一種內燃機車輔助系統及牽引系統的製作方法
2023-10-21 06:53:02 1
一種內燃機車輔助系統及牽引系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種內燃機車輔助系統及牽引系統，包括輔助發電機，所述輔助發電機輸出端與AC-DC充電裝置輸入端連接，所述AC-DC充電裝置輸出端與內燃機車直流控制電源、內燃機車蓄電池充電電源連接。本實用新型在輔助發電機輸出端和內燃機車直流控制電源、蓄電池充電電源之間接入了AC-DC充電裝置，因此可以復用機車輔助發電機的三相輸出電能，取代了內燃機車輔助直流發電機，減少了輔助設備所佔空間、重量，降低了設備成本，並能為機車設備提供更高品質的控制電源，同時可為機車蓄電池提供恆壓、恆流的充電電源，提高了輸出電源的品質。
【專利說明】一種內燃機車輔助系統及牽弓I系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種內燃機車輔助系統。
【背景技術】
[0002]內燃機車電氣牽引系統包括主傳動系統和輔助系統。主傳動系統包括柴油機、同步主發電機、牽引變流器、牽引電機等環節，其作用在於產生機車牽引電能，並對電能進行AC-DC或AC-DC-AC電能變換，最終提供給機車牽引電機，以驅動和控制機車運行。輔助系統包括輔助發電機、輔助變流系統、輔助負載，其作用在於產生輔助系統電能，並對電能進行AC-DC或AC-DC-AC電能變換，最終為保障主傳動系統設備正常運行的輔助設備提供電能，以及為機車控制設備提供直流控制電源。
[0003]傳統內燃機車直流控制電源、蓄電池充電電源由機車直流發電機提供，需要機車微機驅動並調節機車直流發電機勵磁電流才能滿足供電要求，其示意圖如圖1所示。其採用專用的直流發電機，成本高，輸出電源品質不高，無法滿足蓄電池恆壓、恆流充電的需求。
【發明內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種內燃機車輔助系統，為機車設備提供更高品質的控制電源，為機車蓄電池提供恆壓、恆流的充電電源。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是:一種內燃機車輔助系統，包括輔助發電機，所述輔助發電機輸出端與AC-DC充電裝置輸入端連接，所述AC-DC充電裝置輸出端與內燃機車直流控制電源、內燃機車蓄電池連接。
[0006]本實用新型還提供了一種內燃機車牽引系統，其包括上述輔助系統和勵磁電路，所述勵磁電路與所述輔助發電機輸出端連接，且所述勵磁電路與所述AC-DC充電裝置並聯；所述勵磁電路包括第一相控勵磁模塊、第二相控勵磁模塊；所述第一相控勵磁模塊輸入端與所述輔助發電機輸出端連接，所述第一相控勵磁模塊輸出端與內燃機車同步主發電機勵磁繞組連接；所述第二相控勵磁模塊輸入端並聯接入所述第一相控勵磁模塊輸入端與所述輔助發電機輸出端之間，所述第二相控勵磁模塊輸出端與所述輔助發電機勵磁繞組連接。採用一級勵磁結構，通過相控勵磁系統可實現內燃機車同步主發電機勵磁的直接調節，大幅提高了同步主發電機的輸出響應速度和輸出精度，從而使得牽引系統具備更優的牽引性能。
[0007]與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果為:本實用新型輔助系統在輔助發電機輸出端和內燃機車直流控制電源、蓄電池之間接入了 AC-DC充電裝置，因此可以復用機車輔助發電機的三相輸出電能，降低了設備成本，並能為機車設備提供更高品質的控制電源，同時可為機車蓄電池提供恆壓、恆流的充電電源，提高了輸出電源的品質；本實用新型的牽引系統採用一級勵磁結構，通過相控勵磁系統可實現內燃機車同步主發電機勵磁的直接調節，大幅提高了同步主發電機的輸出響應速度和輸出精度，從而使得整車牽引系統具備更優的牽引性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為傳統內燃機車直流控制電源、蓄電池充電示意圖；
[0009]圖2為本實用新型一實施例輔助系統結構示意圖；
[0010]圖3為本實用新型一實施例AC-DC直流充電系統電氣原理圖；
[0011]圖4為本實用新型一實施例輔助發電機多繞組輸出實現原理圖；
[0012]圖5為本實用新型一實施例輔助發電機單繞組輸出實現原理圖；
[0013]圖6為本實用新型一實施例帶隔離變壓器相控勵磁模塊示意圖一；
[0014]圖7為本實用新型一實施例帶隔離變壓器相控勵磁模塊示意圖二 ；
[0015]圖8為本實用新型一實施例相控勵磁系統電氣原理圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖2和圖3所示，本實用新型一實施例輔助系統包括輔助發電機，所述輔助發電機輸出端與三相橋式半控整流電路輸入端連接，三相橋式半控整流電路、高頻逆變電路、高頻隔離變壓器、單相橋式全波整流電路依次串聯，單相橋式全波整流電路輸出端通過LC濾波電路與內燃機車直流控制電源、內燃機車蓄電池連接；三相橋式半控整流電路的開關管與控制單元連接。
