專(zhuān)利名稱(chēng)：用于鐵路車(chē)輛的多電壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)鐵路車(chē)輛的推進(jìn)鏈供電的方法，所述車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)。
本發(fā)明尤其涉及在各種吊線供電電壓下利用電路圖的重新配置進(jìn)行的供電方法。
本發(fā)明還涉及用于實(shí)施所述方法的裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域涉及利用在吊線上存在的各種供電電壓，交流的或直流的，實(shí)行的同步電機(jī)或異步電機(jī)的可變速控制。
因此，推進(jìn)鏈由一定數(shù)量的元件構(gòu)成，這些元件旨在轉(zhuǎn)換吊線的電壓，以便提供用于控制所述電動(dòng)機(jī)的電壓。
這些推進(jìn)鏈由至少一個(gè)變換器、逆變器或整流器構(gòu)成，用于把吊線上存在的電壓轉(zhuǎn)換成盡可能接近頻率和幅值可變的平衡的正弦三相系統(tǒng)的三相電壓，以便控制同步或異步電動(dòng)機(jī)。在某種情況下，它們還包括制動(dòng)斬波器，可能和限幅器以及各種濾波器相關(guān)。
下面對(duì)于在吊線上存在的電壓的幾個(gè)特定的例子給出幾個(gè)推進(jìn)鏈的例子。
25千伏-50赫茲，交流-電源變壓器；-被控整流器，一般是FSMB(具有強(qiáng)制轉(zhuǎn)換的單相橋式)；-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器；-變阻式制動(dòng)斬波器(不總是能夠恢復(fù))；15千伏-16赫茲，2/3交流-電源變壓器(和25千伏-50赫茲的相同)；
-被控整流器(同上)；-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器；-制動(dòng)斬波器在這個(gè)電壓下不是必備的。
3千伏，直流-輸入濾波器；-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器；-制動(dòng)斬波器(是必須的，因?yàn)橹挥挟?dāng)在線路上具有另一個(gè)用戶時(shí)恢復(fù)才是可能的)；這種制動(dòng)斬波器還實(shí)現(xiàn)電壓斬波器功能(其限制半導(dǎo)體上的電壓)。
1500V，直流-輸入濾波器；-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器；-制動(dòng)斬波器(是必須的，因?yàn)橹挥挟?dāng)在線路上具有另一個(gè)用戶時(shí)恢復(fù)才是可能的)；這種制動(dòng)斬波器還實(shí)現(xiàn)電壓斬波器功能(其限制半導(dǎo)體上的電壓)。
在某種電網(wǎng)下，例如一般地在SNCF電網(wǎng)下，需要確保沒(méi)有電流返回吊線。此時(shí)整個(gè)的制動(dòng)通過(guò)耗散在制動(dòng)電阻中的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這個(gè)清單列出的功能可以擴(kuò)展到其它的交流或直流電壓。
除去這些和推進(jìn)鏈本身有相連的功能之外，還需要增加一個(gè)輔助變換器功能(CVS)，使得能夠向推進(jìn)系統(tǒng)的輔助設(shè)備例如風(fēng)扇、壓縮機(jī)等供電。
考慮到并不是所有的國(guó)家都使用相同的電源這個(gè)事實(shí)，問(wèn)題便成為復(fù)雜的。具體地說(shuō)，當(dāng)機(jī)車(chē)旅行而跨過(guò)從一個(gè)國(guó)家到另一個(gè)國(guó)家的邊界時(shí)，必然使同步電機(jī)或異步電機(jī)能夠在吊線上具有的不同的供電電壓下被供電。
上述的在推進(jìn)鏈中具有的大部分元件由開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其中利用功率元件例如可控硅或GTO(直到最近才使用)。
