轨道交通工具转换器制造技术

本发明专利技术涉及轨道交通工具转换器。一种轨道交通工具转换器包括：块波发生器（20），被配置为连接到直流电压源（21）并连接到串行谐振链路（34）或电感性链路，用于提供具有半正弦电流脉冲的直流转换器（41）的输入。所述直流转换器具有至少一个相位支路（42-44），所述相位支路一方面具有连接到所述链路（34）并且能够在跨过其的双方向阻断电压并在双方向上传导电流从其通过的一个开关（45-47）并且在另一方面具有与其串联连接的电容器（48-50）。跨所述直流转换器的所述电容器（48-50）的电压被用来提供具有交变电压的转换器输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通工具转换器以及具有至少一个该转换器的轨道交通工具。
技术介绍
转换器布置在轨道交通工具中，诸如，铁路交通工具，以用于出于不同目的将直流电压转换为交变电压或相反转换。
技术实现思路
本专利技术还包括间接的AC/AC转换器，S卩，具有在其DC侧上互连的两级的转换器。尽管单相和三相电压是最常见的，但本专利技术不限于任何相位数量的该交变电压，本专利技术也不限于要通过所述转换器馈送的任何特定电平的电压或电功率。本专利技术主要针对一种辅助转换器，S卩，被配置来递送转换器输出端上的电压以供交通工具的电气设备(诸如，通过布置在轨道交通工具中的电气插座)和加热/冷却系统使用。然而，本专利技术还覆盖马达转换器和线路转换器(line converter)，所述马达转换器被配置来通过转换器输出端递送电力到用于驱动交通工具的马达，而所述线路转换器被配置来:-在驱动模式中，经由连接到其AC侧的主变压器从AC电源线吸取电力并将电力馈送到连接到其DC侧的马达转换器，以及-在刹车模式中，从马达转换器吸取电力并将电力馈送到所述主变压器并馈送回到AC电源线。图1示意性地示出了在轨道交通工具I中可以如何布置这三种类型的转换器。示出了在这种情况下如何配置交通工具来沿着AC电源线2移动，该AC电源线2因此作为AC源并且可以例如承载15kV并且162/3HZ (瑞典)和25kV且50Hz (丹麦)的单相交变电压。该交通工具具有变压器3，以用于将来自电源线2的电压变换至合适的电平。这里，该变压器具有两个次级绕组4、5，其中的一个连接至转换器6，转换器6用于在其输出端上递送例如1.53kV的直流电压。该直流电压被递送到辅助转换器7，辅助转换器7由控制单元8控制，以在其输出端上递送三相交变电压，所述控制单元8用于根据脉冲宽度调制模式产生脉冲序列。该转换器的输出端被连接到三相变压器9以及谐波滤波器10，以使通过到轨道交通工具中布置的插座(诸如，用于连接计算机)和到照明设备、加热设备和其它设备的分布网络11递送的交变电压平滑。变压器3的另一次级绕组4连接到转换器12，转换器12被配置来将其输出端上的直流电压递送到马达转换器13的输入端，所述马达转换器13由控制单元14以与控制单元8所执行的控制类似的方式控制，以将其输出端上的三相交变电压递送到以电机器形式的马达15，以驱动该交通工具。控制单元14将从交通工具的驱动器接收命令以使递送到马达的定子绕组的电压的频率适合于所期望的交通工具速度。在刹车的情况下，交通工具电力将通过转换器12以从马达到AC电源线2的方向流动，此时该转换器12作为通过控制单元16控制的在其输出端上递送单相交变电压的线路转换器。本专利技术还针对用在通过以DC源形式的电源线路馈电的交通工具中的轨道交通工具转换器，并且在这样的情况下，不需要图1中的到虚线17左侧的部分，但是直流电压电源线将经由线路滤波器电感器连接到与所述虚线17接近的转换器7和13的直流电压侧。然而，如果该DC电源电压是例如3kV则DC电源线路可以连接到由控制单元控制的DC/DC转换器，以将到马达转换器13和辅助转换器7的电源电压电平调节到例如1500V。这些转换器的控制单元8、14、16利用脉冲宽度调制(PWM)方案来控制转换器，而所述转换器在其输出端上产生具有陡峭侧面的电压脉冲，诸如，以2000V/US的量级，导致高的对绝缘的要求(诸如，在轴承、定子绕组袋等方面)，以避免生成不利的涡流电流。此外，沉重且成本高昂的滤波器(图1中仅示出了用于辅助转换器的)必须连接到这些转换器的输出端以去除由产生脉冲的转换器的部件的开关而导致的低频和高频谐波。本专利技术的一个目的是提供一种轨道交通工具转换器，其相对于已知的转换器至少在某些方面进行了改善，同时在至少某种程度上解决了已知的转换器的如上面所公开的任一问题。