车永磁同步发电***分析", 自动化与仪表, no. 06, pages 71 - 74 *

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