用于再生动态制动的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及牵引电机驱动系统，更具体地涉及用于机车的再生动态制动的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在动态制动期间，牵引电机可用作发电机以通过将机车的动能变换为电能来减慢机车的运动。在电阻动态制动中，可加入格栅式电阻器(grid resistor)以将所产生的电能作为热消散。当执行动态制动操作时，格栅式电阻器的温度会上升并且可使用格栅风机来进行冷却。这不仅浪费了牵引电机所产生的电力，而且需要消耗电力以使用于防止格栅式电阻器过热的格栅风机工作。出于燃料效率和环保目的，可能有利的是使用该电能来至少部分地为机车及其子系统供电，而不是将牵引电机所产生的能量浪费掉。
[0003]使用牵引电机所产生的电能的一个方案被记载在美国专利US8，179，084(“’084专利”)中。’084专利针对于一种用于用来冷却格栅式电阻器的格栅风机的驱动系统。根据’084专利，风机由与跨电阻元件格栅的接线(tap)联接的电机供电。因此，只要电阻元件格栅或格栅式电阻器上存在电力，例如在动态制动操作期间，风机就工作。由于风机由来自格栅式电阻器的电力直接供能，所以不需要专门地产生另外的电力以给风机供能。
[0004]’084专利仅提供了有限的解决方案，其中利用由牵引电机产生的电力对格栅风机供电。’084专利仅提供了从电阻元件直接对格栅风机供电的方案。然而，由于格栅式电阻器会产生多于用来使格栅风机工作的电力，所以需要使得其它系统能使用牵引电机所产生的电力的方案。
[0005]当前公开的系统和方法针对于克服上述问题和/或本领域中的其它问题中的一个或多个问题。
【发明内容】
[0006]根据一个方面，本发明针对于一种再生制动系统。该系统可包括具有变流器输出端和变流器输入端的变流器。变流器输入端可与牵引电机电连接。该系统还可包括与变流器输出端电连接的电阻格栅。电阻格栅可包括至少一个格栅式电阻器。该系统还可包括在至少一个格栅式电阻器与直流电总线之间并联电联接的接线。
[0007]根据另一方面，本发明针对于一种机车。该机车可包括车轴和连接至车轴的一对车轮。该机车还可包括可旋转地联接至车轴的牵引电机。该机车还可包括再生制动系统。该系统可包括具有变流器输出端和变流器输入端的变流器。变流器输入端可与牵引电机电连接。该系统还可包括与变流器输出端电连接的电阻格栅。电阻格栅可包括至少一个格栅式电阻器。该系统还可包括在至少一个格栅式电阻器与机车的直流电总线之间并联电联接的接线。
[0008]根据另一方面，本发明针对于一种方法。该方法可包括动态地制动牵引电机，由此产生交流电。该方法还可包括将交流电变换为直流电并且将直流电供给至电阻格栅以消散直流电的第一部分。该方法还可包括接线到电阻格栅中以吸取直流电的第二部分并且将直流电的该第二部分供给至电力输出端。
【附图说明】
[0009 ]图1提供了机车的一个示例性实施例。
[0010]图2是再生动态制动系统的一个示例性实施例的示意图。
[0011 ]图3是示例性再生制动方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012]图1示出示例性车辆，例如机车100，其中可实施用于再生动态制动的系统和方法。机车100可以是采用交流电牵引电机进行推进的任意电驱动的轨道车辆。根据图1所示的示例性实施例，机车100可包括连接至车轴120的一对车轮110，车轴120可旋转地联接至牵引电机130。根据一些实施例，牵引电机130可包括三相绕线转子式同步机器。牵引电机130可由机车100的发动机14供能。在示例性机车100的供能期间，牵引电机130可在驱动模式下工作以推进机车100。附加地或替代地，牵引电机130可在动态制动模式下工作以使机车100减慢和/或停止。根据一些实施例，机车100可包括用于再生来自一个或多个牵引电机130的能量的系统200。
[0013]图2是可结合在机车100中和/或供机车100使用的再生动态制动系统200的一个示例性实施例的示意图。如图2中示意性地示出的，系统200可包括主动力源，例如发动机140。根据一些实施例，发动机140可构造成为机车100提供动力。例如，发动机140可构造成向牵引电机130供能。系统200可非必要地包括用于将来自发动机140的交流电变换为可用于为机车100的其它构件和/或系统供能的直流电的辅助整流器210 ο例如，直流电总线220可与辅助整流器210电连接。系统200可包括构造成吸取来自发动机140的电力的直流电总线220。附加地或替代地，系统200可构造成向直流电总线220供给例如来自牵引电机130的直流电。直流电总线220构造成向附属负载230供能。例如，附属负载230可包括机车100的一个或多个子系统，例如发动机冷却系统和机车控制系统。
[0014]当牵引电机130以动态制动模式工作时，牵引电机130可作为发电机工作。例如，如图2所示，牵引电机130可构造成在牵引电机130以动态制动模式工作时产生三相交流电。系统200可构造成将由牵引电机130产生的交流电变换为直流电。
[0015]例如，系统200可包括具有变流器输入端245和变流器输出端250的变流器240。牵引电机130可与变流器输入端245电连接。变流器240可构造成将牵引电机130的交流电变换为可在变流器输出端250流出的直流电。
