CN202115328U - 一种适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，直接从直流母线上取直流电，再将取的直流电经过逆变器逆变为交流电，从而为机车上的辅助传动装置进行供电。直流母线上的直流电可以来自整流器的输出端，整流器的输入端连接牵引供电主发电机的输出端；直流母线上的直流电也可以来自动力蓄电池或者来自机车制动反馈能量单元。该电源不需要机车上专门提供交流辅助发电机，因此，不需要额外提供整流器，直接将机车上现有的直流电逆变为交流电来为辅助传动装置进行供电。这样减少了元器件，因此，可以减小整个电源的体积，同时降低了机车故障率和设备维护的工作量和成本。且该电源相对于液压辅助传动***提高了工作效率。

Description

一种适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源
技术领域
本实用新型涉及混合动力机车供电技术领域，特别涉及一种适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源。
背景技术
混合动力机车既可以通过锂电池供电进行传动运行，又可以通过柴油机牵引进行传动运行。
混合动力机车除了牵引运行需要电源以外，辅助传动装置也需要供电，例如，辅助传动装置为空调、冷却风扇等。
现有技术中内燃机车交流辅助传动装置主要有三种：
第一种是液压传动、机械传动和直流电机传动相结合的方式，柴油机牵引液压***通过调节油量达到控制风扇转速的目的，机械传动经过变速箱采用机械连接方式通过柴油机运行传动风扇运行，空气压缩机则采用直流电机驱动运行。
但是这种方式存在效率低、污染大、故障率高、振动噪音大、日常维护困难等诸多弊端。
第二种辅助交流传动装置的电源采用AC-DC-AC模式，通过在机车上增加交流辅助发电机，交流辅助发电机输出的交流电经过整流器整流后发送给逆变器，逆变器将整流后的直流电逆变为交流电，逆变后的交流电为辅助交流传动装置进行供电。
但是，第二种电源需要在机车上增加辅助交流发电机和变速箱等部件，并且还需要在装置中单独增加整流器，这增加了机车上的设备，同时增加了机车故障率和设备维护的工作量。
第三种辅助传动为变极控制方式。辅助传动装置为变极类电动机。电源来自交流发电机。通过控制中间控制器件，例如接触器，改变电动机的极对数来实现负载的功率调节。
但是，第三种方式需要增加交流发电机、变速箱、变极控制柜等部件，并且此方式存在电动机启动电流冲击大、对发电机的容量要求高，调速范围窄等缺点。总之，上述三种电源均存在诸多弊端，因此，提供一种效率高、设备少的辅助交流传动装置的电源是本领域技术人员需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种适合混合动力机车供电的辅助交流传动装置电源，且效率比较高、设备较少。
本实用新型提供一种混合动力机车辅助传动装置的电源，包括：逆变器和逆变控制器；
所述逆变器的输入端连接直流母线，将直流母线上的直流电逆变为交流电；
所述直流母线上的直流电来自整流器的输出端，或来自动力蓄电池，或来自机车制动反馈能量单元；当直流母线上的直流电来自整流器的输出端时，所述整流器的输入端连接牵引供电主发电机的输出端；
所述逆变器的输出端连接辅助传动装置；
所述逆变控制器控制逆变器中功率器件的开关状态，以使逆变器输出预定频率和幅值的电源为辅助传动装置供电。
优选地，所述逆变器为三相全桥逆变器。
优选地，所述逆变器为至少一个，所有逆变器的输入端连接所述直流母线，每个逆变器的输出端为不同的辅助传动装置供电。
优选地，所述逆变控制器采集机车信号，根据采集的机车信号控制逆变器的输出电源。
优选地，所述逆变控制器接收机车控制器的数字控制信号。
优选地，还包括连接在直流母线和逆变器之间的直流充电模块；
该直流充电模块包括电抗器、第一电阻和第一二极管；直流母线上的直流电经过依次串联的电抗器、第一电阻和第一二极管为支撑电容充电；
所述支撑电容并联于所述逆变器的正输入端和负输入端。
优选地，还包括连接于电抗器和逆变器的正输入端之间的晶闸管；
