本實用新型涉及有軌電車領域，更具體地說，涉及一種有軌電車電氣制動系統(tǒng)。

背景技術：

隨著城市規(guī)模越來越大，城市人口也不斷增長，城市公共交通系統(tǒng)迅速發(fā)展。有軌電車系統(tǒng)作為城市軌道交通小運量系統(tǒng)的典型代表，在人們的日常生活出行中起著非常重要的作用。由于有軌電車具有運力大、運行和建設成本低、對環(huán)境無污染、快捷、舒適的特點，非常適用于規(guī)模相對較小的城市。

目前有軌電車普遍采用可控硅脈沖調速控制系統(tǒng)(直流斬波調速)，利用可控硅的開關作用，來控制直流牽引電機。但直流電機結構復雜，制造、維護、維修成本高。近年來由于交流傳動系統(tǒng)的廣泛開發(fā)及應用，并以其在牽引、制動、系統(tǒng)可靠性、維修成本、人機友好性等方面的優(yōu)勢成為主流。此外，在有軌電車中，制動系統(tǒng)性能的好壞，關系到車輛綜合技術水平和運行品質能否提高，更為重要的是它涉及到有軌電車的行車安全。

由于有軌電車平均站點短，路況復雜，司機根據行駛環(huán)境會頻繁地剎車制動。當列車剎車制動時，要求牽引系統(tǒng)盡可能通過再生制動獲得最大的制動力，從而減小制動距離。在上述制動過程中，逆變器產生的電能加載到直流母線，并將部分能量回饋到網側，從而使直流母線的電壓變化不會迅速增加，但直流母線允許變化的范圍較小。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題在于，針對上述有軌電車制動距離較長的問題，提供一種有軌電車電氣制動系統(tǒng)。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，提供一種有軌電車電氣制動系統(tǒng)，包括直流母線、連接到所述直流母線的逆變器及用于控制逆變器輸出制動力矩的逆變控制單元，所述電氣制動系統(tǒng)還包括前端控制單元、過壓控制單元及電壓檢測單元；所述直流母線經由第一開關單元連接供電電源，且所述前端控制單元的輸出端連接第一開關單元的控制端；所述直流母線的正直流母線與負直流母線之間串接有第二開關單元和制動電阻，且所述過壓控制單元的輸出端連接第二開關單元的控制端；所述電壓檢測單元連接到直流母線，且該電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元的輸入端。

在本實用新型所述的有軌電車電氣制動系統(tǒng)中，所述第一開關單元包括第一IGBT元件，且所述第一IGBT元件的兩端分別連接正直流母線和供電電源的正極；所述前端控制單元的第一輸出引腳連接第一IGBT元件的控制端，且該前端控制單元在接收到制動信號時通過第一輸出引腳輸出使第一IGBT元件斷開的電平。

在本實用新型所述的有軌電車電氣制動系統(tǒng)中，所述第一開關單元包括第二IGBT元件，所述第二IGBT元件的兩端分別連接供電電源的正極和負直流母線；所述前端控制單元的第二輸出引腳連接第二IGBT元件的控制端，且該前端控制單元始終通過第二輸出引腳輸出使第二IGBT元件斷開的電平。

在本實用新型所述的有軌電車電氣制動系統(tǒng)中，所述第二開關單元包括第三IGBT元件，且該第三IGBT元件和制動電阻串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間；所述過壓控制單元的第一輸出引腳連接第三IGBT元件的控制端；所述電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元的輸入引腳，并在直流母線電壓超過設定值時輸出特征電平，所述過壓控制單元在輸入引腳接收到特征電平時通過第一輸出引腳輸出使第三IGBT元件導通的電平。

在本實用新型所述的有軌電車電氣制動系統(tǒng)中，所述第二開關單元包括第四IGBT元件，所述第三IGBT元件和第四IGBT元件串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間；所述過壓控制單元的第二輸出引腳連接第四IGBT元件的控制端，且該過壓控制單元始終通過第二輸出引腳輸出使第四IGBT元件斷開的電平。

本實用新型還提供一種有軌電車電氣制動系統(tǒng)，包括直流母線、連接到所述直流母線的逆變器及用于控制逆變器輸出制動力矩的逆變控制單元，所述電氣制動系統(tǒng)還包括電壓檢測單元；所述直流母線經由第一開關單元連接供電電源，所述直流母線的正直流母線與負直流母線之間串接有第二開關單元和制動電阻；所述逆變控制單元的輸出端連接第一開關單元和第二開關單元的控制端；所述電壓檢測單元連接到直流母線，且該電壓檢測單元的輸出端連接到逆變控制單元的輸入端。

