一种用于轨道交通机车上的异步发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及异步发电系统，具体的说是涉及一种用于轨道交通机车上的异步发电系统。


背景技术：

2.轨道车辆自上世纪问世以来，已经形成了以发动机为动力源驱动发电机发电的动力提供系统，用于机车车辆牵引和辅助设备供电。
3.其中，发动机通常使用柴油发动机，早期的发电机通常采用直流发电机，随着晶体管技术的发展，直流发电机逐步被交流同步发电机取代，近年来也使用交流永磁同步发电机。但是，交流同步发电机的体积大、重量重，使得车辆能耗较大，部件较多，使得故障率高，且出现故障时维护成本较高，而交流永磁同步发电机由于大量消耗稀土资源，使得成本较高。
4.综上，现有的交流同步发电机导致了车辆成本较高。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题在于提供了一种用于轨道交通机车上的异步发电系统，设计该异步发电系统的目的是降低成本。
6.为解决上述技术问题，本实用新型通过以下方案来实现：本实用新型的一种用于轨道交通机车上的异步发电系统，包括
7.异步电机，输入端接入发电部；
8.发电逆变器，接至所述异步电机的输出端，所述发电逆变器具有控制所述异步电机励磁启动发电并输出直流电源的整流单元、与所述整流单元输出后的直流电源连接的四组逆变单元。
9.进一步的，所述整流单元包括：
10.第一电流互感器lt1，一端接所述异步电机的输出端u极；
11.第二电流互感器lt2，一端接所述异步电机的输出端w极；
12.三组并联的第一复合管电路，该第一复合管电路由两个串联的第一三极管构成，其中，所述第一电流互感器lt1的另一端接至第一组第一复合管电路t11中的电路节点上，所述第二电流互感器lt2的另一端接至第三组第一复合管电路t13中的电路节点上，所述异步电机的v极接至第二第一复合管电路t12中的电路节点上；
13.第一电容c1，并联所述第一复合管电路；
14.电阻r1，并联所述第一复合管电路；
15.电压互感器lv1，并联所述第一复合管电路。
16.进一步的，所述第一三极管的集电极和发射极之间连接有第一二极管，其中，第一二极管的负极接第一三极管的集电极。
17.进一步的，所述异步发电系统还包括dc电源，所述dc电源的输出端接有dc-dc升压
电路，所述dc-dc升压电路的输出极升压后，通过四组逆变单元给系统供电。
18.进一步的，所述四组逆变单元，其中：第二组逆变单元和第四组逆变单元通过滤波器输出。
19.更进一步的，所述逆变单元包括：
20.第二复合管电路，设有三组，三组第二复合管电路并联且和所述第一复合管电路并联，所述第二复合管电路由两个串联的第二三极管构成；
21.第二电容，和所述第二复合管电路并联；
22.三个第三电流互感器，输入端分别接至三组第二复合管电路中的电路节点上，所述三个第三电流互感器的输出极输出三相电路。
23.更进一步的，所述滤波器包括三个电感l，三个电感l的输入端分别接三相电路，其三个输出端任意两个脚之间连接有电容c且三个电感l的输出端输出为pwm电源。
24.进一步的，所述发电部为柴油机。
25.进一步的，所述dc电源为24v。
26.相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型异步发电系统是由轨道车主机带动三相异步发电机运行，在轨道车主柴油机的全转速工作范围内，可为车辆辅助系统提供 3ac380v工业用电和ac220v生活用电。柴油机机械输入带动三相异步电机旋转，dc24v电源通过励磁电源升压给系统直流母线供电，整流单元控制异步电机励磁启动发电并输出直流电源。该直流电源经四组逆变单元后输出四组三相pwm电源，第一组供给柴油机散热风机电机；第二组经lc滤波器滤波为三相ac380v正弦波电源，为系统的空压机组供电，第三组pwm逆变直接共给2组牵引电机风机供电。第四组三相380vac中的两相给单相变压器供电，变压器输出为单相ac220v电源，供系统单相负载用电。
附图说明
27.图1为本实用新型异步发电系统的电路控制图。