逆变控制器检测所述支撑电容的电压达到预定值以后，控制所述直流充电模块与所述支撑电容断开，控制所述直流充电模块的输出端连接所述晶闸管的控制端，驱动所述晶闸管导通完成充电过程。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供的适合混合动力机车供电的辅助交流传动装置电源，直接从直流母线上取直流电，再将取的直流电经过逆变器逆变为交流电，从而为机车上的辅助传动装置进行供电。直流母线上的直流电可以来自整流器的输出端，整流器的输入端连接牵引供电主发电机的输出端；直流母线上的直流电也可以来自动力蓄电池或者来自机车制动反馈能量单元。该电源不需要机车上专门提供交流辅助发电机，因此，不需要额外提供整流器，直接将机车上现有的直流电逆变为交流电来为辅助传动装置进行供电。这样减少了元器件，因此，可以减小整个电源的体积，同时降低了机车故障率和设备维护的工作量和成本。且该电源相对于液压辅助传动***提高了工作效率。
附图说明
图1是本实用新型提供的混合动力机车辅助交流传动装置的电源实施例一结构图；
图2是本实用新型提供的混合动力机车辅助交流传动装置的电源实施例二结构图；
图3是本实用新型提供的混合动力机车辅助交流传动装置的电源实施例三电路图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
参见图1，该图为本实用新型提供的混合动力机车辅助交流传动装置的电源实施例一结构图。
本实施例提供的混合动力机车辅助传动装置的电源，包括：逆变器100和逆变控制器200；
所述逆变器100的输入端连接直流母线，将直流母线上的直流电逆变为交流电；
所述直流母线上的直流电来自整流器300的输出端，或来自动力蓄电池400，或来机车制动反馈能量单元500；当直流母线上的直流电来自整流器300的输出端时，所述整流器300的输入端连接牵引供电主发电机600的输出端；
需要说明的是，当机车在站内车库时，地面电源可以为动力蓄电池400进行充电；当机车离开车库运行时，主发电机600可以通过整流器为动力蓄电池400进行充电。
所述逆变器100的输出端连接辅助传动装置700；
所述逆变控制器200控制逆变器100中功率器件的开关状态，以使逆变器100输出预定频率和幅值的电源为辅助传动装置700供电。
需要说明的是，辅助传动装置700可以为柴油机冷却风扇、通风机、空气压缩机、空调、等机车交流设备。
本实用新型提供的适合混合动力机车供电的辅助交流传动装置电源，直接从直流母线上取直流电，再将取的直流电经过逆变器逆变为交流电，从而为机车上的辅助传动装置进行供电。直流母线上的直流电可以来自整流器的输出端，整流器的输入端连接牵引供电主发电机的输出端；直流母线上的直流电也可以来自动力蓄电池或者来自机车制动反馈能量单元。该电源不需要机车上专门提供交流辅助发电机，因此，也不需要提供整流器，直接将机车上现有的直流电逆变为交流电来为辅助传动装置进行供电。这样减少了元器件，因此，可以减小整个电源的体积，同时降低了机车故障率和设备维护的工作量和成本。且该电源相对于液压辅助传动***提高了工作效率。
本实用新型提供的混合动力机车辅助传动装置的电源采用直流输入，该直流输入可以有两路，一路来自牵引供电主发电机，经过整流器输出直流电；另一路直流电来自蓄电池，或机车制动反馈能量单元，当主发电机不运行时，仍然可以通过蓄电池为辅助传动装置进行供电。
需要说明的是，本实用新型提供的混合动力机车辅助传动装置的电源中的所述逆变器优选采用三相全桥逆变器。
需要说明的是，由于机车上的辅助传动装置不止一个，因此，所述逆变器为至少一个，所有逆变器的输入端连接所述直流母线，将直流电源变换为交流电源为辅助传动装置供电，辅助传动装置的数量可以等于或大于逆变器的数量。。
参见图2，该图为本实用新型提供的混合动力机车辅助交流传动装置的电源实施例二结构图。
本实施例提供的电源与实施例一提供的电源的区别是逆变控制器200需要采集机车信号，还接收机车控制器800发送的数字量控制信号。
所述逆变控制器200采集机车信号，根据采集的机车信号控制逆变器100输出的交流电。
需要说明的是，逆变控制器200采集的机车信号为模拟信号，可以为空调温度、柴油机温度等。例如，当采集的空调温度低了，则控制空调不必再制冷了。当采集的柴油机温度高了，则控制冷却风扇对柴油机进行冷却降温。
逆变控制器200还可以接收机车控制器800的数字控制信号。例如，可以通过机车控制器800上的人机交互界面产生数字量控制信号。驾驶员可以操作人机交互界面来向逆变控制器200发送数字量控制信号。
机车控制器800可以通过通讯总线发送数字控制信号给逆变控制器200。
参见图3，该图为本实用新型提供的混合动力机车辅助交流传动装置的电源实施例三电路图。
本实施例提供的电源还包括连接在直流母线和逆变器之间的直流充电模块；
