專利名稱：一種用于軌道車輛的電力牽引鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軌道車輛的電力牽引鏈，具體涉及這樣一種牽引鏈，該牽引鏈包 括用于在輸電線(如懸鏈線或電動(dòng)機(jī)車的輸電軌類型的導(dǎo)體)上收集電能的收集裝置(如 受電弓)以及包括至少一個(gè)電力電子電路，所述電力電子電路包括至少一個(gè)電機(jī)的電源的 靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
為了更好地理解現(xiàn)有技術(shù)所帶來(lái)的問(wèn)題，首先參照?qǐng)D1說(shuō)明傳統(tǒng)牽引鏈的主要部 件。該圖示出了從懸鏈線2通過(guò)受電弓4被提供有直流電流的軌道車輛的牽引鏈。該 牽引鏈在另一端包括兩個(gè)一組的三組電機(jī)6。在斷路器箱10的上游布置受電弓電流測(cè)量傳感器8，該斷路器箱包含主斷路器 12、與電阻15串聯(lián)的用于對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸入電容進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電接觸器14和懸鏈線電 壓傳感器16，所述預(yù)充電接觸器的組件將在稍后說(shuō)明。主斷路器12以機(jī)電切斷的形式實(shí) 現(xiàn)。每一組的兩個(gè)電機(jī)6由牽引箱18供電，該牽引箱包含用于為兩個(gè)電機(jī)分別供電的 電力電子設(shè)備，具體是用于這兩個(gè)電機(jī)的牽引靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器。每一個(gè)牽引箱18包括輔助 靜態(tài)轉(zhuǎn)換器的輸出20。首先，每個(gè)牽引箱18包含用于隔離故障支路以使車輛處于降級(jí)的工作模式的機(jī) 電隔離接觸器22。接下來(lái)，還包含與隔離接觸器22串聯(lián)的電流傳感器24和輸入電感26， 輸入電感26的功能是發(fā)生故障時(shí)，在斷路器12斷開(kāi)之前承受峰值短路電流。接著，并聯(lián)連 接電容式濾波器28。還并聯(lián)連接短路開(kāi)關(guān)30 (例如IGBT或晶閘管型的開(kāi)關(guān))以及轉(zhuǎn)換器的輸入電容 32和總線電壓傳感器34。斷路開(kāi)關(guān)30具有阻止電壓沖擊的削減或抑制沖擊功能。在牽引鏈置于工作狀態(tài) 之前，通過(guò)閉合預(yù)充電接觸器14同時(shí)仍然斷開(kāi)斷路器12來(lái)預(yù)充電電容32。同樣采用已知的方式，上述電路組后面有制動(dòng)可變電阻器36和為其組內(nèi)的兩個(gè) 電機(jī)6供電的三相靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器38。電流傳感器40測(cè)量提供給電機(jī)的電流。第一個(gè)問(wèn)題在于機(jī)電斷流器12的存在。該斷流器的目的是依靠其盡可能快的斷 開(kāi)，保護(hù)牽引鏈免受由短路型故障、電壓階躍等產(chǎn)生的電流沖擊，特別是防止由于三個(gè)轉(zhuǎn)換 器總線上同時(shí)出現(xiàn)故障引起電流沖擊的“最壞情況”的情形。該斷路器顯示了機(jī)械組件慣 常的缺點(diǎn)，特別是缺乏可靠性、對(duì)環(huán)境條件敏感、需要頻繁維護(hù)以及反應(yīng)相對(duì)較慢。機(jī)電斷路器的這些缺點(diǎn)同樣存在于隔離接觸器22。另外，以下提到對(duì)預(yù)充電系統(tǒng)的需求。這是因?yàn)閷恳溨糜诠ぷ鳡顟B(tài)時(shí)不可能 簡(jiǎn)單地閉合斷路器12。因此提供特殊的電路，其包括接觸器14和具有限制電容32的充電 電流功能的電阻15。另外，接觸器14顯現(xiàn)了機(jī)械組件的上述缺點(diǎn)。
