牽引系統的製作方法

2023-12-11 03:41:07

專利名稱：牽引系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及具有電力電子變流器(converter)的牽引系統。本實用新型還涉 及一種用於牽引變流器的模塊式概念。
背景技術：
牽引系統中的電力電子變流器通常是定製產品，S卩，如果牽引系統的構造(即所 用的發動機類型)改變，則這些電力電子變流器就不可用。因而，必須為諸如鐵路、電車等 之類的每個系統單獨設計和製造定製的電力電子變流器。這種方法被稱為面向產品的方 法，其中根據最終產品的規格來設計變流器。然而，面向產品的方法的價格昂貴，因為批量 生產的成本降低效應是不適用的。

實用新型內容根據一個方面，提供一種用於運輸系統的適應性強的牽引系統。該牽引系統包 括-用於提供控制信號的控制單元；-包括一個或多個電動機(electrical motor)的電機(motor)單元；-多個硬體單元，每個硬體單元都具有一個或多個功率模塊，每個功率模塊可與控 制單元和電機單元連接以使得能夠通過控制單元來操作電機單元。上述牽引系統的一個想法是能夠實施不同功率模塊來使由硬體單元和控制單元 構成的電力電子變流器適應電機單元並且不改變控制單元。因此，能夠提供在於將不同功 能集成於較少量的塊中的模塊式概念。所以，標準化模塊的不同組合能夠被用於實現用於 不同種類運輸系統的不同牽引系統。根據實施例，硬體單元可包括用於驅動具有多達四個電動機的電機單元的第一牽 引模塊。另外，硬體單元可包括用於驅動每個具有多達二個電動機的電機單元的兩個第二 牽引模塊。硬體單元可包括用於為AC三相負載供電的輔助變流器和/或用於為DC負載供電 並為電池充電的電池充電器。可替換地，硬體單元還可包括第一牽引模塊並且具有輔助變流器和/或電池充電 器，該第一牽引模塊用於驅動具有多達四個電動機的電機單元，該輔助變流器用於為AC三 相負載供電，該電池充電器用於為DC負載供電並為電池充電。硬體單元能夠包括用於每個都具有數個電機的一個或多個電機單元的一個、兩個 或更多個牽引模塊。而且，硬體單元能夠選擇地包括輔助變流器和/或電池充電器，並且能 夠是組合式牽弓I、輔助變流器和電池充電器。另外，該多個功率模塊能夠裝配在相同殼體中。電力電子變流器可與變壓器/線電感器(line inductor)連接以用於給相應的硬體單元提供電能。而且，可提供附加模塊，該附加模塊可與每個功率模塊連接並包括用於限制功率 模塊內電壓的電壓限制模塊和/或用於在對運輸系統進行制動時耗散動能的制動斬波器
單元。 所以，本實用新型的目的是提供一種電力電子變流器，該電力電子變流器可以利 用更多標準化模塊來構建用於不同種類的運輸系統的牽引系統。