在本實用新型所述的有軌電車電氣制動系統(tǒng)中，所述第一開關單元包括第一IGBT元件和第二IGBT元件，所述第二開關單元包括第三IGBT元件和第四IGBT元件；所述第一IGBT元件的兩端分別連接正直流母線和供電電源的正極，所述第二IGBT元件的兩端分別連接供電電源的正極和負直流母線，所述第三IGBT元件和第四IGBT元件串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間，所述制動電阻的一端連接到第三IGBT元件和第四IGBT元件的中點且該制動電阻的另一端連接到負直流母線；所述逆變控制單元的第一輸出引腳連接第一IGBT元件的控制端、第二輸出引腳連接第二IGBT元件的控制端、第三輸出引腳連接第三IGBT元件的控制端、第四輸出引腳連接第四GBT元件的控制端；所述逆變控制單元分別通過第二輸出引腳和第四輸出引腳輸出使第二IGBT元件和第四IGBT元件斷開的電平，且該逆變控制單元在接收到制動信號時通過第一輸出引腳輸出使第一IGBT元件斷開的電平；所述電壓檢測單元的輸出端連接到逆變控制單元的輸入引腳并在直流母線電壓超過設定值時輸出特征電平，所述逆變控制單元在輸入引腳接收到特征電平時通過第三輸出引腳輸出使第三IGBT元件導通的電平。

本實用新型還提供一種有軌電車電氣制動系統(tǒng)，包括直流母線、連接到所述直流母線的逆變器及用于控制逆變器輸出制動力矩的逆變控制單元，所述電氣制動系統(tǒng)還包括過壓控制單元和電壓檢測單元；所述直流母線經由第一開關單元連接供電電源，所述直流母線的正直流母線與負直流母線之間串接有第二開關單元和制動電阻；所述逆變控制單元的輸出端連接第一開關單元的控制端，所述過壓控制單元的輸出端連接第二開關單元的控制端；所述電壓檢測單元連接到直流母線，且該電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元的輸入端。

在本實用新型所述的有軌電車電氣制動系統(tǒng)中，所述第一開關單元包括第一IGBT元件和第二IGBT元件，所述第二開關單元包括第三IGBT元件和第四IGBT元件；所述第一IGBT元件的兩端分別連接正直流母線和供電電源的正極，所述第二IGBT元件的兩端分別連接供電電源的正極和負直流母線，所述第三IGBT元件和第四IGBT元件串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間，所述制動電阻的一端連接到第三IGBT元件和第四IGBT元件的中點且該制動電阻的另一端連接到負直流母線；所述逆變控制單元的第一輸出引腳連接第一IGBT元件的控制端、第二輸出引腳連接第二IGBT元件的控制端；所述過壓控制單元的第一輸出引腳連接第三IGBT元件的控制端、第二輸出引腳連接第四GBT元件的控制端；所述逆變控制單元通過第二輸出引腳輸出使第二IGBT元件斷開的電平，且該逆變控制單元在接收到制動信號時通過第一輸出引腳輸出使第一IGBT元件斷開的電平；所述過壓控制單元通過第二輸出引腳輸出使第四IGBT元件斷開的電平，所述電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元的輸入引腳并在直流母線電壓超過設定值時輸出特征電平，所述過壓控制單元在輸入引腳接收到特征電平時通過第一輸出引腳輸出使第三IGBT元件導通的電平。

本實用新型的有軌電車電氣制動系統(tǒng)具有以下有益效果：通過在直流母線前端增加第一開關單元，從而可在逆變器輸出制動力矩時斷開與供電電源的連接，使得直流母線電壓抬高以增大逆變器的制動力矩。

附圖說明

圖1是本實用新型有軌電車電氣制動系統(tǒng)實施例的示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，是本實用新型有軌電車電氣制動系統(tǒng)實施例的示意圖，其可結合有軌電車的驅動系統(tǒng)，實現(xiàn)電氣制動。本實施例中的有軌電車制動系統(tǒng)包括直流母線、逆變器13、逆變控制單元16、前端控制單元14、過壓控制單元15及電壓檢測單元；其中直流母線經由第一開關單元11連接供電電源并由供電電源供電，該供電電源的網側電壓為Ut；逆變器13連接到直流母線，且該逆變器13在逆變控制單元16控制下向電機輸出驅動力矩或制動力矩，以驅動電機運行或使電機停轉；直流母線的正直流母線與負直流母線之間串接有第二開關單元12和制動電阻R，電壓檢測單元的輸入端連接到直流母線以檢測直流母線電壓，且該電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元15的輸入端。上述的前端控制單元14、過壓控制單元15和逆變控制單元16具體可采用獨立芯片或具有相同功能的電路。

上述前端控制單元14的輸出端連接第一開關單元11的控制端，從而該前端控制單元14在接收到制動信號時使第一開關元件11斷開，同時逆變控制單元16向逆變器13輸出控制信號使逆變器13向電機輸出制動力矩。由于此時第一開關單元11斷開，逆變器13制動產生的電壓無法反饋到網側的供電電源，因此直流母線的電壓抬高，并使得逆變器13可輸出更大的制動力矩，以便縮小有軌電車的制動距離。過壓控制單元15的輸出端連接第二開關單元12的控制端，在電壓檢測單元測得直流母線的電壓超過設定閾值時，過壓控制單元15控制第二開關單元12導通，從而將制動電阻R接入到正直流母線和負直流母線之間，消耗多余能量，將直流母線電壓穩(wěn)定控制在安全合理的范圍內。