在GTO的具體情況下，這是一種具有4.5千伏的耐壓的半導(dǎo)體器件，其需要配備“緩沖器”型的保護(hù)電路，即具有開(kāi)關(guān)輔助電路。
這些半導(dǎo)體元件具有下述優(yōu)點(diǎn)-不需要限幅器裝置，因?yàn)閷?duì)于3千伏的額定電壓，其耐壓是足夠的；-能夠斷開(kāi)電路，使得借助于緩沖器在開(kāi)關(guān)環(huán)路中甚至在輸入電容器和變換器之間放置一個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，使得開(kāi)關(guān)電路的討厭的感應(yīng)線圈成為不重要的。
此外，從GTO的4.5千伏的最大耐壓看來(lái)，只利用一個(gè)元件承受3千伏的吊線直流電壓是不可能的。從設(shè)置直接串聯(lián)連接的兩個(gè)這種開(kāi)關(guān)元件的難度看來(lái)，通常最好包括一個(gè)輸入裝置，用于分級(jí)降低電壓(GTO的非直接串聯(lián)設(shè)置)，此時(shí)把逆變器置于較低的電壓下。
不久以前，出現(xiàn)了可以被稱(chēng)為“IGBT”(絕緣柵雙極晶體管)的新型靜態(tài)半導(dǎo)體器件。
直到最近，這種IGBT半導(dǎo)體器件具有3.3千伏的最大耐壓。最近的發(fā)展已經(jīng)使得能夠研制可以達(dá)到6.5千伏的數(shù)量級(jí)的電壓的半導(dǎo)體器件。這意味著可以用一個(gè)半導(dǎo)體器件直接承受3千伏的額定直流電網(wǎng)電壓。
IGBT型的半導(dǎo)體器件不再需要緩沖器。因此，在電容器和變換器之間的討厭的電感線圈必須被減到最小，并且在這種開(kāi)關(guān)環(huán)路中不再能夠設(shè)置接觸開(kāi)關(guān)。
因此，由和這種新的半導(dǎo)體元件的出現(xiàn)相關(guān)的這個(gè)問(wèn)題看來(lái)，這種情況迫使設(shè)計(jì)者重新考慮電路圖，但是同時(shí)使得所述電路圖能夠大大簡(jiǎn)化，并可能對(duì)和多電壓鐵路車(chē)輛的推進(jìn)鏈相關(guān)的電路圖提出新的解決方案。
最后，已經(jīng)看到，直流和交流電網(wǎng)強(qiáng)加了最高的濾除吊線電流諧波的標(biāo)準(zhǔn)，這是為了不干擾用于提供信號(hào)聯(lián)絡(luò)的軌道電路。這些標(biāo)準(zhǔn)按照使用的軌道電路的功能對(duì)于每個(gè)電網(wǎng)是特定的。某個(gè)電網(wǎng)，例如3千伏的意大利鐵路電網(wǎng)，強(qiáng)制濾除非常低的電流，甚至對(duì)于低頻和甚低頻，其實(shí)際上是輸入濾波器(電感線圈+電容器)的諧振頻率。因此，至少這個(gè)輸入濾波器的激勵(lì)(逆變器的截止，吊線電壓波動(dòng)等)超出了這些標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的解決方案。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的在于通過(guò)限制用于操作鐵路推進(jìn)鏈所需的基本電氣元件的最大數(shù)量而提供一種在各種供電電壓下的電路圖的重構(gòu)，其中使所述數(shù)量為最佳。
本發(fā)明的主要目的在于提出一種避免向吊線返回電流的解決方案。
本發(fā)明的附加的目的在于解決不符合標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，包括對(duì)于甚低頻的不符合標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。
本發(fā)明的第二個(gè)目的在于再次使用至少一個(gè)輔助變換器的電源的現(xiàn)有電路圖的元件。
本發(fā)明的一個(gè)附加的目的在于消除在半導(dǎo)體元件導(dǎo)通時(shí)的開(kāi)關(guān)損失，從而使得能夠增加頻率，并減小用于輔助變換器的電源的輸電感線圈。
本發(fā)明的第三個(gè)目的在于恢復(fù)在15千伏-16赫茲2/3下用于操作所需的濾波器2f的電容器，而在25千伏-50赫茲或者在直流電壓下則沒(méi)有濾波器2f。
