一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)，包括輔助發(fā)電機(jī)，所述輔助發(fā)電機(jī)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(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池充電電源連接。本實(shí)用新型在輔助發(fā)電機(jī)輸出端和內(nèi)燃機(jī)車(chē)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(fù)用機(jī)車(chē)輔助發(fā)電機(jī)的三相輸出電能，取代了內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助直流發(fā)電機(jī)，減少了輔助設(shè)備所占空間、重量，降低了設(shè)備成本，并能為機(jī)車(chē)設(shè)備提供更高品質(zhì)的控制電源，同時(shí)可為機(jī)車(chē)蓄電池提供恒壓、恒流的充電電源，提高了輸出電源的品質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)及牽弓I系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)車(chē)電氣牽引系統(tǒng)包括主傳動(dòng)系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。主傳動(dòng)系統(tǒng)包括柴油機(jī)、同步主發(fā)電機(jī)、牽引變流器、牽引電機(jī)等環(huán)節(jié)，其作用在于產(chǎn)生機(jī)車(chē)牽引電能，并對(duì)電能進(jìn)行AC-DC或AC-DC-AC電能變換，最終提供給機(jī)車(chē)牽引電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)車(chē)運(yùn)行。輔助系統(tǒng)包括輔助發(fā)電機(jī)、輔助變流系統(tǒng)、輔助負(fù)載，其作用在于產(chǎn)生輔助系統(tǒng)電能，并對(duì)電能進(jìn)行AC-DC或AC-DC-AC電能變換，最終為保障主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的輔助設(shè)備提供電能，以及為機(jī)車(chē)控制設(shè)備提供直流控制電源。
[0003]傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、蓄電池充電電源由機(jī)車(chē)直流發(fā)電機(jī)提供，需要機(jī)車(chē)微機(jī)驅(qū)動(dòng)并調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流才能滿(mǎn)足供電要求，其示意圖如圖1所示。其采用專(zhuān)用的直流發(fā)電機(jī)，成本高，輸出電源品質(zhì)不高，無(wú)法滿(mǎn)足蓄電池恒壓、恒流充電的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)，為機(jī)車(chē)設(shè)備提供更高品質(zhì)的控制電源，為機(jī)車(chē)蓄電池提供恒壓、恒流的充電電源。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)，包括輔助發(fā)電機(jī)，所述輔助發(fā)電機(jī)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(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池連接。
[0006]本實(shí)用新型還提供了一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)，其包括上述輔助系統(tǒng)和勵(lì)磁電路，所述勵(lì)磁電路與所述輔助發(fā)電機(jī)輸出端連接，且所述勵(lì)磁電路與所述AC-DC充電裝置并聯(lián)；所述勵(lì)磁電路包括第一相控勵(lì)磁模塊、第二相控勵(lì)磁模塊；所述第一相控勵(lì)磁模塊輸入端與所述輔助發(fā)電機(jī)輸出端連接，所述第一相控勵(lì)磁模塊輸出端與內(nèi)燃機(jī)車(chē)同步主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組連接；所述第二相控勵(lì)磁模塊輸入端并聯(lián)接入所述第一相控勵(lì)磁模塊輸入端與所述輔助發(fā)電機(jī)輸出端之間，所述第二相控勵(lì)磁模塊輸出端與所述輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組連接。采用一級(jí)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，通過(guò)相控勵(lì)磁系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)同步主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的直接調(diào)節(jié)，大幅提高了同步主發(fā)電機(jī)的輸出響應(yīng)速度和輸出精度，從而使得牽引系統(tǒng)具備更優(yōu)的牽引性能。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為:本實(shí)用新型輔助系統(tǒng)在輔助發(fā)電機(jī)輸出端和內(nèi)燃機(jī)車(chē)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(fù)用機(jī)車(chē)輔助發(fā)電機(jī)的三相輸出電能，降低了設(shè)備成本，并能為機(jī)車(chē)設(shè)備提供更高品質(zhì)的控制電源，同時(shí)可為機(jī)車(chē)蓄電池提供恒壓、恒流的充電電源，提高了輸出電源的品質(zhì)；本實(shí)用新型的牽引系統(tǒng)采用一級(jí)勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，通過(guò)相控勵(lì)磁系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)同步主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的直接調(diào)節(jié)，大幅提高了同步主發(fā)電機(jī)的輸出響應(yīng)速度和輸出精度，從而使得整車(chē)牽引系統(tǒng)具備更優(yōu)的牽引性能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、蓄電池充電示意圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例輔助系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例AC-DC直流充電系統(tǒng)電氣原理圖；
[0011]圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例輔助發(fā)電機(jī)多繞組輸出實(shí)現(xiàn)原理圖；
[0012]圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例輔助發(fā)電機(jī)單繞組輸出實(shí)現(xiàn)原理圖；
[0013]圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例帶隔離變壓器相控勵(lì)磁模塊示意圖一；
[0014]圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例帶隔離變壓器相控勵(lì)磁模塊示意圖二 ；
