一种电力机车主辅传动系统及电力机车的制作方法

本发明涉及电力机车，具体涉及一种电力机车主辅传动系统及电力机车。

背景技术：

1、电力机车主辅传动系统是一种将外部供电系统(如接触网或第三轨)提供的电能进行转换，满足牵引电动机和辅助设备工作需求并通过控制系统调节它们运行状态的系统。随着铁路运输需求的增加和技术的发展，人们不断地对电力机车主辅传动系统进行改进和创新，以期提高其在效率、节能、降耗、可靠性和安全性等方面的性能。

2、现有技术中，如图1所示，为一种交流传动电力机车主辅传动系统的拓扑图，机车牵引电动机从主变压器的牵引绕组取电，辅助系统从主变压器的辅助绕组取电，牵引系统和辅助系统电气隔离，互不影响，该主辅传动系统冗余性较高。

3、采用这种拓扑方案的电力机车，由于辅助系统单独由主变压器的辅助绕组供电，而不是牵引中间直流回路。机车在过分相区时(过分相区是指电机车在接触网和牵引变压器之间的某一段区域内存在电位差，造成电机车部分或全部无法得到供电。)辅助绕组无法获取电源，辅助系统停止工作，可能导致机车舒适度下降、安全风险、运营效率降低、设备损坏及对牵引系统造成影响。

4、采用这种拓扑方案的电力机车为了解决这个问题，当机车经过分相区时，通过控制系统使牵引电动机工作在再生制动状态，并通过变压器次边耦合给辅助系统供电。但是，如果控制不好，会使主变压器原边过压，对主变压器和变流系统产生电压冲击，影响这些设备的正常工作，甚至造成损坏。

5、现有技术中，如图2所示，为另一种电力机车主辅传动系统拓扑图，这种方案是将辅助系统和牵引系统连接在同一个中间直流回路上，主变压器只提供一个牵引绕组给中间直流回路供电。这样，辅助系统和牵引电动机都可以从中间直流回路获取电能。这种方案的好处是当机车经过分相区时，可以利用牵引电机再生制动的能量给辅助系统供电，保证辅助系统不断电。系统控制简单，风险小。

6、这种方案的坏处是缺乏冗余性，每个转向架的3个牵引回路和辅助回路共用同一个中间直流回路，如果中间直流回路发生短路或接地等故障，就必须切除整个转向架，导致整车损失一半的动力，影响机车的正常使用。

7、基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种电力机车主辅传动系统及电力机车，以解决现有技术的电力机车在过分相区时辅助绕组无法获取电源，辅助系统停止工作，会带来的机车舒适度下降、安全风险高、运营效率降低、设备损坏及对牵引系统造成影响的问题。

2、根据本发明的一个方面，提出一种电力机车主辅传动系统，包括：

3、主变压器，所述主变压器包括原边绕组和至少一个牵引绕组，所述主变压器用于将接触网的25kv高压电转换为低压电；

4、至少一个牵引系统回路，所述牵引系统回路包括将交流电转换为直流电的四象限整流器、将中间直流电转变为交流电供牵引电动机使用的牵引逆变器、牵引电动机和用于牵引电动机的切除的交流隔离接触器；

5、动力电池系统回路，所述动力电池系统回路包括动力电池和动力电池充电机；以及

6、辅助系统回路，所述辅助系统回路包括dc/dc变流器、工频辅助逆变器、工频辅助滤波器和辅助系统。

7、进一步地，所述电力机车主辅传动系统包括第一牵引系统回路、第二牵引系统回路和第三牵引系统回路，所述第一牵引系统回路和第三牵引系统回路上设置有双极隔离接触器。

8、进一步地，所述牵引电动机为永磁电动机。

9、进一步地，所述交流隔离接触器触头两侧设置有放电电路。

10、进一步地，所述工频辅助逆变器采用辅助中间直流电压闭环控制。

11、进一步地，所述传动系统中进一步设置有谐波频率采集系统，用于实时采集接触网谐波频率。

12、进一步地，所述辅助系统回路采用dc-dc-ac变流模式和高频llc隔离供电的拓扑电路结构。

13、进一步地，所述dc/dc变流器中设置有至少一个sic元件。

14、进一步地，所述牵引电动机的交流隔离接触器采用三相独立控制接触器。

15、另一方面，本发明实施例还公开了一种电力机车，其包括上述技术方案任一项所述的电力机车主辅传动系统。

16、采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

17、(1)确保机车过分相区时辅助系统的不间断供电；

18、(2)增强机车主辅传动系统的冗余性，确保其在故障模式下的可靠运行；

19、(3)解决机车过分相区的动力保持问题；

20、(4)提高辅助系统的效率，实现其在节能和降噪方面的优化；

21、(5)提高牵引系统的效率、可靠性和安全性；

22、(6)降低机车对接触器网的谐波影响；

23、(7)优化辅助系统的控制算法。

技术特征：

1.一种电力机车主辅传动系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述电力机车主辅传动系统包括第一牵引系统回路、第二牵引系统回路和第三牵引系统回路，所述第一牵引系统回路和第三牵引系统回路上设置有双极隔离接触器。

3.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述牵引电动机为永磁电动机。

4.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述交流隔离接触器触头两侧设置有放电电路。

5.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述工频辅助逆变器采用辅助中间直流电压闭环控制。

6.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述传动系统中进一步设置有谐波频率采集系统，用于实时采集接触网谐波频率。

7.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述辅助系统回路采用dc-dc-ac变流模式和高频llc隔离供电的拓扑电路结构。

8.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述dc/dc变流器中设置有至少一个sic元件。

9.根据权利要求1所述的电力机车主辅传动系统，其特征在于，所述牵引电动机的交流隔离接触器采用3相独立控制的接触器。

10.一种电力机车，其特征在于，包括以上权利要求1-9任一项所述的电力机车主辅传动系统。

技术总结本发明公开了一种电力机车主辅传动系统及电力机车，包括主变压器，所述主变压器包括原边绕组和至少一个牵引绕组；至少一个牵引系统回路，所述牵引系统回路包括四象限整流器、牵引逆变器、牵引电动机和交流隔离接触器；动力电池系统回路，所述动力电池系统回路包括动力电池和动力电池充电机；以及辅助系统回路，所述辅助系统回路包括DC/DC变流器、工频辅助逆变器、工频辅助滤波器和辅助系统。本发明提供的电力机车主辅传动系统通过双极隔离接触器的设计确保了系统在故障情况下的可靠运行，通过动力电池系统实现应急牵引和分相区掉速控制，采用DC‑DC‑AC变流模式实现高效、可靠的电能转换，三相独立控制接触器确保了电机工作的安全性。技术研发人员：温吉斌,王威,张彦民,王景琪,周天翔,侯强,田光兴,隋锡征,刘斯嘉,鲁渝玲受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15