[发明专利]柴油电力驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的柴油电力驱动系统和一种对该柴油电力驱动系统的柴油机进行静载试验的方法。

背景技术

DE 102007003172A1揭示一种同类型柴油电力驱动系统，本案图1为其等效电路图。在这个等效电路图中，2表示柴油机，4表示发电机，尤其是永磁同步发电机，6表示电压中间电路变换器，8各表示一感应电机，尤其是三相异步电动机。电压中间电路变换器6具有两个发电机侧自换相脉冲变流器10、12和两个负载侧自换相脉冲变流器14、16。这些自换相脉冲变流器10、12和14、16通过中间电路电容器18(特别是具有中间电路电容器组的电压中间电路20)在直流电压侧彼此导电相连。发电机4具有复数个多相绕组系统22和24，这些多相绕组系统分别通过断路器26和28与两个发电机侧自换相脉冲变流器10和12的交流电压侧接点R1、S1、T1和R2、S2、T2相连。彼此对应的交流电压侧接点R1和R2、S1和S2、T1和T2分别通过一个制动电阻30彼此导电相连。DE 102007003172A1已经对这种柴油电力驱动系统的工作方式特别是制动模式进行了详细说明，此处不再加以赘述。

图2同样是柴油电力驱动系统的等效电路图。这个柴油电力驱动系统与图1所示柴油电力驱动系统之间的区别在于，它给出了发电机侧及负载侧自换相脉冲变流器10、12和14、16的实现方案。这些自换相脉冲变流器10、12、14和16借助双变流器桥接旁路模块32而实现。图3是这种双变流器桥接旁路模块32的等效电路图。两个发电机侧自换相脉冲变流器10和12通过三个双变流器桥接旁路模块32而实现，而任何一个负载侧自换相脉冲变流器14或16的实现都需要采用三个双变流器桥接旁路模块32。这样，实现该柴油电力驱动系统的电压中间电路变换器6就需要使用九个双变流器桥接旁路模块32。

根据双变流器桥接旁路模块32如图3所示的等效电路图，该双变流器桥接旁路模块32具有两个在直流电压侧并联的桥接旁路模块34。每个桥接旁路模块34均具有两个彼此串联的可断半导体开关36和38，特别是绝缘栅双极晶体管(IGBT)，这些可断半导体开关各配有一相应的续流二极管40、42。每两个串联可断半导体开关36和38之间的连接点各构成一交流电压侧接点R1和R2、S1和S2、T1和T2。每个双变流器桥接旁路模块32的直流电压侧接点44和46均分别与电压中间电路变换器6的电压中间电路20的一个电位导电相连。

在柴油电力牵引驱动装置(例如柴油机车或矿用汽车)中，安装在这个柴油机2上的发电机4用于为驱动电动机8提供能量。发电机4的电压由发电机侧自换相脉冲变流器10和12调节至预定的中间电路电压，这个中间电路电压被提供给驱动电动机8的负载侧自换相脉冲变流器14和16。进行电气制动时，电压中间电路变换器6中的能流正好为反向。能量由负载侧自换相脉冲变流器14和16传输到变换器6的电压中间电路20内。由于柴油机2无法吸收制动能量，因而需要借助制动电阻30将制动能转化为热能。为了实现持续配电，将由两个自换相脉冲变流器10和12进行过脉宽调制的电压施加在制动电阻30上。

为能对维修后的柴油机2进行性能检验，需要实施所谓的自载试验(Self-load-Test)(内燃机静载试验)。这种自载试验已经成为矿用汽车和东欧北美柴油机车的标准。对具有电激励同步发电机和接在该发电机下游的二极管整流器的柴油电力驱动系统进行这种自载试验时，是在车辆静止的情况下通过制动电阻来实施，这些制动电阻由电压中间电路通过变流器(尤其是斩波器)予以供电。这类车辆的电力制动器功率一般情况下至少与行驶时的柴油机功率相符，因此不需要使用辅助设备就可以进行上述静载试验。

如果不采用更有效的半导体开关，就无法对同类型柴油电力驱动系统进行最高达最大柴油机功率的自载试验，因为自载试验：

a)一方面需要将总柴油机功率以电流基波的形式馈入电压中间电路变换器的电压中间电路，

b)同时需要再借助制动电阻将这部分功率以电流谐波的形式从这个电压中间电路中沿相反方向传输出去。

当电流基波振幅在某些操作时间点上与电流谐波重叠时，就会造成柴油电力驱动系统的电子功率设备过载。

为能对同类型柴油电力驱动系统进行自载试验，需要在电压中间电路变换器的电压中间电路中安装附加的制动斩波器，其中，这个制动斩波器必须按50％的总制动功率进行设计。这个附加制动斩波器不但会增加成本，还会增大牵引变流器重量。此外，柴油电力机车或矿用汽车上必须存在足以容纳该附加变流器的空间。

发明内容