鐵路機車用交直流轉換電路的製作方法
2023-05-21 00:11:51 2
專利名稱：鐵路機車用交直流轉換電路的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種電源，特別是廣泛適用於鐵路機車用交直流轉換電路。
背景技術：
現有鐵路機車用的變流裝置，主要電路採用三段不等分半控橋。橋路中完成交直流轉換的整流管組件為多個串並聯方式，其目的是進行電流分流，達到保護裝置的目的，提高其可靠性。鐵路機車在運行過程中，其提供的交流電壓存在著波動範圍大，容易產生大電流衝擊的問題。而電源電壓的波動和負載的變化很容易使器件在過壓過流時損壞。
現有電路中採用多個小功率整流管串並聯，一方面使體積和成本增加，另一方面使可靠性降低。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種鐵路機車用交直流轉換電路，以便在不增加體積和成本時使可靠性大大增強。
本實用新型的目的是這樣實現的；設計一種鐵路機車用交直流轉換電路，其特徵是它由第一橋路、第二橋路、第三橋路構成，每個橋路都包括兩個整流管、兩個晶閘管，每個晶閘管的觸發端電連接有觸發電路；一個橋路中兩個同方向整流管串聯電連接的陽極端與兩個同方向晶閘管串聯電連接的陽極端電連接作為電源的一個直流輸出端；兩個同方向整流管串聯電連接的陰極端與兩個同方向晶閘管串聯電連接的陰極端電連接作為電源另一個直流輸出端；每個橋路中兩個同方向電連接的整流管電連接點和兩個同方向電連接的晶閘管之間的電連接點作為交流電源的輸入端，第二、第三橋路中，兩個整流管構成的整流橋臂共用，直流輸出是一個輸出端；第二、第三橋路中輸入端為三點輸入；其中晶閘管通態平均電流在2800～5000(A)，斷態不重複峰值電壓在3000～8500(V)；整流管通態平均電流在3200～7000(A)，斷態不重複峰值電壓在3000～8500(V)。
本實用新型的工作過程是，機車啟動開始首先對第一路橋路(半控橋)進行移相調壓控制，隨著兩個晶閘管導通角的逐漸增大，兩個整流管的導通時間逐漸減少。其中晶閘管每周期的導通時間為π-α，整流管的導通時間為π+α，α為相控角。當兩個晶閘管全導通後，α為最小時，輸出電壓為1/2Ud。為了進一步提高電壓，對第二路三相橋的兩個晶閘管進行相位控制，當它的兩個晶閘管全導通後，輸出總電壓為1/2Ud+1/4Ud＝3/4Ud。最後對第三路橋的兩個晶閘管進行相位控制，隨著其導通角逐漸加大，第二路橋路的兩個晶閘管的導通時間逐漸減少，當第三路橋的兩個晶閘全導通後，輸出電壓最大為1/2Ud+1/4Ud+1/4Ud＝Ud。
電路中的負載為帶有平波電抗器的牽引電機，其輸出電壓最大為1200V、輸出電流最大為2400A。流過功率晶閘管橋臂的電流最大為1200A、流過功率整流管橋臂的電流最大為2400A。這種鐵路機車用交直流轉換電路，它在不增加體積和成本條件下使可靠性大大增強下面結合實施例附圖對本實用新型作進一步說明
圖1是本實用新型實施例1的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型實施例為三段不等分半控橋。它由整流管D3、D4，晶閘管T5、T6構成第一橋路，由整流管D1、D2，晶閘管T1、T2構成第二橋路，由整流管D1、D2，晶閘管T3、T4構成第三橋路；一個橋路中兩個同方向整流管串聯電連接的陽極端與兩個同方向晶閘管串聯電連接的陽極端電連接作為電源的一個直流輸出端；兩個同方向整流管串聯電連接的陰極端與兩個同方向晶閘管串聯電連接的陰極端電連接作為電源另一個直流輸出端；每個橋路中兩個同方向電連接的整流管之間的電連接點和兩個同方向電連接的晶閘管之間的電連接點作為交流電源的輸入端，第二、第三橋路中，整流管D1、D2構成的整流橋臂共用，第二橋路、第三橋路的直流輸出端是82、83；其中D1～D4為大功率整流管組件、T1～T6為大功率晶閘管組件，在每個晶閘管、整流管兩端都有並聯的電阻和電容，由它們構成RC換相吸收回路。