用于牵引系统的电路装置和电气轨道车辆制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于牵引系统的电路装置。该电路装置具有电气能量存储器、带有电感器的变流器和开关设备。具有续流二极管的保护路径被设计为，在开关设备上超过特定电压时，保护路径中的续流二极管导通，并且通过存储在电感器中的电能引起的电流换流到保护路径中。此外，本实用新型专利技术还描述一种具有这种电路装置的电气轨道车辆。

【技术实现步骤摘要】
用于牵引系统的电路装置和电气轨道车辆
本技术涉及一种用于牵引系统的电路装置。此外，本技术还涉及一种具有这种电路装置的电气轨道车辆。
技术介绍
用于牵引系统、特别是电气车辆的牵引系统的电路装置包括变流器(调节器)，该变流器连接在能量存储器与牵引系统的中间电路之间，用于调节能量存储器与中间电路之间的电压或电流。变流器通常具有电感器(扼流圈)。对于在能量存储器与牵引系统的中间电路之间的变流器电路中运行的能量转移(例如，用于驱动或制动电动机)，电流流过电感器。由此，在电感器中存储有能量(E＝L/2xI2)，在断开部件中的电流时必须将该能量转换。在没有续流电路的情况下，在开关元件的开关电弧中发生这种能量转换，并且在那里导致开关触点的损耗。这种损耗取决于能量的大小。在变流器中出现短路的故障情况下(例如在变流器中的开关元件失灵的情况下)，大电流流过电感器。尽管随后出现电感器饱和，但恰好在短路情况下，由于大的电流该电感器会存储大的能量。在通过开关设备(例如开关元件或保险丝)通断变流器电路时，可能会形成大的过电压，并且必须减少存储在电感器中的能量或继续驱动的电流。这通常导致开关设备的过载。常见的技术措施是使用相应大且昂贵的开关元件，该开关元件具有针对在通断时形成的电弧的灭弧室。在使用保险丝的情况下，如果电感性存储的能量超过保险丝的断开能力，则可能会将该保险丝爆炸性地损坏，这可能导致巨大的后果性损失。当在变流器电路中使用滤波电容器时，在上面的情况下还会出现存储在电感器中的能量在电感器与滤波电容器之间振荡。这可能会导致巨大的后果性损失，例如由于振荡电流造成的滤波电容器的爆炸性损坏或者其他变流器相的损坏。然而，可以吸收这种能量的大型滤波电容器需要非常大的空间。尽管使用了昂贵的开关设备，也不能防止存储在电感器中的能量的这种振荡。
技术实现思路
因此，本技术要解决的技术问题是，描述一种上面说明的类型的电路装置以及具有这种电路装置的电气轨道车辆，其可以实现可靠地保护所使用的开关设备并且可以实现针对性地将存储在电感器中的能量导出。根据第一方面，上述技术问题通过根据本技术的电路装置解决。本技术还公开了另外的实施方式和实现。该电路装置具有以下部件：-电气能量存储器，-具有电感器的变流器，其中该变流器经由第一接头和第二接头与能量存储器电连接，以形成变流器电路，并且其中变流器具有用于连接到牵引系统的第一中间电路接头和第二中间电路接头，-第一开关设备，其连接在变流器电路中，以及-第一保护路径，其中在保护路径中连接有第一续流二极管，使得在通过触发第一开关设备而在第一开关设备上超过特定电压时，第一保护路径中的续流二极管导通，并且通过存储在电感器中的电能引起的、变流器电路中的电流借助导通的第一续流二极管换流到保护路径中。这种类型的电路装置的技术效果在于，在断开电路时，为通过变流器的电感器继续驱动的电流打开替换路径。该电路装置的优点在于，通过低成本的续流二极管可以实现过电压限制功能。连接续流二极管，使得在电路装置的正常运行中(在开关设备闭合或未触发的情况下)，将二极管电压在截止方向上施加在续流二极管上，并且使该续流二极管截止。一旦通过触发或断开开关设备，使开关设备上的电压超过特定电压，续流二极管上的二极管电压就会改变其符号。然后，续流二极管变为导通并且接受由电感器驱动的电流。然后，该电流继续不断衰减地流动，直到存储在电感器中的能量在寄生电阻(二极管、电感器、线路)中逐渐消除。由此，安装在保护路径中的续流二极管满足了防止通过由电感器驱动的电流造成过载的开关设备的保护功能。由此，在断开时抑制了开关设备上的高的燃烧电压或相应的高能电弧。附加地，如果使用了滤波电容器，则安装在保护路径中的续流二极管防止电能在电感器与滤波电容器之间振荡。该电路装置的另外的优点在于，通过在其中连接有续流二极管的保护路径可以抑制过电压的形成。仅须将续流二极管以变流器电路中的电流最大值和极限负载I2t来设计。虽然在这种解决方案中，电流的衰减持续时间相对较长，例如在一种应用情况下长达直至大约150ms。但是，相应的续流二极管(例如，盘形二极管)能够承载电流，并且由此示出了一种非常简单、低成本且非常可靠的解决方案。在电路装置的不同的实施方式中，将第一开关设备连接在能量存储器的第一接头与变流器的电感器之间。由此可以以简单的方式在能量存储器的第一接头处断开变流器电路。在电路装置的第一实施方式中，其中将第一开关设备连接在能量存储器的第一接头与变流器的电感器之间，第一保护路径与第一开关设备和变流器的电感器之间的电连接线连接并且与能量存储器的第二接头连接。这具有如下效果：在通断第一开关设备时，第一保护路径形成续流路径，该续流路径有效地从通过电感器继续驱动的电流中将能量存储器侧的开关设备的负荷释放。此外，这种实施方式设计用于能量存储器的放电运行，在放电运行中从能量存储器中获取电流，并且电流在中间电路的方向上流过第一开关设备以及流过变流器的电感器。由此，在能量存储器的放电运行中，对于运行上的断开以及对于故障情况下的断开、例如对于变流器的放电短路情况下的断开，有效地保护第一开关设备。此外，通过设置这种实施方式中的第一保护路径，有效地保护与第一保护路径并联连接的滤波电容器以防止来自电感器的电能振荡到滤波电容器中，该滤波电容器设置用于使能量存储器上的电压平滑。这是因为通过通断第一开关设备会将电流换流到保护路径中并且连续衰减地逐渐消除，由此抑制了滤波电容器中的振荡。在电路装置的替换的第二实施方式中，其中第一开关设备连接在能量存储器的第一接头与变流器的电感器之间，第一保护路径与第一开关设备和变流器的电感器之间的电连接线连接，并且与变流器的第一中间电路接头连接，其中关于电势，第一中间电路接头不同于能量存储器的第二接头。该实施方式还具有如下效果：在通断第一开关设备时，第一保护路径形成续流路径，该续流路径有效地从通过电感器继续驱动的电流中将能量存储器侧的开关设备的负荷释放。此外，该实施方式设计用于能量存储器的充电运行，在充电运行中，从中间电路获取电流，并且电流在能量存储器的方向上流过变流器的电感器以及流过第一开关设备。由此，在能量存储器的充电运行中，对于运行上的断开以及对于故障情况下的断开、例如对于能量存储器中或到能量存储器的线路中的短路的情况下的断开，有效地保护第一开关设备。此外，通过设置这种实施方式中的第一保护路径，有效地保护与能量存储器并联连接的上面说明的类型的滤波电容器以防止来自电感器的电能振荡到滤波电容器中。在基于第一实施方式的电路装置的设计方案中，该电路装置除了第一保护路径之外还具有第二保护路径。因此，在该实施方式中，在电路装置中设置了两个保护路径。也在第二保护路径中连接了第二续流二极管，使得在通过触发第一开关设备而在第一开关设备上超过特定电压时，第二保护路径中的第二续流二极管导通，并且通过存储在电感器中的电能引起的、变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电气车辆(19)的牵引系统(20)的电路装置(1)，其具有：/n-电气能量存储器(2)，/n-带有电感器(4)的变流器(3)，其中所述变流器(3)经由第一接头(5)和第二接头(6)与所述能量存储器(2)电连接以形成变流器电路，并且其中所述变流器(3)具有用于连接到所述牵引系统(20)的第一中间电路接头(7)和第二中间电路接头(8)，/n-第一开关设备，其连接在变流器电路中，以及/n-第一保护路径，/n其特征在于，在所述保护路径中连接有第一续流二极管，使得在通过触发所述第一开关设备而在所述第一开关设备上超过特定电压时，所述第一保护路径中的第一续流二极管导通，并且通过存储在所述电感器(4)中的电能引起的、变流器电路中的电流借助导通的第一续流二极管换流到所述第一保护路径中。/n

