交直交机车牵引变流器
专利汇可以提供交直交机车牵引变流器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种交直交 机车 牵引变流器，包括 电流 输入端及输出端，电流输入端与输出端之间设置有一个或多个变流模 块 组，变流模块组包括三个变流模块，变流模块包括整流 电路 及逆变电路，输入电流通过整流电路输入到逆变电路，逆变后变流模块从输出端输出单相交流电，每一变流模块组的输出构成 电机 电压 相位 差互为120°的三相交流电源。本变流器能够用较低额定电压的 半导体 开关 元件实现交直交机车变流器输出高线电压的需要；在相同线 输出电压 情况下，对 半导体开关 元件的额定电压的要求降低；此外输出电压的 波形 具有台阶，电流谐波减小，为 电动机 的工作提供优良条件，使电动机的输出转矩更加平稳，机车具有更好的牵引性能和 电 制动 性能。，下面是交直交机车牵引变流器专利的具体信息内容。
1、一种交直交机车牵引变流器，包括电流输入端及输出端，其特征在于， 所述电流输入端与输出端之间设置有一个或多个变流模块组，每一所述变流模 块组包括三个变流模块(MOD)，所述每一变流模块包括整流电路(1)及逆变 电路(2)，输入电流通过所述整流电路(1)的整流后输入到所述的逆变电路(2)， 逆变后，所述每一变流模块从所述输出端输出单相交流电，每一所述变流模块 组的输出构成电动机电压相位差互为120°的三相交流电源。
2、根据权利要求1所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所述逆变电 路(2)为单相桥式逆变器电路。
3、根据权利要求1所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所述逆变电 路为单相3点式逆变电路。
4、根据权利要求1或2或3所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所 述整流电路(1)输出直流电压。
5、根据权利要求1所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所述输入端 电源为柴油机-同步发电机组构成的三相交流电源；所述变流模块的整流电路(1) 为三相整流电路。
6、根据权利要求5所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所述整流电 路的输出端接有电阻制动电路，即能耗制动电路，所述制动电路包括半导体开 关元件和电阻。
7、根据权利要求1所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所述输入端 的输入为单相交流电源；所述变流模块的整流电路(1)为单相PWM脉波整流 电路。
8、根据权利要求7所述交直交机车牵引变流器，其特征在于，所述输入端 的单相交流电源通过变压电路(3)向所述每一变流模块输入单相交流电。
技术领域
本实用新型涉及一种车载变流器，更具体地说，涉及一种热力机车或电力 机车等机车用牵引变流器。
背景技术
一、针对例如IGBT(Insulate Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管) 的半导体开关元件的额定电压要求较高，由于高电压的半导体开关元件采购困 难、价格相对较高，造成成本上的浪费；
二、变流器的输出波形中du/dt较高，也就是说，瞬时的突变大，不利于牵 引电机的绝缘；
三、输出谐波大，引起牵引电机转矩波动，并加大了电机的铜损和铁损， 引起电机发热。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种交直交机车牵引变流器，通过设置整流、逆 变电路的变流模块，解决了现有交直交机车牵引变流器中对半导体开关元件的 额定电压要求高、输出波形du/dt高，瞬时突变大，对牵引电机绝缘不利，以及 牵引电机转矩波动、因铜损和铁损导致电机发热等问题。
为了实现上述目的，本实用新型构造了一种交直交机车牵引变流器，包括 电流输入端及输出端，电流输入端与输出端之间设置有一个或多个变流模块组， 每一变流模块组包括三个变流模块，每一变流模块包括整流电路及逆变电路， 输入电流通过整流电路的整流后输入到逆变电路，逆变后，每一变流模块从输 出端输出单相交流电，每一变流模块组的输出构成电机电压相位差互为120°的 三相交流电源。本实用新型的进一步改进在于，交直交机车牵引变流器，整流 电路输出直流电压，逆变电路为单相桥式逆变器电路或单相3点式逆变电路。
本实用新型的进一步改进还在于，输入端的输入为柴油机-同步发电机组构 成的三相交流电源；所述变流模块的整流电路为三相整流电路。
本实用新型的进一步改进还在于，整流电路的输出端接有能耗制动电路， 所述制动电路包括半导体开关元件和电阻。
本实用新型的进一步改进还在于，输入端的单相交流电源通过变压电路向 所述每一变流模块输入单相交流电；变流模块的整流电路为单相PWM脉波整流 电路。