結合附圖更詳細地說明本實用新型進一步的實施例，其中圖1示意性地示出用於運輸系統的牽引系統；圖2示出牽引系統的硬體單元的構造；圖3示出牽引系統的硬體單元的另一構造；圖4示出牽引系統的硬體單元的又一構造；以及圖5示出牽引系統的硬體單元的再一構造。
具體實施方式
圖1示意性地示出用於諸如鐵路、電車等之類的運輸系統的牽引系統1。牽引系 統1包括形成電力電子變流器的硬體單元3和控制單元2，該電力電子變流器可包括牽弓I模 塊。硬體單元3包括功率模塊，該功率模塊具有功率半導體以向包括一個或多個電動機的 電機單元4提供功率切換。利用功率半導體，能夠執行電機單元4的電機的電子換向。功 率半導體可包括晶閘管、IGBT等。控制單元2適合於提供諸如門信號和/或點火信號之類的控制信號(取決於硬體 單元3中所使用的半導體開關的種類)以直接控制硬體單元3中的功率半導體。硬體單元3能夠包括驅動電機單元4的牽引模塊。此外，硬體單元3可包括用於 為AC三相負載供電的輔助變流器和/或用於為DC負載供電並給電池充電——即為非牽引 目的供應電力——的電池充電器12。硬體單元3能夠與附加模塊5耦合，附加模塊5可包 括連接到制動電阻器以在對運輸系統進行制動時耗散動能的制動斬波器單元6。附加模塊 5還可包括電壓限制單元7以限制硬體單元3和/或電動機4中的電壓。通過變壓器/線電感器模塊8將功率供應至硬體單元3。控制單元2可包括不同的功能。主要功能之一是為硬體單元3中的功率半導體提 供門信號和/或點火信號以使得硬體單元3根據電機單元4的規格來驅動包括相應電動機 的電機單元4。提供控制單元2以便在不必例如為了根據硬體單元3的類型來提供門信號 和點火信號作為控制信號而重新設計的情況下與不同種類的硬體單元3 —起工作。能夠僅 通過軟體來執行控制單元2對不同的硬體單元3的適應。硬體單元3選自多個不同種類的硬體單元3以使其適用於具有不同類型和數量的 電動機以及其他負載的不同電機單元。-在圖2示意性示出的第一備選方案中，硬體單元3包括能夠用於驅動具有多達四 個電動機的電機單元4的第一牽引模塊9。[0031 ]-在圖3示意性示出的第二備選方案中，硬體單元3包括兩個第二牽引模塊10，每 個第二牽引模塊10均能夠用於驅動一個具有多達二個電動機的電機單元4。在一些系統 中，可以規定第一和第二牽引模塊9、10相同或為同一類型。-在圖4示意性示出的第三備選方案中，硬體單元3僅包括用於為AC三相負載供 電的輔助變流器11，和/或用於為DC負載供電並且給電池充電的電池充電器12，而不包括 用作牽引功能的任何牽引模塊。 -在圖5示意性示出的第四備選方案中，硬體單元3包括能夠驅動具有四個電動機 的電機單元4的第一牽引模塊9，並且還包括用於為AC三相負載供電的輔助變流器11和/ 或用於為DC負載供電並且給電池充電的電池充電器12。根據本申請，硬體單元3可選自以上給出的四個備選方案。而且，可以可選擇地實 施附加模塊5。特別地，如果硬體單元3包括牽引模塊，則制動斬波器單元6是必要的。僅 對於僅包括輔助變流器的第三備選方案來說，制動斬波器單元6不是必要的。在所有備選 方案中電壓限制單元7都是必要的。不同種類的硬體單元3的殼體均相同，與其中布置的模塊的種類和數量無關。這 有利於不同系統中硬體單元的替換。牽引系統被設計為允許牽引機車或有軌車的地板下安裝，並且該牽引系統包括定 制的機械連接。參考列表1牽引系統2控制單元3硬體單元4電機單元5附加模塊6制動斬波器單元7電壓限制單元8變壓器/線電感器模塊9第一牽引模塊10第二牽引模塊11輔助變流器12電池充電器
權利要求一種用於運輸系統的適應性強的牽引系統(1)，包括 控制單元(2)，用於提供控制信號； 電機單元(4)，包含一個或多個電動機； 多個硬體單元(3)，每個所述硬體單元(3)具有一個或多個功率模塊，每個所述功率模塊能夠與所述控制單元(2)和所述電機單元(4)連接以使得能夠通過所述控制單元(2)來操作所述電機單元(4)。
2.根據權利要求1所述的牽引系統(1)，其中，所述多個硬體單元⑶包括具有作為一 個功率模塊的第一牽引模塊(9)的硬體單元(3)，所述第一牽引模塊(9)用於驅動包括多達 四個電動機的所述電機單元(4)。
3.根據權利要求1所述的牽引系統(1)，其中，所述多個硬體單元⑶包括具有作為一 個功率模塊的兩個第二牽引模塊(10)的硬體單元(3)，每個所述第二牽引模塊(10)都用於 驅動每個具有多達二個電動機的所述電機單元(4)。
4.根據權利要求1所述的牽引系統(1)，其中，所述多個硬體單元(3)包括具有輔助變 流器(11)和/或電池充電器(12)的硬體單元(3)，所述輔助變流器(11)用於為AC三相負 載供電，所述電池充電器(12)用於為DC負載供電和給電池充電。
5.根據權利要求1所述的牽引系統(1)，其中，所述多個硬體單元(3)包括具有第一牽 引模塊(9)並且具有輔助變流器(11)和/或電池充電器(12)的硬體單元(3)，所述第一牽 引模塊(9)用於驅動多達四個電動機，所述輔助變流器(11)用於為AC三相負載供電，所述 電池充電器(12)用於為DC負載供電和給電池充電。
6.根據權利要求1所述的牽引系統，其中，不同的硬體單元(3)包括相同的殼體。
7.根據權利要求1所述的牽引系統(1)，其中，所述硬體單元(3)能夠與變壓器/線電 感器模塊(8)連接以用於為相應的硬體單元(3)供應電能。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的牽引系統(1)，其中，提供能夠與每個所述硬體 單元(3)連接並且包括電壓限制單元和/或制動斬波器單元的附加模塊(5)，所述電壓限 制單元用於限制所述硬體單元(3)中的電壓，所述制動斬波器單元用於在對所述運輸系統 進行制動時耗散動能。
專利摘要本實用新型涉及牽引系統，具體地，本實用新型涉及一種用於運輸系統的適應性強的牽引系統(1)，包括用於提供控制信號的控制單元(2)；包括一個或多個電動機的電機單元(4)；多個硬體單元(3)，每個硬體單元(3)都具有一個或多個功率模塊，每個功率模塊均可與控制單元(2)和電機單元(4)連接以使得能夠通過控制單元(2)來操作電機單元(4)。因此，能夠提供在於將不同功能集成於較少量的塊中的模塊式概念。所以，標準化模塊的不同組合能夠被用於實現用於不同種類運輸系統的不同牽引系統。
文檔編號B60L15/00GK201703266SQ200920178040
公開日2011年1月12日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者A·皮亞澤西 申請人:Abb瑞士有限公司