由於晶閘管和整流管共有10個，因此電阻有R1～R10，電容有C1～C10；每個晶閘管形成的橋臂都串有快速熔斷器，快速熔斷器(F1～F6)為RSG型。大功率晶閘管T1～T6的觸發端電連接有由Q1～Q6構成的觸發電路。晶閘管通態平均電流在2800～5000(A)，斷態不重複峰值電壓在3000～8500(V)；整流管通態平均電流在3200～7000(A)，斷態不重複峰值電壓在3000～8500(V)。
變壓器的繞組供電a1-x1(a3-x3)694.5V和a2-x2(a4-x4)694.5V。同時在a1-x1(a3-x3)繞組的中點b1(b3)處又有一個抽頭，這樣組成兩個相互隔離的大段和有中點抽頭分割的兩小段，每個抽頭接向兩個整流橋臂的中點，這樣共有10個整流橋臂，這種電路即所謂三段不等分半控橋。
通過採用大功率半導體組件以替代原有的小功率組件並聯的結構，即用單只大功率半導體組件來代替原有的多隻小功率組件並聯的結構工藝，以滿足國內機車要求的高可靠、長壽命、少維修、免維護的新型變流裝置。
由於半導體組件工作在大功率狀態下，因此必須用緊固件將其固定在散熱器上。與其配套的散熱器為自行設計的專用散熱器，通過設計使其外型尺寸及散熱性能符合實際工況的要求。
機車啟動開始，首先對T5、T6、D3、D4半控橋進行移相調壓控制，隨著T5、T6導通角的逐漸增大，整流管D3、D4的導通時間逐漸減少。其中晶閘管每周期的導通時間為π-α，整流管的導通時間為π+α，α為相控角。當T5、T6全導通後，α為最小時，輸出電壓為1/2Ud。為了進一步提高電壓，對三相橋的晶閘管T1、T2進行相位控制，當T1、T2全導通後，輸出總電壓為1/2Ud+1/4Ud＝3/4Ud。最後對晶閘管T3、T4進行相位控制，隨著其導通角逐漸加大，晶閘管T1、T2的導通時間逐漸減少當T3、T4全導通後，輸出電壓最大為1/2Ud+1/4Ud+1/4Ud＝Ud。
權利要求1.鐵路機車用交直流轉換電路，其特徵是它由第一橋路、第二橋路、第三橋路構成，每個橋路都包括兩個整流管、兩個晶閘管，每個晶閘管的觸發端電連接有觸發電路；一個橋路中兩個同方向整流管串聯電連接的陽極端與兩個同方向晶閘管串聯電連接的陽極端電連接作為電源的陰極端輸出；兩個同方向整流管串聯電連接的陰極端與兩個同方向晶閘管串聯電連接的陰極端電連接作為電源陽極端；每個橋路中兩個同方向電連接的整流管和兩個同方向電連接的晶閘管它們的電連接點作為交流電源的輸入端，第二、第三橋路中，兩個整流管構成的整流橋臂共用，直流輸出是一個輸出端；第二、第三橋路中輸入端為三點輸入；其中晶閘管通態平均電流在2800～5000(A)，斷態不重複峰值電壓在3000～8500(V)；整流管通態平均電流在3200～7000(A)，斷態不重複峰值電壓在3000～8500(V)。
2.根據權利要求1所述的鐵路機車用交直流轉換電路，其特徵是在每個晶閘管、整流管兩端都有並聯的電阻和電容，由電阻和電容構成RC換相吸收回路。
3.根據權利要求1所述的鐵路機車用交直流轉換電路，其特徵是每個晶閘管形成的橋臂都串有快速熔斷器，快速熔斷器(F1～F6)是RSG型。
專利摘要本實用新型屬於一種電源，特別是廣泛適用於鐵路機車用交直流轉換電路。在每個晶閘管、整流管兩端都有並聯的電阻和電容，由電阻和電容構成RC換相吸收回路。每個晶閘管形成的橋臂都串有快速熔斷器，快速熔斷器(F1～F6)是RSG型。鐵路機車用交直流轉換電路，以便在不增加體積和成本時使可靠性大大增強。
文檔編號B60L9/08GK2686912SQ20042004163
公開日2005年3月23日 申請日期2004年2月18日 優先權日2004年2月18日
發明者陸曉峰, 吳企堯, 孫明, 李瑞泉 申請人:西安開天電力電子技術有限公司