本發(fā)明的主要特征元件本發(fā)明的第一目的涉及來(lái)自吊線的交流與/或直流多電壓電源的處理，旨在借助于至少一個(gè)推進(jìn)鏈對(duì)鐵路車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)提供所需的電壓，所述車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)，所述推進(jìn)鏈具有模塊電路圖，其包括多個(gè)基本電源臂，每個(gè)所述的臂包括至少一個(gè)相對(duì)于高壓被反向偏置的二極管和半導(dǎo)體元件，并且其可以根據(jù)不同的供電電壓功能借助于優(yōu)化所使用的所述臂的數(shù)量被重構(gòu)，此外所述電源在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，按照順序包括被控整流器橋，其每個(gè)臂包括至少一個(gè)反向二極管，用于將經(jīng)變壓器由吊線提供的交流電壓整流成為直流電壓，一個(gè)基本上無(wú)功的輸入濾波器，也可以具有限幅功能的制動(dòng)斬波器，以及多相逆變器，這些不同的單元包括電子元件，例如功率半導(dǎo)體元件，所述逆變器相對(duì)于直流供電電壓直接和吊線相連，其特征在于，在制動(dòng)操作方式期間，在吊線的直流電壓下的所述被控整流器橋的第一臂的二極管被再利用，以便阻止電能被吊線回收。
如果需要，在低的直流電壓下的被控整流器橋的第一臂被再利用，以便提供升壓斬波器功能，使得能夠在所述低的直流電壓下增加所述推進(jìn)鏈的功率。
按照優(yōu)選實(shí)施例，電源變壓器的二次側(cè)可以被回收，以便實(shí)現(xiàn)升壓斬波器的輸入電感線圈的功能。
有利的是，在制動(dòng)操作方式期間，借助于使和所述二極管并聯(lián)的半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通來(lái)短路所述二極管，可以由吊線進(jìn)行電能的回收。
此外，在直流電壓下，在推進(jìn)鏈上的可能短路期間，所述二極管可用于減少由其它推進(jìn)鏈的電容器提供的短路電流。
此外，本發(fā)明旨在通過(guò)提出一種處理解決不符合標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，其中所述二極管阻止當(dāng)所述濾波器被偶然激勵(lì)時(shí)在直流電壓下在輸入濾波器中發(fā)生的電流振蕩，借以減少所述濾波器的諧波電流。
本發(fā)明的第二個(gè)目的涉及處理來(lái)自吊線的交流與/或直流多電壓電源，旨在借助于至少一個(gè)推進(jìn)鏈提供鐵路車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)所需的電壓，所述鐵路車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)，所述推進(jìn)鏈具有模塊電路圖，其包括多個(gè)基本電源臂，每個(gè)所述的臂包括至少一個(gè)相對(duì)于高壓被反向偏置的二極管和半導(dǎo)體元件，并且其可以根據(jù)不同的供電電壓功能借助于優(yōu)化所使用的所述臂的數(shù)量被重構(gòu)，此外所述電源在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，按照順序包括被控整流器橋，其每個(gè)臂包括至少一個(gè)反向二極管，用于將經(jīng)變壓器由吊線提供的交流電壓整流成為直流電壓，一個(gè)基本上無(wú)功的輸入濾波器，也可以具有限幅功能的制動(dòng)斬波器，以及多相逆變器，這些不同的單元包括電子元件，例如功率半導(dǎo)體元件，所述逆變器相對(duì)于直流供電電壓直接和吊線相連，其特征在于，在直流電壓下，所述被控整流器橋的第二臂被再利用，以便提供降壓斬波器功能，從而產(chǎn)生較低的電壓，使得能夠優(yōu)選地向所述車(chē)輛的輔助變換器供電。