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另一個(gè)缺點(diǎn)是輸入電感26的尺寸。它們的尺寸被設(shè)計(jì)為能夠承受由短路型故障 或供電線上的電壓沖擊所產(chǎn)生的電流沖擊。最后，還將提到電力電子組件如短路開(kāi)關(guān)的存在。本發(fā)明旨在克服這些缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種限制并盡可能地消除機(jī)電組件的使用的軌道 車輛的電力牽引鏈。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種減小輸入電感尺寸的軌道車輛的電力牽引鏈。本發(fā)明的再一個(gè)目的是能夠去除沖擊抑制器的短路開(kāi)關(guān)或能夠去除用于避免電 壓沖擊的其它設(shè)備。到此為止，本發(fā)明首先涉及一種用于軌道車輛的電力牽引鏈，該電力牽引鏈包括 收集供電線上電能的裝置，和至少一個(gè)電力電子電路，該電力電子電路包括為至少一個(gè)電 機(jī)提供電力的靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器，牽引鏈包括位于收集裝置和每個(gè)電力電子電路之間的固態(tài) 電路斷路器(SSCB)，當(dāng)流過(guò)該固態(tài)電路斷路器的電流達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)控制其斷開(kāi)。因此本發(fā)明能夠去除機(jī)電斷路器并用電力電子組件來(lái)進(jìn)行替換。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，電力電子電路包括轉(zhuǎn)換器的輸入電容，并且控制固態(tài)電 路斷路器為輸入電容預(yù)充電。此外，在一個(gè)特定的實(shí)施例中，控制固態(tài)電路斷路器以抑制由供電線中的電壓沖 擊在靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器的端子兩端產(chǎn)生的電壓沖擊。根據(jù)本發(fā)明的牽引鏈還包括在收集裝置和每個(gè)固態(tài)電路斷路器之間的主熔斷器。在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的牽引鏈包括在每個(gè)固態(tài)電路斷路器和相關(guān)電力 電子電路之間的熔斷器。本發(fā)明還涉及配備有諸如前述呈現(xiàn)的牽引鏈的牽引鏈的軌道車輛。


現(xiàn)在將參照所附示意圖，通過(guò)非限制性地舉例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的特定實(shí)施例，其 中-圖1已作了說(shuō)明，其示出了傳統(tǒng)的牽引鏈；-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的牽引鏈；和-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的牽引鏈?，F(xiàn)在將說(shuō)明圖1的傳統(tǒng)牽引鏈與圖2和3的牽引鏈之間的區(qū)別。與在圖1中使用 的相同的參考標(biāo)記將用于圖2和3中的等同的構(gòu)件。在本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例中，牽引鏈的主機(jī)電斷路器12由布置于DC總線上的用于 每個(gè)牽引盒18的單個(gè)固態(tài)電路斷路器所替代。因而此處牽引鏈包括三個(gè)固態(tài)電路斷路器 201、202、203 (圖2的情況)或301、302、303 (圖3的情況)。固態(tài)電路斷路器201、202、203 和301、302、303還形成了隔離接觸器。因而，去除了圖1的主機(jī)電斷路器和機(jī)電隔離接觸 器。也去除了短路開(kāi)關(guān)。在圖2的實(shí)施例中，固態(tài)電路斷路器201、202、203在每個(gè)牽弓丨盒18的輸入端處布置在DC總線上。牽引鏈包括直接連接在受電弓4輸出端處的單個(gè)熔斷器204。在圖3的實(shí)施例中，固態(tài)電路斷路器301、302、303集合在一個(gè)單元中。(所有或部 分的這些SSCB能夠被集中(pool))。牽引鏈包括連接在每個(gè)牽引盒18的輸入端處的熔斷 器 304。每個(gè)固態(tài)電路斷路器的觸發(fā)閾值是超出該值則必定跳閘斷開(kāi)的最小電流電平，因 此該觸發(fā)閾值等于懸鏈線的如下電壓躍階所產(chǎn)生的電流值，所述電壓躍階將在各牽引轉(zhuǎn)換 器的輸入濾波器的端子兩端引起從轉(zhuǎn)換器所禁止的低壓到高壓的電壓變化。至于抑制牽引總線上電壓沖擊的功能，盡管出現(xiàn)“方波”型(如在例如IEC61287 和EN50163的標(biāo)準(zhǔn)中定義的)或“正弦波”型懸鏈線電壓沖擊，控制每個(gè)固態(tài)電路斷路器， 以在各個(gè)牽引轉(zhuǎn)換器的輸入電容端子兩端將電壓保持在轉(zhuǎn)換器所禁止的低電壓和高電壓 之間?？