如图3所示，DC+表示直流母线的正端，DC-表示直流母线的负端。
该逆变器中还包括接地电容(C5和C6)和接地电阻(R3和R4)，DC-经过串联的C5和C6接地，DC-经过串联的R3和R4接地。
该直流充电模块包括电抗器L、第一电阻R1和第一二极管D1；直流母线上的直流电经过依次串联的电抗器L、第一电阻R1和第一二极管D1为支撑电容(C3和C4)充电；
需要说明的是，由于一个电容的容量是有限的，因此需要两个电容(C3和C4)并联构成支撑电容。
所述支撑电容(C3和C4)并联于所述逆变器100的正输入端和负输入端。
如图3所示，逆变器为三相全桥逆变器，包括六个功率器件，分别是Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6。
逆变器输出三相交流电，分别为U、V、W。这三相交流电为辅助传动装置供电。
本实施例提供的电源，还包括连接于逆变器100的正输入端和电抗器L之间的晶闸管V1。逆变控制器200检测所述支撑电容(C3和C4)两端的电压达到预定值以后，控制所述直流充电模块与所述支撑电容(C3和C4)断开，控制所述直流充电模块的输出端连接所述晶闸管V1的控制端，驱动所述晶闸管V1导通。具体可以由开关K1来实现，逆变控制器200控制开关K1的动触点与V1的控制端连接。
本实施例中，逆变控制器200还采样逆变器100输出端的电流信号，根据采样的电流信号，调整输给逆变器100的PWM波信号，PWM波信号用于驱动逆变器100中功率器件的开关状态。
逆变器100中的功率器件可以采用IGBT。
需要说明的是，图3仅示出了一个逆变器的电路，可以理解的是，本实用新型提供的电源可以包括多个逆变器，每个逆变器为一个或多个辅助传动装置供电，从而实现为整个机车多个辅助传动装置提供电源。
本实用新型提供的电源，直接利用机车上存在的直流电，将直流电逆变为交流电为辅助传动装置供电，不需要增加额外的交流辅助发电机和整流器。因此，节省了器件，从而提高了工作效率。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，包括：逆变器和逆变控制器；
所述逆变器的输入端连接直流母线，将直流母线上的直流电逆变为交流电；
所述直流母线上的直流电来自整流器的输出端，或来自动力蓄电池，或来自机车制动反馈能量单元；当直流母线上的直流电来自整流器的输出端时，所述整流器的输入端连接牵引供电主发电机的输出端；
所述逆变器的输出端连接辅助传动装置；
所述逆变控制器控制逆变器中功率器件的开关状态，以使逆变器输出预定频率和幅值的电源为辅助传动装置供电。
2.根据权利要求1所述的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，所述逆变器为三相全桥逆变器。
3.根据权利要求1所述的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，所述逆变器为至少一个，所有逆变器的输入端连接所述直流母线，每个逆变器的输出端为不同的辅助传动装置供电。
4.根据权利要求1所述的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，所述逆变控制器采集机车信号，根据采集的机车信号控制逆变器的输出电源。
5.根据权利要求1所述的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，所述逆变控制器接收机车控制器的数字控制信号。
6.根据权利要求1所述的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，还包括连接在直流母线和逆变器之间的直流充电模块；
该直流充电模块包括电抗器、第一电阻和第一二极管；直流母线上的直流电经过依次串联的电抗器、第一电阻和第一二极管为支撑电容充电；
所述支撑电容并联于所述逆变器的正输入端和负输入端。
7.根据权利要求6所述的适合混合动力机车供电的辅助传动装置电源，其特征在于，还包括连接于电抗器和逆变器的正输入端之间的晶闸管；
逆变控制器检测所述支撑电容的电压达到预定值以后，控制所述直流充电模块与所述支撑电容断开，控制所述直流充电模块的输出端连接所述晶闸管的 控制端，驱动所述晶闸管导通完成充电过程。 
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