有利的是，所述降壓斬波器被控整流器橋的被再利用的所述第二臂，具有上部半導(dǎo)體元件和下部半導(dǎo)體元件，并用這樣的方式被控制，使得獲得非常大的電流脈動(dòng)，以便使輸出電感線圈上的輸出電流反向。于是，半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通在零電流下實(shí)現(xiàn)，并且二極管的轉(zhuǎn)換在過(guò)零期間以溫和的方式實(shí)現(xiàn)，從而消除所述半導(dǎo)體元件導(dǎo)通時(shí)以及相應(yīng)的二極管截止時(shí)的開(kāi)關(guān)損失。用這種方式，能夠有利地增加開(kāi)關(guān)頻率。
優(yōu)選地，實(shí)際使用的臂的數(shù)量取決于選擇的電壓，所述數(shù)量借助于其打開(kāi)或閉合位置取決于所述選擇的電壓的多個(gè)接觸開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所述逆變器可以是三相的，并且可以具有兩個(gè)電壓等級(jí)，可以包括3個(gè)臂。
本發(fā)明的第三個(gè)目的旨在提出對(duì)于來(lái)自吊線的交流與/或直流多電壓電源的一種處理，旨在借助于至少一個(gè)推進(jìn)鏈提供鐵路車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)所需的電壓，所述鐵路車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)，所述推進(jìn)鏈具有模塊電路圖，其包括多個(gè)基本電源臂，每個(gè)所述的臂包括至少一個(gè)相對(duì)于高壓被反向偏置的二極管和半導(dǎo)體元件，并且其可以根據(jù)不同的供電電壓功能借助于優(yōu)化所使用的所述臂的數(shù)量被重構(gòu)，此外所述電源在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，按照順序包括被控整流器橋，其每個(gè)臂包括至少一個(gè)反向二極管，用于將經(jīng)變壓器由吊線提供的交流電壓整流成為直流電壓，一個(gè)基本上無(wú)功的輸入濾波器，也可以具有限幅功能的制動(dòng)斬波器，以及多相逆變器，這些不同的單元包括電子元件，例如功率半導(dǎo)體元件，所述逆變器相對(duì)于直流供電電壓直接和吊線相連，其特征在于，在最低頻率的交流電壓下，最好在15kVac/16Hz 2/3的交流電壓下，和串聯(lián)電感線圈結(jié)合使用、用于濾除由被控整流器產(chǎn)生的兩倍基頻的諧波的電容器被再利用，以便增加在其它的供電電壓下用于對(duì)直流電壓濾波的電容器的值，所述濾波器被稱(chēng)為“2f濾波器”，所述2f濾波器在其它的交流或直流電壓下是不需要的。
按照本發(fā)明的各種處理可以用特別有利的方式被組合使用，用于從包括至少以下電壓的組中選擇的多電壓推進(jìn)鏈25kVac/50Hz，15kVac/16Hz 2/3，3kVdc和1.5kVdc。
本發(fā)明還涉及一種旨在用于實(shí)施本發(fā)明的各種處理的裝置。所述組成推進(jìn)鏈的裝置包括，至少按照順序，在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，所述吊線能夠提供多個(gè)電網(wǎng)電壓，交流的或直流的，所述電路包括多個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，用于選擇給定的吊線電壓-被控整流器橋，最好是具有強(qiáng)制轉(zhuǎn)換(FSMB)的單相橋；-基本上無(wú)功的輸入濾波器，最好至少包括電容與/或至少一個(gè)電感線圈；-也能夠包括限幅功能的制動(dòng)斬波器；-多值多相逆變器，最好是三相；-電子元件，最好是IGBT型的功率半導(dǎo)體元件，每個(gè)元件屬于模塊電路圖的至少一個(gè)基本的電源臂。


圖1是從吊線到推進(jìn)鏈(n＝4)的鐵路車(chē)輛的一般的電源電路圖，所述車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)。推進(jìn)鏈數(shù)為1，其中包括電動(dòng)機(jī)M，這些被詳細(xì)地示出了；圖2表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖1的一種改型；圖3示意地表示用于產(chǎn)生輔助變換器的下降斬波器的FSMB的一個(gè)可逆臂；圖4以時(shí)間的函數(shù)表示在圖3中表示的輔助變換器的可逆臂的輸出端的電流和電壓。