【技术特征摘要】
20190531 DE 102019208000.61.一种用于电气车辆(19)的牵引系统(20)的电路装置(1)，其具有：
-电气能量存储器(2)，
-带有电感器(4)的变流器(3)，其中所述变流器(3)经由第一接头(5)和第二接头(6)与所述能量存储器(2)电连接以形成变流器电路，并且其中所述变流器(3)具有用于连接到所述牵引系统(20)的第一中间电路接头(7)和第二中间电路接头(8)，
-第一开关设备，其连接在变流器电路中，以及
-第一保护路径，
其特征在于，在所述保护路径中连接有第一续流二极管，使得在通过触发所述第一开关设备而在所述第一开关设备上超过特定电压时，所述第一保护路径中的第一续流二极管导通，并且通过存储在所述电感器(4)中的电能引起的、变流器电路中的电流借助导通的第一续流二极管换流到所述第一保护路径中。


2.根据权利要求1所述的电路装置(1)，其特征在于，将所述第一开关设备连接在所述能量存储器(2)的第一接头(5)与所述变流器(3)的电感器(4)之间。


3.根据权利要求2所述的电路装置(1)，其特征在于，所述第一保护路径(10)与所述第一开关设备和所述变流器的电感器(4)之间的电连接线连接，并且与所述能量存储器(2)的第二接头(6)连接。


4.根据权利要求2所述的电路装置(1)，其特征在于，所述第一保护路径(10)与所述第一开关设备和所述变流器的电感器(4)之间的电连接线连接，并且与所述变流器(3)的第一中间电路接头(7)连接，其中关于电势，所述第一中间电路接头(7)不同于所述能量存储器(2)的第二接头(6)。


5.根据权利要求3所述的电路装置(1)，其特征在于，所述电路装置具有第二保护路径，其中在所述第二保护路径中连接有第二续流二极管，使得在通过触发所述第一开关设备而在所述第一开关设备上超过特定电压时，所述第二续流二极管导通，并且通过存储在所述电感器(4)中的电能引起的、变流器电路中的电流借助导通的第二续流二极管换流到所述第二保护路径中，
其中所述第二保护路径与所述第一开关设备和所述变流器(3)的电感器(4)之间的电连接线连接，并且与所述变流器(3)的第一中间电路接头(7)连接，其中关于电势，所述第一中间电路接头(7)不同于所述能量存储器(2)的第二接头(6)。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：P埃克特，
申请(专利权)人：西门子交通有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE