一种内燃机车辅助系统及牵引系统的制作方法

文档序号:7409125阅读:410来源:国知局
一种内燃机车辅助系统及牵引系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种内燃机车辅助系统及牵引系统,包括辅助发电机,所述辅助发电机输出端与AC-DC充电装置输入端连接,所述AC-DC充电装置输出端与内燃机车直流控制电源、内燃机车蓄电池充电电源连接。本实用新型在辅助发电机输出端和内燃机车直流控制电源、蓄电池充电电源之间接入了AC-DC充电装置,因此可以复用机车辅助发电机的三相输出电能,取代了内燃机车辅助直流发电机,减少了辅助设备所占空间、重量,降低了设备成本,并能为机车设备提供更高品质的控制电源,同时可为机车蓄电池提供恒压、恒流的充电电源,提高了输出电源的品质。
【专利说明】一种内燃机车辅助系统及牵弓I系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种内燃机车辅助系统。

【背景技术】
[0002]内燃机车电气牵引系统包括主传动系统和辅助系统。主传动系统包括柴油机、同步主发电机、牵引变流器、牵引电机等环节,其作用在于产生机车牵引电能,并对电能进行AC-DC或AC-DC-AC电能变换,最终提供给机车牵引电机,以驱动和控制机车运行。辅助系统包括辅助发电机、辅助变流系统、辅助负载,其作用在于产生辅助系统电能,并对电能进行AC-DC或AC-DC-AC电能变换,最终为保障主传动系统设备正常运行的辅助设备提供电能,以及为机车控制设备提供直流控制电源。
[0003]传统内燃机车直流控制电源、蓄电池充电电源由机车直流发电机提供,需要机车微机驱动并调节机车直流发电机励磁电流才能满足供电要求,其示意图如图1所示。其采用专用的直流发电机,成本高,输出电源品质不高,无法满足蓄电池恒压、恒流充电的需求。


【发明内容】

[0004]本实用新型所要解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供一种内燃机车辅助系统,为机车设备提供更高品质的控制电源,为机车蓄电池提供恒压、恒流的充电电源。
[0005]为解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:一种内燃机车辅助系统,包括辅助发电机,所述辅助发电机输出端与AC-DC充电装置输入端连接,所述AC-DC充电装置输出端与内燃机车直流控制电源、内燃机车蓄电池连接。
[0006]本实用新型还提供了一种内燃机车牵引系统,其包括上述辅助系统和励磁电路,所述励磁电路与所述辅助发电机输出端连接,且所述励磁电路与所述AC-DC充电装置并联;所述励磁电路包括第一相控励磁模块、第二相控励磁模块;所述第一相控励磁模块输入端与所述辅助发电机输出端连接,所述第一相控励磁模块输出端与内燃机车同步主发电机励磁绕组连接;所述第二相控励磁模块输入端并联接入所述第一相控励磁模块输入端与所述辅助发电机输出端之间,所述第二相控励磁模块输出端与所述辅助发电机励磁绕组连接。采用一级励磁结构,通过相控励磁系统可实现内燃机车同步主发电机励磁的直接调节,大幅提高了同步主发电机的输出响应速度和输出精度,从而使得牵引系统具备更优的牵引性能。
[0007]与现有技术相比,本实用新型所具有的有益效果为:本实用新型辅助系统在辅助发电机输出端和内燃机车直流控制电源、蓄电池之间接入了 AC-DC充电装置,因此可以复用机车辅助发电机的三相输出电能,降低了设备成本,并能为机车设备提供更高品质的控制电源,同时可为机车蓄电池提供恒压、恒流的充电电源,提高了输出电源的品质;本实用新型的牵引系统采用一级励磁结构,通过相控励磁系统可实现内燃机车同步主发电机励磁的直接调节,大幅提高了同步主发电机的输出响应速度和输出精度,从而使得整车牵引系统具备更优的牵引性能。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1为传统内燃机车直流控制电源、蓄电池充电示意图;
[0009]图2为本实用新型一实施例辅助系统结构示意图;
[0010]图3为本实用新型一实施例AC-DC直流充电系统电气原理图;
[0011]图4为本实用新型一实施例辅助发电机多绕组输出实现原理图;
[0012]图5为本实用新型一实施例辅助发电机单绕组输出实现原理图;
[0013]图6为本实用新型一实施例带隔离变压器相控励磁模块示意图一;
[0014]图7为本实用新型一实施例带隔离变压器相控励磁模块示意图二 ;
[0015]图8为本实用新型一实施例相控励磁系统电气原理图。