具體實(shí)施例方式
構(gòu)成本發(fā)明的基本構(gòu)思如下假定多電壓推進(jìn)鏈的電源電路的電路圖必須專(zhuān)門(mén)對(duì)于每個(gè)供電電壓被重構(gòu)，并假定所述電源電路是模塊式的，并且包括一定數(shù)量的基本臂，所述臂的一個(gè)或幾個(gè)臂在每個(gè)給定的供電電壓下被再利用，用于提供在所述的供電電壓下必須被理想地完成的功能。應(yīng)當(dāng)注意，在這種情況下被再利用的臂或者是剩余的和不需要的，或者在所述供電電壓下已經(jīng)具有確定的功能。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的情況下重構(gòu)的電路圖如圖1所示。
電壓在交流形式的(25千伏-50赫茲或15千伏-16赫茲2/3)或直流形式的(3千伏或1.5千伏)吊線1上被分接。
由吊線1對(duì)電源變壓器提供交流電流。所述變壓器包括數(shù)量和要被供電的推進(jìn)鏈(11，12，13，14)的數(shù)量相同的二次繞組和可能的輔助二次繞組(15，16)，例如用作第二變換器的交流電源(CVS)或者提供火車(chē)的供熱。在圖1中詳細(xì)地示出了關(guān)于推進(jìn)鏈的完整的電路圖，其中其余的相同的圖部分未示出(Prp2，Prp3，Prp4)。
提出的解決方案使得在25千伏-50赫茲下進(jìn)行操作時(shí)只有6個(gè)臂是嚴(yán)格需要的，在其它電壓的情況下則再利用它們。在該圖中，向每個(gè)推進(jìn)鏈M供電的三相逆變器直接和吊線直接相連。
下面說(shuō)明在各種電壓下這些臂的用途在25千伏-50赫茲交流我們使用-被控整流器FSMB其由兩個(gè)臂或半橋(A1，A2)構(gòu)成；-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器由3個(gè)臂(C1，C2，C3)構(gòu)成；-制動(dòng)斬波器(B)由斬波器臂構(gòu)成；-輔助變換器AC(CVS)和主變壓器的專(zhuān)用低壓繞組15相連在這種結(jié)構(gòu)中，接觸開(kāi)關(guān)34閉合，以便對(duì)全控整流橋(A1，A2)提供50赫茲的交流電壓。整流電壓借助于容性輸入濾波器(A3，閉合的接觸開(kāi)關(guān)25)供給制動(dòng)斬波器(B)，然后供給逆變器(C1，C2，C3)。
在15千伏-16赫茲2/3交流我們使用-被控整流器(A1，A2)其由兩個(gè)臂或半橋構(gòu)成；-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器由3個(gè)臂(C1，C2，C3)構(gòu)成；
-AC CVS和主變壓器的專(zhuān)用低壓繞組15相連。
在這種結(jié)構(gòu)中，接觸開(kāi)關(guān)35閉合，以便對(duì)全控整流橋(A1，A2)提供16赫茲2/3交流電壓。交流電壓借助于無(wú)功輸入濾波器被提供，即容性/感性濾波器(A3，電感線圈L，接觸開(kāi)關(guān)25打開(kāi))然后提供給逆變器(C1，C2，C3)。
在3千伏直流我們使用-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器由3個(gè)臂(C1，C2，C3)構(gòu)成；-制動(dòng)斬波器和限幅器(B與/或A1)由斬波器臂構(gòu)成；-DC CVS由降壓斬波器供電，所述斬波器由FSMB第二臂構(gòu)成(A2，接觸開(kāi)關(guān)24在CVS上閉合)。這是一個(gè)可逆的斬波器臂。
在1500V DC我們使用-用于推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源逆變器由3個(gè)臂(C1，C2，C3)構(gòu)成；-制動(dòng)斬波器和限幅器(B)由斬波器臂構(gòu)成；-升壓斬波器可以由FSMB(A1)的第一臂構(gòu)成；-DC CVS由降壓斬波器供電，所述斬波器由FSMB第二臂構(gòu)成(A2，接觸開(kāi)關(guān)24在CVS上閉合)。這是一個(gè)可逆的斬波器臂。
