[发明专利]轨道交通工具转换器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明还包括间接的AC/AC转换器，即，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，但本发明不限于任何相位数量的该交变电压，本发明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。

本发明主要针对一种辅助转换器，即，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，本发明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1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。

本发明还针对用在通过以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。

本发明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。

根据本发明，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），