用于三相电路和单相电路的电能供应装置、相关辅助能量转换链以及电动车辆制造方法及图纸

一种用于为三相电路和单相电路供应电能的供应装置(20)，该供应装置包括：整流器(60)，该整流器被配置为将第一AC电压转换为第二DC电压，整流器包括用于第一电压的两个输入端子(72)和用于第二电压的两个输出端子(74)；逆变器(64)，该逆变器被配置为将第二电压转换为三个第三三相电压，逆变器包括用于第二电压的两个输入端子(92)和用于三个第三电压的三个输出端子(94)；以及中性端子(66)，该中性端子经由电容器(110)连接到逆变器的各个输出端子。中性端子经由电感器连接到整流器的输入端子，逆变器的输出端子旨在连接到三相电路，并且中性端子旨在连接到单相电路。

【技术实现步骤摘要】
用于三相电路和单相电路的电能供应装置、相关辅助能量转换链以及电动车辆
本专利技术涉及一种用于三相电路和单相电路的电能供应装置。本专利技术还涉及一种用于电动车辆、特别是铁路上的电动车辆的能量转换链，该能量转换链包括这种供应装置。本专利技术还涉及一种电动车辆，特别是铁路上的电动车辆，该电动车辆包括这种能量转换链。本专利技术属于交通领域，特别是铁路交通领域。特别地，本专利技术应用于电动车辆的供电，诸如机车、轨道车、地铁、有轨电车和电动公共汽车的供电。
技术介绍
电动车辆、特别是铁路上的电动车辆通常配备有辅助三相电气负载(诸如空气压缩机、供暖/通风/空调或HVAC系统、或牵引系统通风设备)。在本申请中，术语“辅助电气负载”特别地指代除了车辆牵引电动机之外的负载。为了给这种三相辅助负载供电，通常使用逆变器，该逆变器将电能直接输送到三相电气负载，使得它们能够运行。传统上，逆变器借助于转换器连接到AC(交流)电压源，以便将AC电压转换成用于逆变器的DC(直流)电压，转换器诸如是耦合到滤波电容器的整流器。在这种情况下，供应装置由耦合到滤波电容器的整流器和逆变器两者组成。此外，需要一种用AC电压为单相辅助负载供电的供应装置，负载诸如为驾驶室供暖设备、乘客可用的单相插座(例如，230V)、厨房和卫生间，AC电压的平均值低于由逆变器输出的电压的平均值。这使得可以向中性端子与逆变器输出端子之间的各个单相辅助负载供应在相的端子之间(即在逆变器的输出端子之间)的中间电压。实现这一点的现有解决方案是通过将供应装置的输出滤波器的电容器连接到逆变器的各个输出端子作为星形来创建中性端子，并且经由变压器将中性端子连接到逆变器的输出端子，作为Z字形连接。然而，这种装置需要蕴含相当大的质量和相当大的能量损失的变压器绕组。
技术实现思路
本专利技术的目标是提出这样一种供应装置，同时限制其成本、质量、体积以及使用时的能量损失。为此，本专利技术的一个目的是一种用于三相电路和单相电路的电能供应装置。供应装置包括：整流器，该整流器被配置为将第一AC电压转换为第二DC电压，整流器包括用于第一电压的两个输入端子和用于第二电压的两个输出端子、以及两个开关臂，该两个开关臂并联在整流器的输出端子之间，各个开关臂包括串联在整流器的输出端子之间并且在中间点处彼此连接的两个开关半臂，各个中间点连接到整流器的相应输入端子，各个开关半臂包括至少一个可控开关和/或二极管。供应装置还包括：滤波电容器，该滤波电容器连接在整流器的输出端子之间；逆变器，该逆变器被配置为将第二电压转换为三个第三三相电压，逆变器包括分别连接到整流器的两个输出端子的用于第二电压的两个输入端子和用于三个第三电压的三个输出端子；以及中性端子，该中性端子经由电容器连接到逆变器的各个输出端子。中性端子还经由电感器连接到整流器的输入端子中的一个，逆变器的输出端子旨在连接到三相电路，并且中性端子旨在连接到单相电路。根据其它有利的方面，根据本专利技术的供应装置以任何技术上可能的组合包括以下特征中的一个或多个：-整流器仅包括两个开关臂；-各个开关半臂包括至少一个可控开关，并且供应装置包括被配置为控制整流器的开关的整流器的控制模块，整流器的控制模块被配置为经由周期性控制信号来控制整流器的开关，该周期性控制信号的占空比基本上等于50％；-各个开关半臂包括至少一个可控开关，并且供应装置包括被配置为控制整流器的开关的整流器的控制模块，整流器的控制模块被配置为经由周期性控制信号来控制整流器的开关，该周期性控制信号的频率至少比第三电压的频率大20倍；-各个开关半臂包括至少一个二极管，第一AC电压的频率至少比第三电压的频率大20倍；-逆变器还包括：三个开关臂，该三个开关臂并联在逆变器的输入端子之间，各个开关臂包括串联在逆变器的输入端子之间并且在中间点处彼此连接的两个开关半臂，各个中间点经由滤波电感器连接到逆变器的相应输出端子，各个开关半臂包括至少一个可控开关；以及控制模块，该控制模块被配置为控制逆变器的开关；以及-各个开关包括可控开关半导体部件和与开关半导体部件反并联的二极管。