因此，CVS不需要3千伏級(jí)，并且只包括由小于1000V的電壓供電的元件(工業(yè)元件)。換句話說(shuō)，不需要在推進(jìn)鏈和輔助變換器上分離高壓級(jí)。
這些臂利用最少的接觸開(kāi)關(guān)被重構(gòu)，并且在由逆變器的輸入電容器和由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的臂構(gòu)成的環(huán)路中不設(shè)置接觸開(kāi)關(guān)，從而不強(qiáng)制使用緩沖器。
可以通過(guò)第一FSMB臂A1向推進(jìn)鏈1提供吊線電壓(接觸開(kāi)關(guān)23閉合)。在這種情況下，第一FSMB臂A1的二極管D1使得能夠確保在制動(dòng)時(shí)電流不會(huì)返回吊線。這種結(jié)構(gòu)還使得能夠通過(guò)吊線對(duì)輔助變換器連續(xù)供電，同時(shí)確保沒(méi)有電流返回吊線。如果需要，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地控制和二極管并聯(lián)的IGBT半導(dǎo)體元件把這個(gè)臂重構(gòu)成為升壓斬波器。如果其它的1500V DC電網(wǎng)需要恢復(fù)制動(dòng)，則控制導(dǎo)通IGBT便足夠了。
在該電路中設(shè)置二極管還使得能夠減少在直流電網(wǎng)中的短路電流。具體地說(shuō)，如果在推進(jìn)鏈1上存在短路，則其它推進(jìn)鏈的電容器不再向所述短路放電。
使用可逆臂構(gòu)成輔助變換器的降壓斬波器使得能夠允許相當(dāng)大的電流脈動(dòng)，并允許輸出電流在輸出感應(yīng)線圈中反向。
因此，半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通在零電流時(shí)實(shí)現(xiàn)，并且在過(guò)零期間，以溫和的方式實(shí)現(xiàn)二極管的轉(zhuǎn)換。
圖2表示一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，其中去除了輸入電感線圈，由電源變壓器的二次側(cè)代替。在這種情況下，觀察到在逆變器的輸入端和所述二次側(cè)之間出現(xiàn)直接連接。
圖3和圖4分別表示原理圖和操作方式。
最后，應(yīng)當(dāng)指出在最低頻率的交流電壓，一般是15千伏-16赫茲2/3下，和串聯(lián)電感(“濾波器2f”，A3)結(jié)合使用的電容器的有利的再利用，用于濾除由被控整流器在直流電壓上產(chǎn)生的兩倍的基波頻率。這個(gè)濾波器在其它的交流電壓(較高的頻率)和直流電壓下是不需要的。所述電容器用這種方式被再利用，使得增加用于對(duì)直流電源進(jìn)行低通濾波的電容器的值，從而提供在吊線上被濾除的電流的可接受的諧波含量，或者在直流母線上的電壓振蕩。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)于來(lái)自吊線的交流與/或直流多電壓電源的處理，旨在借助于至少一個(gè)推進(jìn)鏈對(duì)鐵路車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)提供所需的電壓，所述車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)，所述推進(jìn)鏈具有模塊電路圖，其包括多個(gè)基本電源臂，每個(gè)所述的臂包括至少一個(gè)相對(duì)于高壓被反向偏置的二極管和半導(dǎo)體元件，并且其可以根據(jù)不同的供電電壓功能借助于優(yōu)化所使用的所述臂的數(shù)量被重構(gòu)，此外，所述電源在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，按照順序包括被控整流器橋(A1，A2)，其每個(gè)臂包括至少一個(gè)反向二極管(D1，D2)，用于將經(jīng)變壓器由吊線提供的交流電壓整流成為直流電壓，一個(gè)基本上無(wú)功的輸入濾波器(A3)，還可以具有限幅功能的制動(dòng)斬波器(B)，以及多相逆變器(C)，這些不同的單元包括電子元件，例如功率半導(dǎo)體元件，所述逆變器(C)相對(duì)于直流供電電壓直接和吊線相連，其特征在于，在制動(dòng)操作方式期間，在吊線的直流電壓下的所述被控整流器橋的第一臂(A1)的二極管(D1)被再利用，以便阻止電能被吊線回收。
