[发明专利]一种全控型整流电路

说明书

技术领域

本发明涉及列车供电系统领域，更具体地，涉及一种全控型整流电路。

背景技术

列车供电系统主要应用于铁路客运列车的供电。我国铁路客运列车供电一般由机车将电网输入的交流电整流成直流，并向客运列车各个车厢提供DC600V的直流供电电压，各车厢再将该直流电压转变成所需的电能形式。

国内现有的列车供电系统的整流电路普遍采用晶闸管单相半控整流方式实现输入交流电与输出直流电的转换。晶闸管是一种半控型功率半导体器件，整流电路采用晶闸管组成整流桥臂。由于晶闸管整流电路的固有特性决定了输入端的交流电压和电流难以实现相位同步，因此晶闸管整流电路功率因数不高，对输入端交流电网的谐波污染较大。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的晶闸管整流电路功率因数不高、对输入端交流电网的谐波污染较大的缺陷，提供一种全控型整流电路，能够提高输入端的功率因数，减小列车供电设备对电网的谐波污染。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种全控型整流电路，包括交流电源、储能及谐振电感L1、全控型整流桥，所述全控型整流桥包括四个IGBT（绝缘栅双极型晶体管），分别记为T1、T2、T3、T4，T1的发射极与T2的集电极连接并作为全控型整流桥的第一输入端，T3的发射极与T4的集电极连接并作为全控型整流桥的第二输入端，T1的集电极和T3的集电极连接并作为全控型整流桥的正极输出端，T2的发射极和T4的发射极连接并作为全控型整流桥的负极输出端；交流电源的一端、储能及谐振电感L1、全控型整流桥的第一输入端依次电连接，交流电源的另一端接全控型整流桥的第二输入端，全控型整流桥的正极输出端和负极输出端分别接负载的正极和负极。

IGBT是全控型功率半导体器件，具有饱和压降底、驱动功率小、开关速度快、优点，与晶闸管整流电路相比，IGBT整流电路工作频率高，控制精度好。

在一种优选的方案中，所述全控型整流电路还包括支撑及滤波电容C1，支撑及滤波电容C1接在全控型整流桥的正极输出端和负极输出端之间。传统整流电路的直流输出端通过串联平波电抗器进行滤波，平波电抗器的体积较大；本发明通过全控型整流桥和直流输出端的支撑及滤波电容C1实现滤波功能，减小了输出端的直流纹波因数，省去了直流输出端的平波电抗器，可减小列车供电设备体积，实现轻量化。

在一种优选的方案中，所述全控型整流电路还包括串联于储能及谐振电感L1和全控型整流桥第一输入端之间的预充电电路，预充电电路包括充电接触器KM1、充电电阻R1、短接接触器KM2，充电接触器KM1与充电电阻R1串联后与短接接触器KM2并联。

在一种优选的方案中，所述充电电阻R1的阻值为0.2~1.2Ω。当充电电阻R1电阻值与客车用电负载电阻相匹配，即在0.2Ω~1.2Ω范围内时，预充电启动电路可实现带负载软启动功能，支撑及滤波电容C1两端电压的缓慢上升从而使负载两端电压的同步缓慢上升，即实现带负载软启动，减小负载投入过程中的电压电流冲击。

在一种优选的方案中，所述全控型整流电路还包括直流输出隔离电路，直流输出隔离电路包括串联在全控型整流桥正极输出端和负载正极之间的接触器KM3以及串联在全控型整流桥负极输出端和负载负极之间的接触器KM4。

在一种优选的方案中，所述全控型整流电路还包括接地检测电路，接地检测电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电流传感器U2和电压传感器VH3，电阻R3的一端接全控型整流桥正极输出端，电阻R3的另一端通过电阻R4接全控型整流桥负极输出端，电阻R3的另一端、电阻R5、电阻R7的一端依次连接，电阻R7的另一端通过一接触器KM5接地，电阻R6与电阻R5并联，电流传感器U2与电阻R7并联，电压传感器VH3的一端接电阻R3的一端，电压传感器VH3的另一端接电阻R7的另一端。

当与接地检测电路连接的两个测量点任何一个接地时，电流传感器U2、电压传感器VH3检测到异常信号，并向控制单元反馈，控制单元可停止全控整流电路工作。

在一种优选的方案中，所述全控型整流电路还包括信号检测装置，信号检测装置包括同步变压器TBK1、电流传感器LH1和电压传感器VH1，同步变压器TBK1与交流电源连接，电流传感器LH1串联在交流电源的另一端和全控型整流桥第二输入端之间，电压传感器VH1连接全控型整流桥的正极输出端和负极输出端。