[发明专利]基于逆变器的头端电力系统

说明书

本发明涉及一种基于逆变器的头端电力系统。公开一种用于机车的头端电力(HEP)系统。所述HEP系统可以包括第一HEP逆变器模块和第二HEP逆变器模块，所述第一HEP逆变器模块在操作上连接在直流(DC)链路与变压器之间，所述第二HEP逆变器模块在操作上连接在所述DC链路与所述变压器之间并且与所述第一HEP逆变器模块并联。所述第一HEP逆变器模块和所述第二HEP逆变器模块可以被配置为将来自所述DC链路的电力转换为交流电(AC)。所述变压器可以被配置为将来自所述第一HEP逆变器模块和所述第二HEP逆变器模块的电力传输到HEP总线。

技术领域

本公开一般地涉及机车，更具体地说，涉及用于机车的头端电力系统。

背景技术

货运火车和客运火车通常包括向火车提供动力的机车。没有它自己的额定载重量，机车的唯一目的是使火车沿着轨道移动。通常，机车可以使用发动机驱动主电源，例如主发电机或交流发电机。将机械能转换为电能，主电源向牵引电动机提供电力以便驱动机车的车轮。牵引电动机沿着轨道推动火车。

与货运车厢不同，火车的客运车厢需要电力以便用于与驱动或移动无关的各种应用。例如，客运车厢可能需要电力以便供热、制冷、环境照明以及使电源插座通电。为了向客运车厢提供电力，客运火车的机车还包括头端电力(HEP)系统。

头端电力(HEP)系统是客运火车上的配电系统。通常，HEP系统包括HEP发电机，其是除了机车的主电源之外的单独发电机。HEP发电机可以是由机车发动机驱动的寄生发电机，或者是独立于主机车发动机操作的较小发动机/发电机。

如果HEP发电机是寄生发电机，则机车的主发动机可能必须保持较高的电力输出和燃料消耗。如果HEP发电机独立于主发动机操作，则单独系统的使用可以转化为较高的维护成本。此外，两种类型的HEP发电机都产生不希望的噪声级别并且需要额外的燃料消耗，这导致排放物增加。

在标题为“System for Multiple Inverter-Driven Loads(用于多逆变器驱动的负载的系统)”的第2014/0139016 A1号美国专利申请公开中披露一种用于控制多逆变器驱动的负载的系统和方法。2014/0139016公开描述一种车辆，其具有为牵引总线供电的第一交流发电机以及为HEP电路供电的第二交流发电机。所述车辆还包括耦合到第二交流发电机的逆变器，以及耦合到逆变器的多个负载。尽管有效，但2014/0139016车辆仍然需要第二交流发电机以便为HEP供电。需要改进HEP系统以便降低噪声级别、燃料消耗和排放水平。

发明内容

根据一个实施例，公开一种用于机车的头端电力(HEP)系统。所述HEP系统可以包括第一HEP逆变器模块和第二HEP逆变器模块，所述第一HEP逆变器模块在操作上连接在直流(DC)链路与变压器之间，所述第二HEP逆变器模块在操作上连接在所述DC链路与所述变压器之间并且与所述第一HEP逆变器模块并联。所述第一HEP逆变器模块和所述第二HEP逆变器模块可以被配置为将来自所述DC链路的电力转换为交流电(AC)。所述变压器可以被配置为将来自所述第一HEP逆变器模块和所述第二HEP逆变器模块的电力传输到HEP总线。

根据另一个实施例，公开一种机车。所述机车可以包括：电源；牵引系统，其在操作上连接到所述电源并且被配置移动所述机车；辅助电力机车(APL)系统，其在操作上连接到所述电源并且被配置为向所述机车的辅助负载提供电力；以及头端电力(HEP)系统，其在操作上连接到所述电源并且被配置为通过HEP总线向所述机车的客运车厢提供电力。所述HEP系统可以包括：变压器，其包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述变压器被配置为将电力传输到所述HEP总线；第一HEP逆变器模块，其在操作上连接在直流(DC)链路与所述变压器的所述第一初级绕组之间；以及第二HEP逆变器模块，其在操作上连接在所述DC链路与所述变压器的所述第二初级绕组之间，所述第二HEP逆变器模块与所述第一HEP逆变器模块并联，所述第一HEP逆变器模块和所述第二HEP逆变器模块被配置为将来自所述DC链路的电力转换为用于所述HEP总线的交流电(AC)。