2.如權(quán)利要求1所述的處理，其特征在于，在低的直流電壓下的被控整流器橋的第一臂(A1)被再利用，以便提供升壓斬波器功能，使得能夠在所述低的直流電壓下增加所述推進(jìn)鏈的功率。
3.如權(quán)利要求2所述的處理，其特征在于，電源變壓器的二次側(cè)被回收，以便實(shí)現(xiàn)升壓斬波器的輸入電感線圈的功能。
4.如權(quán)利要求1所述的處理，其特征在于，在制動(dòng)操作方式期間，借助于使和所述二極管并聯(lián)的半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通來(lái)短路所述二極管(D1)，使得由吊線進(jìn)行電能的回收。
5.如權(quán)利要求1所述的處理，其特征在于，在直流電壓下，在推進(jìn)鏈上的可能短路期間，所述二極管(D1)可用于減少由其它推進(jìn)鏈的電容器提供的短路電流。
6.如權(quán)利要求1所述的處理，其特征在于，所述二極管(D1)阻止當(dāng)所述濾波器被偶然激勵(lì)時(shí)在直流電壓下在輸入濾波器中發(fā)生的電流振蕩，借以減少所述濾波器的諧波電流。
7.一種對(duì)于來(lái)自吊線的交流與/或直流多電壓電源的處理，旨在借助于至少一個(gè)推進(jìn)鏈提供鐵路車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)所需的電壓，所述鐵路車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)，所述推進(jìn)鏈具有模塊電路圖，其包括多個(gè)基本電源臂，每個(gè)所述的臂包括至少一個(gè)相對(duì)于高壓被反向偏置的二極管和半導(dǎo)體元件，并且其可以根據(jù)不同的供電電壓功能借助于優(yōu)化所使用的所述臂的數(shù)量被重構(gòu)，此外，所述電源在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，按照順序包括被控整流器橋(A1，A2)，其每個(gè)臂包括至少一個(gè)反向二極管(D1，D2)，用于將經(jīng)變壓器由吊線提供的交流電壓整流成為直流電壓，一個(gè)基本上無(wú)功的輸入濾波器(A3)，也可以具有限幅功能的制動(dòng)斬波器(B)，以及多相逆變器(C)，這些不同的單元包括電子元件，例如功率半導(dǎo)體元件，所述逆變器(C)相對(duì)于直流供電電壓直接和吊線相連，其特征在于，在直流電壓下，所述被控整流器橋的第二臂(A2)被再利用，以便提供降壓斬波器功能，從而產(chǎn)生較低的電壓，使得能夠優(yōu)選地向所述車(chē)輛的輔助變換器供電。
8.如權(quán)利要求7所述的處理，其特征在于，由所述被控整流器橋的被再利用的所述第二臂構(gòu)成的所述降壓斬波器具有上部半導(dǎo)體元件和下部半導(dǎo)體元件，并用這樣的方式被控制，使得獲得非常大的電流脈動(dòng)，以便使輸出電感線圈上的輸出電流反向。
9.如權(quán)利要求7或8所述的處理，其特征在于，實(shí)際使用的臂的數(shù)量取決于選擇的電壓，所述數(shù)量借助于其打開(kāi)或閉合位置取決于所述選擇的電壓的多個(gè)接觸開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
10.如權(quán)利要求7或8所述的處理，其特征在于，所述逆變器(C)是三相的，最好具有兩個(gè)電壓等級(jí)，并且包括3個(gè)臂(C1，C2，C3)。