[0015]圖8為本實(shí)用新型一實(shí)施例相控勵(lì)磁系統(tǒng)電氣原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例輔助系統(tǒng)包括輔助發(fā)電機(jī)，所述輔助發(fā)電機(jī)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(lián)，單相橋式全波整流電路輸出端通過(guò)LC濾波電路與內(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池連接；三相橋式半控整流電路的開(kāi)關(guān)管與控制單元連接。
[0017]本實(shí)用新型可采用如圖3所示的AC-DC充電裝置，輔助發(fā)電機(jī)輸出的三相交流輸入電能經(jīng)三相橋式半控整流電路轉(zhuǎn)換為直流，再經(jīng)高頻逆變電路轉(zhuǎn)換為高頻單相交流電能，高頻單相交流電能經(jīng)高頻隔離變壓器和單相橋式全波整流電路轉(zhuǎn)換為單相直流電能，再通過(guò)LC濾波電路后分成兩種直流輸出，一路為機(jī)車(chē)蓄電池充電，另一路為機(jī)車(chē)直流控制電源。圖中第一控制單元在AC-DC充電裝置啟動(dòng)過(guò)程中通過(guò)控制三相橋式半控整流電路整流元件的導(dǎo)通角，為三相橋式半控整流電路整流輸出側(cè)支撐電容充電，第二控制單元檢測(cè)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)電壓、電流，對(duì)高頻逆變電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0018]如圖4所示，機(jī)車(chē)輔助發(fā)電機(jī)自帶多個(gè)獨(dú)立供電輸出繞組，各獨(dú)立繞組在電氣上相互隔離，在輔發(fā)電機(jī)勵(lì)磁供電繞組輸出側(cè)直接并聯(lián)第一相控勵(lì)磁模塊、第二相控勵(lì)磁模塊，第一相控勵(lì)磁模塊控制調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)同步主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，第二相控勵(lì)磁模塊控制調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。因輔助發(fā)電機(jī)多個(gè)輸出繞組相互隔離，因此可由輔助發(fā)電機(jī)的其中一個(gè)輸出繞組單獨(dú)向AC-DC充電裝置提供電源。
[0019]如圖5所示，機(jī)車(chē)輔助發(fā)電機(jī)帶單個(gè)獨(dú)立供電輸出繞組，在相控勵(lì)磁系統(tǒng)前串聯(lián)隔離變壓器，隔離變壓器的輸出側(cè)接第一相控勵(lì)磁模塊、第二相控勵(lì)磁模塊，第一相控勵(lì)磁模塊控制調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)同步主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，第二相控勵(lì)磁模塊控制調(diào)節(jié)機(jī)車(chē)輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。因AC-DC充電裝置自帶隔離變壓器，可直接并聯(lián)于輔助發(fā)電機(jī)的三相供電繞組輸出側(cè)。
[0020]關(guān)于隔離變壓器的選用說(shuō)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(jù)機(jī)車(chē)實(shí)際應(yīng)用所需的相控整流系統(tǒng)輸出的直流電壓平均值Ud來(lái)確定。根據(jù)三相橋式全控整流電路計(jì)算公式:Ud=2.34*U2*cos α，α為相控整流電路中整流元件從開(kāi)始承受正向陽(yáng)極電壓起到施加觸發(fā)脈沖止的觸發(fā)延遲角。Ud根據(jù)發(fā)電機(jī)工作實(shí)際所需的最大勵(lì)磁電流和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電阻值確定，U2根據(jù)計(jì)算公式由Ud確定，隔離變壓器的變比由U2和Ul確定。
[0022]相應(yīng)于圖5所示的輔助發(fā)電機(jī)單繞組輸出實(shí)現(xiàn)方案，其采用隔離變壓器電路結(jié)構(gòu)方案如圖7所示。
[0023]本實(shí)用新型的兩個(gè)相控勵(lì)磁模塊電氣原理圖見(jiàn)圖8，6個(gè)整流元件組成三相橋式全波可控整流電路，DSP處理器根據(jù)機(jī)車(chē)控制網(wǎng)絡(luò)給定的輸出電壓目標(biāo)值指令，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的整流元件門(mén)極觸發(fā)角相位，通過(guò)整流元件門(mén)極驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)控制相應(yīng)橋臂元件的導(dǎo)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(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)，包括輔助發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)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(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)車(chē)輔助系統(tǒng)，其特征在于，所述單相橋式全波整流電路通過(guò)濾波電路與內(nèi)燃機(jī)車(chē)直流控制電源、內(nèi)燃機(jī)車(chē)蓄電池連接。
4.一種內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng),其特征在于，包括上述權(quán)利要求1?3之一所述輔助系統(tǒng)和勵(lì)磁電路，所述勵(lì)磁電路與所述輔助系統(tǒng)的輔助發(fā)電機(jī)輸出端連接，且所述勵(lì)磁電路與所述AC-DC充電裝置并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述勵(lì)磁電路包括第一相控勵(lì)磁模塊、第二相控勵(lì)磁模塊；所述第一相控勵(lì)磁模塊輸入端與所述輔助發(fā)電機(jī)輸出端連接，所述第一相控勵(lì)磁模塊輸出端與內(nèi)燃機(jī)車(chē)同步主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組連接；所述第二相控勵(lì)磁模塊輸入端并聯(lián)接入所述第一相控勵(lì)磁模塊輸入端與所述輔助發(fā)電機(jī)輸出端之間，所述第二相控勵(lì)磁模塊輸出端與所述輔助發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)包括多個(gè)輸出繞組，所述勵(lì)磁電路、AC-DC充電裝置分別與其中兩個(gè)輸出繞組連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助發(fā)電機(jī)包括一個(gè)輸出繞組，所述勵(lì)磁電路通過(guò)隔離變壓器與所述輸出繞組連接，所述AC-DC充電裝置輸入端并聯(lián)接入所述隔離變壓器與所述輸出繞組之間。
【文檔編號(hào)】H02M7/162GK203958144SQ201420427660
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】楊格, 肖功彬, 李小平, 劉松柏, 魏培華, 肖健, 李鵬, 王雨, 白云 申請(qǐng)人:株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司