[0016]系统200还可包括与变流器输出端250电连接的电阻格栅260。电阻格栅260可构造成使直流电的至少一部分跨变流器输出端250消散。电阻格栅260可包括至少一个格栅式电阻器270。当电阻格栅260的格栅式电阻器270吸取来自变流器输出端250的直流电时，电阻器270可能过热。为了防止或降低过热的可能性，系统200可包括格栅风机280a、280b以冷却格栅式电阻器270。格栅风机280a可直接与电阻格栅260电连接，使得格栅风机280a可吸取来自变流器输出端250的电流。附加地或替代地，格栅风机280b可与直流电总线220电连接，使得格栅风机280b可吸取来自直流电总线220的电流。
[0017]格栅风机280a、280b可采用不同方式构造成冷却电阻格栅260。例如，格栅风机280a、280b可构造成在牵引电机130以动态制动模式工作时工作。附加地或替代地，格栅风机280a、280b可构造成以不同的功率模式工作。根据一些实施例，格栅风机280a、280b可构造成根据格栅电阻260的温度而工作。例如，格栅风机280a、280b在电阻格栅温度低于阈值温度时以低功率模式工作，而在电阻格栅温度高于阈值温度时以高功率模式工作。
[0018]接线290可与电阻格栅260电连接以吸取由变流器输出端250输出的直流电。根据一些实施例，接线290可与电阻格栅260的格栅式电阻器270并联电连接。这样，接线290可根据电气原理如基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律吸取来自变流器输出端250的电流。接线290可构造成吸取比全部由变流器输出端250输出的电流要少的电流。接线290的输出端可与直流电总线220电连接。接线可在格栅式电阻器270与直流电总线220之间并联电联接。这样，直流电总线220可吸取来自接线290的电流，使得直流电总线220可包括来自发动机140和接线290的电流之和。
[0019]图3示出用于使用由牵引电机130在动态制动模式下产生的电流来驱动机车100的附属负载230的方法300。在步骤310，方法300可包括动态地制动牵引电机130。这可产生交流电。例如，步骤310可包括使牵引电机130以动态制动模式工作。在此模式下，牵引电机130可包括产生三相交流电。
[0020]在步骤320，方法300可包括将所产生的交流电变换为直流电。例如，步骤320可包括使变流器240工作以将由牵引电机130在步骤310期间产生的三相交流电变换为直流电。
[0021]在步骤330，来自变流器240的直流电可被供给至电阻格栅260。电阻格栅260可在直流电从电阻格栅260通过时使其第一部分消散。例如，电阻格栅250可与变流器240的变流器输出端250电连接以吸取来自变流器240的直流电。
[0022]在步骤340，方法300可包括接线到电阻格栅260中以吸取直流电的第二部分。例如，接线290可与电阻格栅260并联电连接。在步骤350，方法300可包括向电力输出端供给来自接线290的直流电的第二部分。例如，接线290可与直流电总线220电连接。
[0023]工业适用性
[0024]本发明的系统和方法提供了在机车的制动期间使用由牵引电机产生的电力的可靠方案。本发明的再生制动系统和方法可具有多种优点。本发明的系统提供了使所产生的电力直接馈送到DC总线中以给附属负载供电的方案，而其它系统提供了仅为格栅风机供能的方案。
[0025]对本领域的技术人员来说将显而易见的是，能够对所述用于再生动态制动的系统和用于操作该系统的相关方法作出各种修改和变更。根据本发明的说明书和对本发明的实践，本发明的其它实施例对于本领域的技术人员来说将显而易见。本说明书和示例应当被认为只是示例性的，本发明的真实范围由以下权利要求和它们的等同方案指示。
【主权项】
1.一种再生制动系统，包括: 具有变流器输出端和变流器输入端的变流器，所述变流器输入端与牵引电机电连接； 与所述变流器输出端电连接的电阻格栅，所述电阻格栅包括至少一个格栅式电阻器；和 并联电联接在所述至少一个格栅式电阻器与直流电总线之间的接线。2.根据权利要求1所述的再生制动系统，其中，所述牵引电机配置成在所述牵引电机处于动态制动模式时产生三相交流电。3.根据权利要求1所述的再生制动系统，还包括格栅风机。4.根据权利要求3所述的再生制动系统，其中，所述格栅风机与所述直流电总线电连接。5.根据权利要求4所述的再生制动系统，其中，所述格栅风机与所述电阻格栅直接电连接。6.根据权利要求1所述的再生制动系统，其中，所述直流电总线构造成向附属负载供會K。7.根据权利要求1所述的再生制动系统，其中，所述直流电总线构造成吸取来自机车发动机的电力。8.—种机车，包括: 车轴； 连接至所述车轴的一对车轮； 可旋转地联接至所述车轴的牵引电机;和 再生制动系统，所述再生制动系统包括:具有变流器输出端和变流器输入端的变流器，所述变流器输入端与所述牵引电机电连接； 与所述变流器输出端电连接的电阻格栅，所述电阻格栅包括至少一个格栅式电阻器；和 并联电联接在所述至少一个格栅式电阻器与直流电总线之间的接线。9.根据权利要求8所述的机车，还包括配置成向所述牵引电机供能的发动机。
【专利摘要】本发明提供一种再生制动系统，包括具有变流器输出端和变流器输入端的变流器。变流器输入端与牵引电机电连接。该系统还包括与变流器输出端电连接的电阻格栅。电阻格栅包括至少一个格栅式电阻器。该系统包括并联电联接在至少一个格栅电阻器与直流电总线之间的接线。
【IPC分类】B60L7/06, B60L7/16
【公开号】CN105711426
【申请号】CN201510962727
【发明人】E·J·小加维尔
【申请人】易安迪机车公司