11.一種對(duì)于來(lái)自吊線的交流與/或直流多電壓電源的處理，旨在借助于至少一個(gè)推進(jìn)鏈提供鐵路車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)所需的電壓，所述鐵路車(chē)輛最好是機(jī)車(chē)，所述推進(jìn)鏈具有模塊電路圖，其包括多個(gè)基本電源臂，每個(gè)所述的臂包括至少一個(gè)相對(duì)于高壓被反向偏置的二極管和半導(dǎo)體元件，并且其可以根據(jù)不同的供電電壓功能借助于優(yōu)化所使用的所述臂的數(shù)量被重構(gòu)，此外所述電源在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中，按照順序包括被控整流器橋(A1，A2)，其每個(gè)臂包括至少一個(gè)反向二極管(D1，D2)，用于將經(jīng)變壓器由吊線提供的交流電壓整流成為直流電壓，一個(gè)基本上無(wú)功的輸入濾波器(A3)，也可以具有限幅功能的制動(dòng)斬波器(B)，以及多相逆變器(C)，這些不同的單元包括電子元件，例如功率半導(dǎo)體元件，所述逆變器(C)相對(duì)于直流供電電壓直接和吊線相連，其特征在于，在最低頻率的交流電壓下，最好在15kVac/16Hz 2/3的交流電壓下，和串聯(lián)電感線圈結(jié)合使用，以用于濾除由被控整流器產(chǎn)生的兩倍基頻的諧波的電容器被再利用，以便增加在其它的供電電壓下用于對(duì)直流電壓濾波的電容器的值，所述濾波器被稱(chēng)為“2f濾波器”，所述2f濾波器在其它的交流或直流電壓下是不需要的。
12.按照前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的處理中的至少兩個(gè)處理的組合使用，用于從至少包括以下電壓的組中選擇的多電壓推進(jìn)鏈25kVac/50Hz，15kVac/16Hz 2/3，3kVdc和1.5kVdc。
13.一種旨在用于實(shí)施權(quán)利要求1-11任何一個(gè)所述的處理并組成推進(jìn)鏈的裝置，其特征在于，其至少包括以下元件，這些元件在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中按照順序排列，所述吊線能夠提供多個(gè)交流的或直流的電網(wǎng)電壓，所述電路包括多個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，用于選擇給定的吊線電壓-被控整流器橋(A1，A2)，最好是具有強(qiáng)制轉(zhuǎn)換(FSMB)的單相橋；-基本上無(wú)功的輸入濾波器(A3)，最好至少包括一個(gè)電容器與/或至少一個(gè)電感線圈；-也能夠包括限幅功能的制動(dòng)斬波器(B)；-多值多相逆變器(C1，C2，C3)，最好是三相；-電子元件，最好是IGBT型的功率半導(dǎo)體元件，每個(gè)元件屬于模塊電路圖的至少一個(gè)基本的電源臂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組成鐵路推進(jìn)鏈的裝置，其特征在于，其包括以下元件，這些元件在由吊線供電的電源變壓器和所述車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)之間的電源電路中按照順序排列，所述吊線能夠提供多個(gè)電網(wǎng)電壓，交流的或直流的，所述電路包括多個(gè)接觸開(kāi)關(guān)，用于選擇給定的吊線電壓被控整流器橋(A1，A2)，最好是具有強(qiáng)制轉(zhuǎn)換(FSMB)的單相橋；基本上無(wú)功的輸入濾波器(A3)，最好至少包括一個(gè)電容器與/或至少一個(gè)電感線圈；也能夠包括限幅功能的制動(dòng)斬波器(B)；多值多相逆變器(C1，C2，C3)，最好是三相；電子元件，最好是IGBT型的功率半導(dǎo)體元件，每個(gè)元件屬于模塊電路圖的至少一個(gè)基本的電源臂。
文檔編號(hào)B60L9/30GK1543406SQ02816143
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者阿歷克西斯·科拉斯, 克里斯托弗·德勒克呂澤, 拉斐爾·馬費(fèi), 馬費(fèi), 托弗 德勒克呂澤, 阿歷克西斯 科拉斯 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆比利時(shí)股份有限公司