特別地，上述第一開關單元11包括第一IGBT元件a1，且第一IGBT元件a1的兩端分別連接正直流母線和供電電源的正極；該前端控制單元14的第一輸出引腳連接第一IGBT元件a1的控制端，且該前端控制單元在接收到制動信號時通過第一輸出引腳輸出使第一IGBT元件a1斷開的電平。該第一開關單元11還可包括第二IGBT元件a2，該第二IGBT元件a2的兩端分別連接供電電源的正極和負直流母線；前端控制單元14的第二輸出引腳連接第二IGBT元件a2的控制端，且該前端控制單元14始終通過第二輸出引腳輸出使第二IGBT元件a2斷開的電平。

上述第二開關單元12包括第三IGBT元件a3，且該第三IGBT元件a3和制動電阻R串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間；過壓控制單元15的第一輸出引腳連接第三IGBT元件a3的控制端；電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元15的輸入引腳，并在直流母線電壓超過設定值時輸出特征電平，過壓控制單元15在輸入引腳接收到特征電平時通過第一輸出引腳輸出使第三IGBT元件a3導通的電平(斬波信號)。第二開關單元12還可包括第四IGBT元件a4，第三IGBT元件a3和第四IGBT元件a4串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間；過壓控制單元15的第二輸出引腳連接第四IGBT元件a4的控制端，且該過壓控制單元15始終通過第二輸出引腳輸出使第四IGBT元件a4斷開的電平。

為節(jié)省元件，還可將上述前端控制單元和過壓控制單元集成到逆變控制單元，此時有軌電車電氣制動系統(tǒng)包括直流母線、逆變器、逆變控制單元以及電壓檢測單元。直流母線經由第一開關單元連接供電電源，直流母線的正直流母線與負直流母線之間串接有第二開關單元和制動電阻；逆變控制單元的輸出端連接第一開關單元和第二開關單元的控制端；電壓檢測單元連接到直流母線，且該電壓檢測單元的輸出端連接到逆變控制單元的輸入端。

特別地，上述第一開關單元包括第一IGBT元件和第二IGBT元件，第二開關單元包括第三IGBT元件和第四IGBT元件；第一IGBT元件的兩端分別連接正直流母線和供電電源的正極，第二IGBT元件的兩端分別連接供電電源的正極和負直流母線，第三IGBT元件和第四IGBT元件串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間，制動電阻的一端連接到第三IGBT元件和第四IGBT元件的中點且該制動電阻的另一端連接到負直流母線；逆變控制單元的第一輸出引腳連接第一IGBT元件的控制端、第二輸出引腳連接第二IGBT元件的控制端、第三輸出引腳連接第三IGBT元件的控制端、第四輸出引腳連接第四GBT元件的控制端；逆變控制單元分別通過第二輸出引腳和第四輸出引腳輸出使第二IGBT元件和第四IGBT元件斷開的電平，且該逆變控制單元在接收到制動信號時通過第一輸出引腳輸出使第一IGBT元件斷開的電平；電壓檢測單元的輸出端連接到逆變控制單元的輸入引腳并在直流母線電壓超過設定值時輸出特征電平，逆變控制單元在輸入引腳接收到特征電平時通過第三輸出引腳輸出使第三IGBT元件導通的電平。

此外，還可將上述前端控制單元集成到逆變控制單元，而過壓控制單元則保留，此時有軌電車電氣制動系統(tǒng)包括直流母線、逆變器、逆變控制單元、過壓控制單元和電壓檢測單元；直流母線經由第一開關單元連接供電電源，直流母線的正直流母線與負直流母線之間串接有第二開關單元和制動電阻；逆變控制單元的輸出端連接第一開關單元的控制端，過壓控制單元的輸出端連接第二開關單元的控制端；電壓檢測單元連接到直流母線，且該電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元的輸入端。

特別地，上述第一開關單元包括第一IGBT元件和第二IGBT元件，第二開關單元包括第三IGBT元件和第四IGBT元件；第一IGBT元件的兩端分別連接正直流母線和供電電源的正極，第二IGBT元件的兩端分別連接供電電源的正極和負直流母線，第三IGBT元件和第四IGBT元件串聯(lián)連接在正直流母線和負直流母線之間，制動電阻的一端連接到第三IGBT元件和第四IGBT元件的中點且該制動電阻的另一端連接到負直流母線；逆變控制單元的第一輸出引腳連接第一IGBT元件的控制端、第二輸出引腳連接第二IGBT元件的控制端；過壓控制單元的第一輸出引腳連接第三IGBT元件的控制端、第二輸出引腳連接第四GBT元件的控制端；逆變控制單元通過第二輸出引腳輸出使第二IGBT元件斷開的電平，且該逆變控制單元在接收到制動信號時通過第一輸出引腳輸出使第一IGBT元件斷開的電平；過壓控制單元通過第二輸出引腳輸出使第四IGBT元件斷開的電平，電壓檢測單元的輸出端連接到過壓控制單元的輸入引腳并在直流母線電壓超過設定值時輸出特征電平，過壓控制單元在輸入引腳接收到特征電平時通過第一輸出引腳輸出使第三IGBT元件導通的電平。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。