通过上述技术方案，本实用新型交直交机车牵引变流器能够用较低额定电 压的半导体开关元件实现内燃机车和电力机车等交直交机车变流器输出高线电 压的需要。在相同线输出电压情况下，本实用新型变流器对半导体开关元件的 额定电压的要求大大降低；实现只有用较高电压的半导体开关元件才能完成的 功能。同时，由于本实用新型变流器输出电压的波形与“两点式”车载变流器 相比呈现多台阶过程，因此施加在牵引电机上的电压的du/dt和流过牵引电机的 电流谐波大大减小，为电动机提供了优质的电源条件，使电动机的输出转矩更 加平稳，机车的牵引性能和电制动性能得到明显提高。此外，本实用新型的变 流器还具有成本低、制造简单、使用方便、安全可靠等特点。
附图说明
图1是本实用新型三相交流电压输入的变流器应用电路示意图；
图2是图1所示变流器中变流模块的电路示意图；
图3是本实用新型单相交流电压输入的变流器应用电路示意图；
图4是图3所示变流器中变流模块的电路示意图；
具体实施方式
如图1所示本实用新型变流器在三相交流电压输入情况下的应用电路；该 电路主要应用于内燃机车中，牵引变流器的电路组成和工作原理如下所述：
内燃机车牵引变流器电路一般由6个变流模块MOD组成。如图1所示， 主发电机ALT有3组相同而且相互隔离的三相电枢绕组，输出3路三相交流电。 其中三相绕组A分别向2个转向架上的变流模块Au和变流模块Bu供电，三相 绕组B分别向2个转向架上的变流模块Av和变流模块Bv供电，三相绕组C分 别向2个转向架上的变流模块Aw和变流模块Bw供电。
如图2所示，变流模块的电路由6个二极管组成的三相整流桥把来自主发 电机一个三相电枢绕组的三相交流电压整流成直流电压Udc，经由4个半导体开 关元件V1～V4组成的单相桥式逆变器或单相3点式逆变电路逆变后，在变流模 块的输出端子AC1和AC2之间形成了单相输出电压Up。在机车电阻制动过程 中，制动能量流由牵引电机流向中间直流回路，引起Udc升高，半导体开关元 件V5由阻断变为导通，电流经端子BRK+流出，通过电阻制动柜内的1个电阻 后，经端子BRK-流回变流模块。
每个牵引变流模块组由3个变流模块组成，它们的3个AC1端接在一起，3 个AC2端构成牵引变流模块组的三相输出。由于在控制上保证了3个变流模块 的输出电压的相位差互为120°，因此牵引变流模块组的线电压输出作为2个线 电压的相量差，其有效值必为各变流模块输出单相电压有效值的 倍，即 Up。
这样就达到了用较低电压的开关元件获得较高电压输出的目的。不仅如此，由 于这种特殊电路结构，使得牵引变流模块组的电压输出波形质量比传统的两电 平变流器有明显的改善。
图3是本实用新型变流器在单相交流电压输入情况下的应用电路；其主要 应用于电力机车中，该变流器的电路组成和工作原理如下所述：
电力机车牵引变流器电路一般由12个变流模块组成，如图4所示。主变 压器T的副边由12组电压相同、而且相互隔离的单相绕组组成，分别向各自的 变流模块供电。副边绕组1U向变流模块1U供电，副边绕组1V向变流模块1V 供电，副边绕组1W向变流模块1W供电。变流模块1U、1V、1W组成了1号 牵引电机变流模块组。副边绕组2U向变流模块2U供电，副边绕组2V向变流 模块2V供电，副边绕组2W向变流模块2W供电。变流模块2U、2V、2W组 成了2号牵引电机变流模块组。副边绕组3U向变流模块3U供电，副边绕组3V 向变流模块3V供电，副边绕组3W向变流模块3W供电。变流模块3U、3V、 3W组成了3号牵引电机变流模块组。副边绕组4U向变流模块4U供电，副边 绕组4V向变流模块4V供电，副边绕组4W向变流模块4W供电。变流模块4U、 4V、4W组成了4号牵引电机变流模块组。
变流模块的电路如图4所示。来自主变压器T的副边单相输入电压，经 V6～V9组成的单相PWM脉波整流器整流后，在中间回路形成直流电压Udc， 经单相桥式逆变器或单相3点式逆变电路逆变后，在变流模块的输出端子AC1 和AC2之间形成单相输出电压Up。在机车电制动过程中，制动能量流由牵引电 机流向中问直流回路，由PWM脉波整流器逆变成为交流电通过主变压器T回 馈给电网。
每个牵引变流模块组由3个变流模块组成，它们的3个AC1端接在一起，3 个AC2端构成牵引变流模块组的三相输出。由于在控制上保证了3个变流模块 的输出电压的相位差互为120°，因此牵引变流模块组的线电压输出作为2个线 电压的相量差，其有效值必为各变流模块输出单相电压有效值的 倍，即 Up。
这样就达到了用较低电压的开关元件获得较高电压输出的目的。不仅如此，由 于这种特殊电路结构，使得牵引变流模块组的电压输出波形质量比传统的逆变 器有明显的改善。
此外，本实用新型变流器组成变流模块的数量可适当变化，符合一台机车 的牵引电机的需要，通常为3的整数倍。例如，电力机车的典型轴式为一台机 车含有2个转向架，每个转向架上装有2台牵引电机。由于电力机车电机功率 大，所以用3个模块组成一个变流模块组仅给1台电机供电，这样，4台电机共 需要4个变流模块组，共12个变流模块。而内燃机车的典型轴式为一台机车含 有2个转向架，每个转向架上装有3台牵引电机。由于内燃机车电机功率较小， 为了减少造价，用3个模块组成一个变流模块组给一个转向架上的3台电机供 电，这样，6台电机共需要2个变流模块组，共6个变流模块。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范 围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都 应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
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