梢?jiàn)此功能是可用的，并且僅在“牽引”模式中有效；在“制動(dòng)”模式中，由變阻式 (rheostatic)斷路器提供抑制。根據(jù)所采用的管理策略(“故障保護(hù)”功能(電流沖擊/電壓沖擊)、“接觸器模 式”功能、“預(yù)充電模式”功能)，與作為駕駛命令、有關(guān)車輛的信息(牽引、制動(dòng)、能耗等)和 從牽引鏈傳感器收集的數(shù)據(jù)(牽引鏈轉(zhuǎn)換器的輸入電壓、牽引盒的輸入電流和流過(guò)牽引轉(zhuǎn) 換器的輸入濾波器的電感的輸入電流、懸鏈線電壓等)的函數(shù)，執(zhí)行用于斷開(kāi)和閉合固態(tài) 電路斷路器的命令?！肮收媳Ｗo(hù)”功能帶來(lái)下面兩個(gè)子功能-保護(hù)免受轉(zhuǎn)換器總線上傳遞的懸鏈線電壓沖擊(僅在牽引模式)；-保護(hù)免受由于短路、懸鏈線電壓跳變等在轉(zhuǎn)換器總線上出現(xiàn)的電流沖擊(在牽 引和成制動(dòng)模式)。在斷開(kāi)設(shè)備后，可操作與固態(tài)電路斷路器串聯(lián)設(shè)置的隔離器以便提高僅由電力組 件所帶來(lái)的隔離能力。
權(quán)利要求
一種用于軌道車輛的電力牽引鏈，所述電力牽引鏈包括收集供電線(2)上的電能的裝置(4)，和至少一個(gè)電力電子電路(18)，所述電力電子電路包括為至少一個(gè)電機(jī)(6)供應(yīng)電力的靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器(38)，其特征在于，所述電力牽引鏈包括位于所述收集裝置和每個(gè)電力電子電路之間的固態(tài)電路斷路器(SSCB)(201、202、203；301、302、303)，當(dāng)流過(guò)所述固態(tài)電路斷路器的電流達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)控制其斷開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽引鏈，其中，所述電力電子電路包括用于所述轉(zhuǎn)換器的輸 入電容(32)，并且控制所述固態(tài)電路斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)所述輸入電容的預(yù)充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的牽引鏈，其中，控制所述固態(tài)電路斷路器來(lái)限制由供電線 中的電壓沖擊在所述靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器的端子兩端產(chǎn)生的電壓沖擊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的牽引鏈，包括在所述收集裝置和每個(gè)固態(tài)電路 斷路器之間的主熔斷器(204)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的牽引鏈，包括在每個(gè)固態(tài)電路斷路器和相關(guān)的 電力電子電路之間的熔斷器(304)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的牽引鏈，包括與所述固態(tài)電路斷路器串聯(lián)的隔 罔器。
7.—種軌道車輛，其特征在于配備有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的牽引鏈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軌道車輛的電力牽引鏈，包括收集供電線(2)上電能的裝置(4)，和至少一個(gè)電力電子電路(18)，該電力電子電路包括為至少一個(gè)電機(jī)(6)提供電力的靜態(tài)牽引轉(zhuǎn)換器(38)。電力牽引鏈在收集裝置和每個(gè)電力電子電路之間包括固態(tài)電路斷路器(SSCB)(201、202、203；301、302、303)，當(dāng)流過(guò)該固態(tài)電路斷路器的電流達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)控制其斷開(kāi)。
文檔編號(hào)B60M1/00GK101898524SQ200910246819
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者D·費(fèi)爾曼, F·波爾謝, K·布哈里 申請(qǐng)人:阿爾斯通運(yùn)輸股份有限公司