根据本专利技术，该目的是通过提供如下的轨道交通工具转换器而获得的，该轨道交通工具转换器特征在于，其包括:块波(block wave)发生器，被配置为连接到直流电压源并具有电流阀，第一装置，被配置来控制所述电流阀以在所述发生器的输出端上产生块电压脉冲，所述块电压脉冲交替地为正和负，具有至少一个第一电容器和至少一个电感的串行谐振链路，或电感性链路，，通过其第一端连接到所述发生器的输出端，并且被设计为使所述块电压脉冲在所述链路的第二端上产生半正弦电流脉冲，或三角脉冲(在所述电感性链路的情况下)，直流转换器(direct converter),包括至少一个相位支路(phase leg),所述相位支路在一方面上具有一个开关，并且在另一方面上具有与其串联连接的第二电容器，所述开关连接到所述第二链路端，并且能够在跨其的双方向上阻断电压以及在两个方向上传导电流从其通过，所述直流转换器具有在所述开关和所述第二电容器之间的用于跨该电容器的电压的输出端，第二装置，被配置来控制所述开关以交替地阻断来自所述串行谐振链路或来自所述电感性链路(在该电感性链路被用作对串行谐振链路的替代时)的电流脉冲或让所述电流脉冲通过到所述第二电容器，以用于通过对所述电容器进行充电或放电而控制所述转换器输出端上的电压。在使用串行谐振链路时，连接到所述块波发生器的输出端的所述串行谐振链路使得所述块波发生器软切换，这是因为该发生器的电流阀可以被控制来在从其通过零电流时开关。这降低了电磁辐射和对不同部件(诸如，马达轴承和定子绕组)的隔离的需要。附图2中示出了在被使用时来自块波发生器与串行谐振链路组合的输出电流。因此，根据本专利技术，半正弦电流脉冲或来自电感性链路(在该链路被用作对串行谐振链路的替代时)的三角电流脉冲A、B被馈送到该转换器的直流转换器。通过直流转换器的控制，在跨过其的电压必须增加时，正电流脉冲将被馈送到所述第二电容器，而在跨过其的电压应当降低时，负电流脉冲被馈送到该电容器。这意味着，可以在转换器输出端上直接生成近乎全正弦的多电平电压而不需要大型谐波滤波器，而大型谐波滤波器导致重量增加。此外，相对于相应的已知转换器，还可以降低转换器的半导体装置的数目。根据本专利技术一个实施例，所述第二装置被配置来与所述链路的所述第二端上产生的电流的半周期对应地，控制所述开关以让来自所述串行谐振链路或所述电感性链路(在使用所述电感性链路作为对串行谐振链路的替代时)的电流脉冲通过到所述第二电容器。不是所有的电流脉冲都应当被用来对输出电容器进行充电或放电。如果在特定时间实际输出电压和所请求的输出电压之间的偏离大到足以进行校正并且如果下一脉冲具有用于校正的适当极性，则应当让电流脉冲通过，否则不让其通过。在使用谐振链路的情况下，在让正电流脉冲通过所述谐振链路时，在该脉冲期间，谐振电容器的极性将从负改变为正电压。相应地，在使用谐振链路的情况下，在让负电流脉冲通过所述谐振链路时，在该脉冲期间，谐振电容器的极性将从正改变为负电压。在使用谐振链路时，在可以产生正电流脉冲来增加输出电容器电压之前，必须将谐振电容器再充电到负极性，以及相反地，在使用谐振链路时，在可以产生负电流脉冲以降低电容器输出电压之前，必须将谐振电容器再充电到正极性。因此，通过谐振链路(在其被使用时)的每隔一个电流脉冲应当是正的，而通过谐振链路的每隔一个电流脉冲需是负的。根据本专利技术另一实施例，所述块波发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通工具转换器，用于在DC和AC之间转换，其特征在于，其包括:块波发生器（20），被配置为连接到直流电压源（21）并具有电流阀（26?29），第一控制单元（39），被配置来控制所述电流阀以在所述发生器的输出端上产生块电压脉冲，所述块电压脉冲交替地为正和负，具有至少一个第一电容器（35）以及至少一个电感（36）的串行谐振链路（34），或电感性链路，通过其第一端连接到所述发生器的输出端，并被设计来使得所述块电压脉冲在所述链路的第二端上产生半正弦电流脉冲，或者，在所述电感性链路的情况下在所述链路的第二端上产生三角脉冲（A、B），直流转换器（41），包括至少一个相位支路（42?44、70、71），在一方面具有一个开关（45?47），所述开关连接到所述第二链路端并且能够在跨其的双方向阻断电压以及在双方向传导电流从其通过，并且在另一方面具有与其串联连接的第二电容器（48?50），所述直流转换器在所述开关和所述第二电容器之间具有用于跨该电容器的电压的输出端（51?53、60、61），第二装置（54），被配置为控制所述开关来交替地阻断来自所述串行谐振链路的或者来自所述电感性链路的所述电流脉冲或者让所述电流脉冲通过到所述第二电容器，以用于通过对所述第二电容器（48?50）进行充电或者放电来控制所述转换器输出端上的电压。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H·邦森，L·克鲁斯，王璐宇，
申请(专利权)人：勃姆巴迪尔运输有限公司，
类型：发明
国别省市：