【具体实施方式】
[0016]如图2和图3所示,本实用新型一实施例辅助系统包括辅助发电机,所述辅助发电机输出端与三相桥式半控整流电路输入端连接,三相桥式半控整流电路、高频逆变电路、高频隔离变压器、单相桥式全波整流电路依次串联,单相桥式全波整流电路输出端通过LC滤波电路与内燃机车直流控制电源、内燃机车蓄电池连接;三相桥式半控整流电路的开关管与控制单元连接。
[0017]本实用新型可采用如图3所示的AC-DC充电装置,辅助发电机输出的三相交流输入电能经三相桥式半控整流电路转换为直流,再经高频逆变电路转换为高频单相交流电能,高频单相交流电能经高频隔离变压器和单相桥式全波整流电路转换为单相直流电能,再通过LC滤波电路后分成两种直流输出,一路为机车蓄电池充电,另一路为机车直流控制电源。图中第一控制单元在AC-DC充电装置启动过程中通过控制三相桥式半控整流电路整流元件的导通角,为三相桥式半控整流电路整流输出侧支撑电容充电,第二控制单元检测系统各环节电压、电流,对高频逆变电路进行驱动调节。
[0018]如图4所示,机车辅助发电机自带多个独立供电输出绕组,各独立绕组在电气上相互隔离,在辅发电机励磁供电绕组输出侧直接并联第一相控励磁模块、第二相控励磁模块,第一相控励磁模块控制调节机车同步主发电机励磁,第二相控励磁模块控制调节机车辅助发电机励磁。因辅助发电机多个输出绕组相互隔离,因此可由辅助发电机的其中一个输出绕组单独向AC-DC充电装置提供电源。
[0019]如图5所示,机车辅助发电机带单个独立供电输出绕组,在相控励磁系统前串联隔离变压器,隔离变压器的输出侧接第一相控励磁模块、第二相控励磁模块,第一相控励磁模块控制调节机车同步主发电机励磁,第二相控励磁模块控制调节机车辅助发电机励磁。因AC-DC充电装置自带隔离变压器,可直接并联于辅助发电机的三相供电绕组输出侧。
[0020]关于隔离变压器的选用说明如下:
[0021]如图6所示,隔离变压器起电压变换和隔离作用,其一次电压有效值用Ul表示,二次电压有效值用U2表示,U2的大小需根据机车实际应用所需的相控整流系统输出的直流电压平均值Ud来确定。根据三相桥式全控整流电路计算公式:Ud=2.34*U2*cos α,α为相控整流电路中整流元件从开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的触发延迟角。Ud根据发电机工作实际所需的最大励磁电流和发电机励磁绕组电阻值确定,U2根据计算公式由Ud确定,隔离变压器的变比由U2和Ul确定。
[0022]相应于图5所示的辅助发电机单绕组输出实现方案,其采用隔离变压器电路结构方案如图7所示。
[0023]本实用新型的两个相控励磁模块电气原理图见图8,6个整流元件组成三相桥式全波可控整流电路,DSP处理器根据机车控制网络给定的输出电压目标值指令,计算出对应的整流元件门极触发角相位,通过整流元件门极驱动单元,驱动控制相应桥臂元件的导通,从而将输入的三相交流电能变换成特定所需的直流输出电压。
【权利要求】
1.一种内燃机车辅助系统,包括辅助发电机,其特征在于,所述辅助发电机输出端与AC-DC充电装置输入端连接,所述AC-DC充电装置输出端与内燃机车直流控制电源、内燃机车蓄电池连接。
2.根据权利要求1所述的内燃机车辅助系统,其特征在于,所述AC-DC充电装置包括依次连接的三相桥式半控整流电路、高频逆变电路、高频隔离变压器、单相桥式全波整流电路;所述三相桥式半控整流电路与第一控制单元连接,所述高频逆变电路与第二控制单元连接。
3.根据权利要求2所述的内燃机车辅助系统,其特征在于,所述单相桥式全波整流电路通过滤波电路与内燃机车直流控制电源、内燃机车蓄电池连接。
4.一种内燃机车牵引系统,其特征在于,包括上述权利要求1?3之一所述辅助系统和励磁电路,所述励磁电路与所述辅助系统的辅助发电机输出端连接,且所述励磁电路与所述AC-DC充电装置并联。
5.根据权利要求4所述的内燃机车牵引系统,其特征在于,所述励磁电路包括第一相控励磁模块、第二相控励磁模块;所述第一相控励磁模块输入端与所述辅助发电机输出端连接,所述第一相控励磁模块输出端与内燃机车同步主发电机励磁绕组连接;所述第二相控励磁模块输入端并联接入所述第一相控励磁模块输入端与所述辅助发电机输出端之间,所述第二相控励磁模块输出端与所述辅助发电机励磁绕组连接。
6.根据权利要求5所述的内燃机车牵引系统,其特征在于,所述辅助发电机包括多个输出绕组,所述励磁电路、AC-DC充电装置分别与其中两个输出绕组连接。
7.根据权利要求5所述的内燃机车牵引系统,其特征在于,所述辅助发电机包括一个输出绕组,所述励磁电路通过隔离变压器与所述输出绕组连接,所述AC-DC充电装置输入端并联接入所述隔离变压器与所述输出绕组之间。
【文档编号】H02M7/162GK203958144SQ201420427660
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】杨格, 肖功彬, 李小平, 刘松柏, 魏培华, 肖健, 李鹏, 王雨, 白云 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司
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