28.图2为本实用新型逆变单元的电路图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，本实用新型所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.实施例1：本实用新型的具体结构如下：
34.请参照附图1-2，本实用新型的一种用于轨道交通机车上的异步发电系统，包括
35.异步电机1，输入端接入发电部；
36.发电逆变器2，接至所述异步电机1的输出端，所述发电逆变器2具有控制所述异步电机1励磁启动发电并输出直流电源的整流单元、与所述整流单元输出后的直流电源连接的四组逆变单元。
37.本实施例的一种优选技术方案：所述整流单元包括：
38.第一电流互感器lt1，一端接所述异步电机1的输出端u极；
39.第二电流互感器lt2，一端接所述异步电机1的输出端w极；
40.三组并联的第一复合管电路，该第一复合管电路由两个串联的第一三极管构成，其中，所述第一电流互感器lt1的另一端接至第一组第一复合管电路t11中的电路节点上，所述第二电流互感器lt2的另一端接至第三组第一复合管电路t13中的电路节点上，所述异步电机 1的v极接至第二第一复合管电路t12中的电路节点上；
41.第一电容c1，并联所述第一复合管电路；
42.电阻r1，并联所述第一复合管电路；
43.电压互感器lv1，并联所述第一复合管电路。
44.本实施例的一种优选技术方案：所述第一三极管的集电极和发射极之间连接有第一二极管，其中，第一二极管的负极接第一三极管的集电极。
45.本实施例的一种优选技术方案：所述异步发电系统还包括dc电源，所述dc电源的输出端接有dc-dc升压电路3，所述dc-dc升压电路3的输出极升压后，通过四组逆变单元给系统供电。
46.本实施例的一种优选技术方案：所述四组逆变单元，其中：第二组逆变单元和第四组逆变单元通过滤波器输出。
47.本实施例的一种优选技术方案：所述逆变单元包括：
48.第二复合管电路，设有三组，三组第二复合管电路并联且和所述第一复合管电路并联，所述第二复合管电路由两个串联的第二三极管构成；
49.第二电容，和所述第二复合管电路并联；
50.三个第三电流互感器，输入端分别接至三组第二复合管电路中的电路节点上，所述三个第三电流互感器的输出极输出三相电路。
51.本实施例的一种优选技术方案：所述滤波器包括三个电感l，三个电感l的输入端分别接三相电路，其三个输出端任意两个脚之间连接有电容c且三个电感l的输出端输出为pwm 电源。
52.本实施例的一种优选技术方案：所述发电部为柴油机。
53.本实施例的一种优选技术方案：所述dc电源为24v。
54.实施例2：
55.以下是本实用新型异步发电系统的工作原理：
56.柴油机机械输入带动三相异步电机旋转，dc24v电源通过励磁电源升压给系统直流母线供电，整流单元控制异步电机励磁启动发电并输出直流电源。该直流电源经四组逆变单元后输出四组三相pwm电源，第一组供给柴油机散热风机电机；第二组经lc滤波器滤波为三相 ac380v正弦波电源，为系统的空压机组供电，第三组pwm逆变直接共给2组牵引电机风机供电。第四组三相380vac中的两相给单相变压器供电，变压器输出为单相ac220v电源，供系统单相负载用电。
57.柴油机根据司机室调速手柄的设定级位按不同转速运行，三相异步发电机在柴油机的拖动下同转速运行。该系统可根据柴油机的不同转速，将异步电机所发出的三相交流电转换为稳定的三相ac400v和三相ac380v以及单相ac220v电源。
58.本实用新型的异步发电系统应用的辅助变流器由箱体和模块组成。变流器箱体后侧板采用3mm冷轧钢板折弯而成，在安装挂孔位置增加有加强筋隔板，保证箱体和安装孔的承重强度。箱内主要由整流单元和逆变单元构成，两个单元结构相同。逆变单元由两个独立的逆变功率单元组成。每个单元散热器装有igbt模块、驱动电路、电解电容、母排、电流传感器和电压检测电路。两个单元通过直流母排连接。上部安装有风扇单元，为向上吸风冷却方式。上面安装有控制电路板及控制板转换电源模块。与外部实现通讯连接。箱体下侧为电源的进、出线端子连接处，打开前下端板可方便连接电源线及控制电源线及通讯线。辅助变流器与滤波器、变压器之间通过线缆连接。
59.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。