本专利技术的另外目的是一种用于电动车辆、特别是铁路上的电动车辆的能量转换链，该能量转换链包括至少一个三相电气负载、至少一个单相负载、用于至少一个三相和单相电气负载的电能供应装置以及AC电压提供系统。供应装置如上所述，AC电压提供系统连接到供应装置的整流器的输入端子，各个三相电气负载连接到供应装置的逆变器的输出端子，并且各个单相负载连接在供应装置的中性端子与供应装置的逆变器的输出端子中的一个之间。根据其它有利的方面，根据本专利技术的能量转换链包括以下特征：AC电压提供系统包括AC电压生成模块和变压器。本专利技术的另外目的是一种电动车辆，特别是铁路上的电动车辆，该电动车辆包括如上所述的能量转换链。【附图说明】本专利技术的这些特征和优点将在阅读以下描述时变得显而易见，以下描述仅作为非限制性示例参考附图给出，附图中：图1是根据本专利技术的包括能量转换链的电动运输车辆(诸如铁路车辆)的示意图，能量转换链特别地包括AC电压提供系统和供应装置；以及图2是图1的供应装置和AC电压提供系统的特定情况的更详细的示意图。【具体实施方式】图1描绘了电动车辆10，特别是铁路上的电动车辆，诸如火车或有轨电车，包括能量转换链15。能量转换链15包括连接到供应装置20的AC电压提供系统18，该供应装置向能量转换链15的三相电路24和单相电路26供应电能。图2更详细地描绘了一种AC电压提供系统和供应装置20。在图2的实施方式中，AC电压提供系统18包括连接到变压器32的AC电压生成模块30。根据图2的示例，生成模块30包括用于将DC电压转换成AC电压的转换器40，诸如单相逆变器。转换器40被配置为将由DC网压降压或升压转换器、第三轨或DC电压的地面电源输出的DC电压转换成输送到变压器32的AC电压。根据所述示例，转换器40包括连接到未描绘的DC电压电源的两个第一输入端子42、连接到变压器32的两个第一输出端子44、以及并联在第一输入端子42之间的两个第一开关臂46。转换器40还包括电容器47，该电容器与两个第一开关臂46并行地连接到两个第一输入端子42。各个第一开关臂46包括两个第一开关半臂48，该两个第一开关半臂串联在第一输入端子42之间并且在第一中间点50处彼此连接，各个第一中间点50连接到相应的第一输出端子44。各个第一开关半臂48包括一个或多个第一开关52，如果需要，第一开关52串联。在图2的示例中，各个第一开关半臂48包括单个第一开关52。在未描绘的变型中，各个第一开关半臂48包括并联的N个开关半支路，N是大于或等于2的整数，各个开关半支路包括至少一个第一开关52。由此，各个第一开关半臂48包括至少N个开关52。转换器40还包括被配置为控制第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于三相电路(24)和单相电路(26)的电能供应装置(20)，所述供应装置(20)包括：/n-整流器(60)，所述整流器被配置为将第一AC电压转换为第二DC电压，所述整流器(60)包括：/n+用于所述第一电压的两个输入端子(72)和用于所述第二电压的两个输出端子(74)；/n+两个开关臂(76)，所述两个开关臂并联在所述整流器(60)的所述输出端子(74)之间，各个开关臂(76)包括串联在所述整流器(60)的所述输出端子(74)之间并且在中间点(80)处彼此连接的两个开关半臂(78)，各个中间点(80)连接到所述整流器(60)的相应输入端子(72)，各个开关半臂(78)包括至少一个可控开关(82)和/或二极管；/n-逆变器(64)，所述逆变器被配置为将所述第二电压转换为三个第三三相电压，所述逆变器(64)包括分别连接到所述整流器(60)的所述两个输出端子(74)的用于所述第二电压的两个输入端子(92)和用于所述三个第三电压的三个输出端子(94)；以及/n-中性端子(66)，所述中性端子经由电容器(110)连接到所述逆变器(64)的各个输出端子(94)，/n其特征在于：所述中性端子(66)还经由电感器(120)连接到所述整流器(60)的所述输入端子(72)中的一个，/n所述逆变器(64)的所述输出端子(94)旨在连接到所述三相电路(24)，并且所述中性端子(66)旨在连接到所述单相电路(26)。/n...