[0017]本實用新型可採用如圖3所示的AC-DC充電裝置，輔助發電機輸出的三相交流輸入電能經三相橋式半控整流電路轉換為直流，再經高頻逆變電路轉換為高頻單相交流電能，高頻單相交流電能經高頻隔離變壓器和單相橋式全波整流電路轉換為單相直流電能，再通過LC濾波電路後分成兩種直流輸出，一路為機車蓄電池充電，另一路為機車直流控制電源。圖中第一控制單元在AC-DC充電裝置啟動過程中通過控制三相橋式半控整流電路整流元件的導通角，為三相橋式半控整流電路整流輸出側支撐電容充電，第二控制單元檢測系統各環節電壓、電流，對高頻逆變電路進行驅動調節。
[0018]如圖4所示，機車輔助發電機自帶多個獨立供電輸出繞組，各獨立繞組在電氣上相互隔離，在輔發電機勵磁供電繞組輸出側直接並聯第一相控勵磁模塊、第二相控勵磁模塊，第一相控勵磁模塊控制調節機車同步主發電機勵磁，第二相控勵磁模塊控制調節機車輔助發電機勵磁。因輔助發電機多個輸出繞組相互隔離，因此可由輔助發電機的其中一個輸出繞組單獨向AC-DC充電裝置提供電源。
[0019]如圖5所示，機車輔助發電機帶單個獨立供電輸出繞組，在相控勵磁系統前串聯隔離變壓器，隔離變壓器的輸出側接第一相控勵磁模塊、第二相控勵磁模塊，第一相控勵磁模塊控制調節機車同步主發電機勵磁，第二相控勵磁模塊控制調節機車輔助發電機勵磁。因AC-DC充電裝置自帶隔離變壓器，可直接並聯於輔助發電機的三相供電繞組輸出側。
[0020]關於隔離變壓器的選用說明如下:
[0021]如圖6所示，隔離變壓器起電壓變換和隔離作用，其一次電壓有效值用Ul表示，二次電壓有效值用U2表示，U2的大小需根據機車實際應用所需的相控整流系統輸出的直流電壓平均值Ud來確定。根據三相橋式全控整流電路計算公式:Ud=2.34*U2*cos α，α為相控整流電路中整流元件從開始承受正向陽極電壓起到施加觸發脈衝止的觸發延遲角。Ud根據發電機工作實際所需的最大勵磁電流和發電機勵磁繞組電阻值確定，U2根據計算公式由Ud確定，隔離變壓器的變比由U2和Ul確定。
[0022]相應於圖5所示的輔助發電機單繞組輸出實現方案，其採用隔離變壓器電路結構方案如圖7所示。
[0023]本實用新型的兩個相控勵磁模塊電氣原理圖見圖8，6個整流元件組成三相橋式全波可控整流電路，DSP處理器根據機車控制網絡給定的輸出電壓目標值指令，計算出對應的整流元件門極觸發角相位，通過整流元件門極驅動單元，驅動控制相應橋臂元件的導通，從而將輸入的三相交流電能變換成特定所需的直流輸出電壓。
【權利要求】
1.一種內燃機車輔助系統，包括輔助發電機，其特徵在於，所述輔助發電機輸出端與AC-DC充電裝置輸入端連接，所述AC-DC充電裝置輸出端與內燃機車直流控制電源、內燃機車蓄電池連接。
2.根據權利要求1所述的內燃機車輔助系統，其特徵在於，所述AC-DC充電裝置包括依次連接的三相橋式半控整流電路、高頻逆變電路、高頻隔離變壓器、單相橋式全波整流電路；所述三相橋式半控整流電路與第一控制單元連接，所述高頻逆變電路與第二控制單元連接。
3.根據權利要求2所述的內燃機車輔助系統，其特徵在於，所述單相橋式全波整流電路通過濾波電路與內燃機車直流控制電源、內燃機車蓄電池連接。
4.一種內燃機車牽引系統,其特徵在於，包括上述權利要求1?3之一所述輔助系統和勵磁電路，所述勵磁電路與所述輔助系統的輔助發電機輸出端連接，且所述勵磁電路與所述AC-DC充電裝置並聯。
5.根據權利要求4所述的內燃機車牽引系統，其特徵在於，所述勵磁電路包括第一相控勵磁模塊、第二相控勵磁模塊；所述第一相控勵磁模塊輸入端與所述輔助發電機輸出端連接，所述第一相控勵磁模塊輸出端與內燃機車同步主發電機勵磁繞組連接；所述第二相控勵磁模塊輸入端並聯接入所述第一相控勵磁模塊輸入端與所述輔助發電機輸出端之間，所述第二相控勵磁模塊輸出端與所述輔助發電機勵磁繞組連接。
6.根據權利要求5所述的內燃機車牽引系統，其特徵在於，所述輔助發電機包括多個輸出繞組，所述勵磁電路、AC-DC充電裝置分別與其中兩個輸出繞組連接。
7.根據權利要求5所述的內燃機車牽引系統，其特徵在於，所述輔助發電機包括一個輸出繞組，所述勵磁電路通過隔離變壓器與所述輸出繞組連接，所述AC-DC充電裝置輸入端並聯接入所述隔離變壓器與所述輸出繞組之間。
【文檔編號】H02M7/162GK203958144SQ201420427660
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】楊格, 肖功彬, 李小平, 劉松柏, 魏培華, 肖健, 李鵬, 王雨, 白雲 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司