[发明专利]一种交直交电力机车自动过电分相方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交直交电力机车自动过电分相方法。

背景技术

机车过电分相的方法有多种，早期列车速度较慢，通常采用手动过电分相，在分相区设有分相标志指挥司机过电分相操作。到中性段前，司机先将牵引级位降到0，断开辅助系统，再将牵引变压器的原边的主断路器断开，使机车不带电通过中性段。机车进入下一相供电臂的供电区后，司机合上主断路、并启动辅助系统、逐步恢复牵引级位。手动过电分相司机劳动强度大，在过分相时必须由司机断电，如果没断电过电分相，会在进入中性段时牵引网与受电弓产生过电压拉弧，烧坏牵引网和受电弓，甚至两相短路等严重事故，随着列车运行速度的不断提高这一问题将更为突出。

目前，电力机车通常采用自动过电分相方法，主要有二种方法：地面自动过分相和车上自动过分相。

地面自动过分相是在机车接近中性段时，利用开关让中性段先与当前的供电臂相连，在机车位于中性段时，先分断与中性段相连的前一相供电臂开关然后再迅速接通与下一相供电臂相连的开关，实现自动过电分相。地面过电分相时机车本身不作任何动作，因此主电路断电时间很短，但是中性段电压转换时，是带载断开分相开关，会生产截流过电压，对开关要求较高；同时是满载闭合另一个分相开关，机车上有牵引变压器，因为两相相位不一样，变压器的稳态磁通有相差，合闸时会因为动态磁通饱和导致合闸浪涌过电流。对于旋转电机并从牵引变压器取电的机车，合闸时还会导致辅助系统过流。此外地面过电分相要用分相开关，工程较大，造价较高，我国现在只在坡度较大的和运量大的困难地段采用，日本将这种方法用于高速动车组。

车上自动过分相方法是目前我国机车和动车组采用最多的一种方式，它是将手动过电分相过程用车上过电分相控制器来实现，根据机车的位置控制分相过程对应操作按顺序完成。但是过分相时与手动过电分相一样，同样存在供电系统的断、合的过程，首先需要断开牵引系统的主断路器，然后再合上。由于操作过程多，主断路器分断动作和辅助系统的关断和重新启动过也需要时间，因此分相段(断电)时间长，使机车牵引损失大，在困难地段，可能导致列车停下来，过不了分相区，同时频繁分合主断路器，影响主断器寿命，合闸时变压器仍有浪涌电流。

发明内容

本发明的目的就是提供一种交直交电力机车自动过电分相方法，该方法能实现自动过电分相，且在过分相时无须分合主断路器、无拉弧、无截流过电压和合闸浪涌过电流；同时过电分相时辅助系统不断电、过电分相时间短、牵引力损失小、速度降落少。并且，本发明对现有机车的改造成本低，实施容易。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种交直交电力机车自动过电分相方法，其作法为：

A、正常行驶时，由牵引控制系统控制牵引电机(M)处于牵引工作状态，供电臂上的牵引电压通过牵引变压器降压后，经脉冲整流器转换成稳定的直流电压，经滤波电路后供给牵引逆变器，最后由牵引逆变器转换为三相交流电，供给牵引电机，驱动机车前进。

B、机车驶进到中性段前，由牵引控制系统控制牵引电机工作在再生制动状态，使中间直流电压保持稳定，同时控制脉冲整流器工作于逆变状态，在牵引变压器原边产生与牵引网电压大小相等、相位相同的交流电压，使牵引变压器原边的受电端不从供电臂取得电流，并在此状态下，机车进入中性段。

C、机车进入中性段后，由牵引控制系统控制牵引电机仍处于再生制动状态，保持中间直流电压的稳定，并且控制脉冲整流器仍工作于逆变状态，使牵引变压器的原边的电压的大小和相位逐渐向下一个供电臂变化，在机车进入下一个供电臂前，该交流电相位与下一个供电臂的牵引电压大小和相位相同。

D、机车进入下一个供电臂，进入A步的正常行驶过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、过电分相时，在进入中性段前，牵引控制系统的控制下，控制牵引电机处于再生供电工作状态，并保证中间直流电压恒定；同时在处于逆变工作状态的脉冲整流器的作用下，使牵引变压器原边的交流电压与供电臂上的牵引电网电压大小相等、相位相同，也即使牵引变压器原边的受电端(受电弓)的电位与供电臂的电位相等，从而牵引变压器原边的受电端从供电臂取得的电流为零，保证机车在无拉弧、截流过电压的状态下离开上一供电臂进入中性段。

二、在中性段中，同样在牵引控制系统的控制下，使中间直流电压稳定不变，经脉冲整流器逆变生成的交流电相位逐渐变化，在机车进入下一个供电臂前，该牵引变压器原边交流电相位与下一个供电臂的牵引电压相位相同，从而可保证机车在无合闸浪涌电流的状态下，平缓自动进入下一相供电区间。