【技术特征摘要】
20200131 FR 20009761.一种用于三相电路(24)和单相电路(26)的电能供应装置(20)，所述供应装置(20)包括：
-整流器(60)，所述整流器被配置为将第一AC电压转换为第二DC电压，所述整流器(60)包括：
+用于所述第一电压的两个输入端子(72)和用于所述第二电压的两个输出端子(74)；
+两个开关臂(76)，所述两个开关臂并联在所述整流器(60)的所述输出端子(74)之间，各个开关臂(76)包括串联在所述整流器(60)的所述输出端子(74)之间并且在中间点(80)处彼此连接的两个开关半臂(78)，各个中间点(80)连接到所述整流器(60)的相应输入端子(72)，各个开关半臂(78)包括至少一个可控开关(82)和/或二极管；
-逆变器(64)，所述逆变器被配置为将所述第二电压转换为三个第三三相电压，所述逆变器(64)包括分别连接到所述整流器(60)的所述两个输出端子(74)的用于所述第二电压的两个输入端子(92)和用于所述三个第三电压的三个输出端子(94)；以及
-中性端子(66)，所述中性端子经由电容器(110)连接到所述逆变器(64)的各个输出端子(94)，
其特征在于：所述中性端子(66)还经由电感器(120)连接到所述整流器(60)的所述输入端子(72)中的一个，
所述逆变器(64)的所述输出端子(94)旨在连接到所述三相电路(24)，并且所述中性端子(66)旨在连接到所述单相电路(26)。


2.根据权利要求1所述的供应装置(20)，其中，所述供应装置包括滤波电容器(62)，所述滤波电容器连接在所述整流器(60)的所述输出端子(74)之间。


3.根据权利要求1或2所述的供应装置(20)，其中，各个开关半臂(78)包括至少一个可控开关(82)，并且所述供应装置包括被配置为控制所述整流器(60)的所述可控开关(82)的所述整流器(60)的控制模块，所述整流器(60)的所述控制模块被配置为经由周期性控制信号来控制所述整流器(60)的所述可控开关(82)，所述周期性控制信号的占空比基本上等于50％。


4.根据权利要求1所述的供应装置(20)，其中，各个开关半臂(78)包括至少一个可控开关(82)，并且所述供应装置包括被配置为控制所述整流器(60)的所述可控开关(82)的所述整流器(60)的控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利斯·卡达尔里，约翰尼·布萨达，
申请(专利权)人：阿尔斯通运输科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR