[发明专利]一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置

权利要求书

1.一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置，其特征在于，包括α相侧单相多绕组整流变压器(T1)、β相侧单相多绕组整流变压器(T2)、逆变变压器(T3)和三端口四象限变流器(BLQ)；所述三端口四象限变流器(BLQ)对接入的α相和β相牵引母线电源进行交-直-交变换，再通过所述逆变变压器(T3)的高压绕组输出一路单相电源后与所述α相侧和β相侧单相多绕组整流变压器的次边高压串联后合成电压向接触网电分相中性段(N)供电；

其中，所述α相侧单相多绕组整流变压器(T1)和β相侧单相多绕组整流变压器(T2)均有一个原边高压绕组、n个次边低压绕组和一个次边高压绕组；所述逆变变压器(T3)有m个原边低压绕组和一个次边高压绕组；所述α相侧单相多绕组整流变压器(T1)的次边高压绕组、β相侧单相多绕组整流变压器(T2)的次边高压绕组和所述逆变变压器(T3)的次边高压绕组串联后合成电压向接触网电分相中性段(N)供电，其中，n和m均为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三端口四象限变流器(BLQ)包括：直流母线单元，通过所述α相侧单相多绕组整流变压器(T1)磁场并联运行的n个功率模块所组成的α相侧整流变换单元，通过所述β相侧单相多绕组整流变压器(T2)磁场并联运行的n个功率模块所组成的β相侧整流变换单元，以及通过所述逆变变压器(T3)磁场并联运行的m个功率模块所组成的逆变变换单元；

所述α相侧整流变换单元的n个功率模块的交流端与所述α相侧单相多绕组整流变压器(T1)的n个次边低压绕组的输出端连接，所述β相侧整流变换单元的n个功率模块的交流端与β相侧单相多绕组整流变压器(T2)的n个次边低压绕组的输出端连接，所述逆变变换单元的m个功率模块的交流端与逆变变压器(T3)的m个原边低压绕组连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率模块均采用两电平H桥变换电路，每个所述功率模块的直流侧均包含一个正直流母线和一个负直流母线，所有功率模块的正直流母线并联形成一个总的公共正直流母线，所有功率模块的负直流母线并联形成一个总的公共负直流母线。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述功率模块均采用基于IGBT的两电平H桥变换电路，所述基于IGBT的两电平H桥变换电路主要由支撑电容(61)、IGBT及反并联二极管(62)、电流传感器(63)和输出熔断器(64)组成。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率模块均采用三电平H桥变换电路，每个所述功率模块的直流侧均包含一个正直流母线、一个零电平直流母线和一个负直流母线，所有功率模块的正直流母线并联形成一个总的公共正直流母线，所有功率模块的零电平直流母线并联形成一个总的公共零电平直流母线，所有功率模块的负直流母线并联形成一个总的公共负直流母线。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个所述功率模块均采用基于IGBT的三电平H桥变换电路，所述基于IGBT的三电平H桥变换电路主要由支撑电容(71)、箝位二极管(72)、IGBT及反并联二极管(73)、电流传感器(74)和输出熔断器(75)组成。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个所述功率模块均采用基于IGCT的三电平H桥变换电路，所述基于IGCT的三电平H桥变换电路主要由吸收电容(81)、DC-LINK环节限流电感(82)、DC-LINK环节二极管(83)、DC-LINK环节电阻(84)、箝位二极管(85)、IGCT及反并联二极管(86)、电流传感器(87)和输出熔断器(88)组成。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率模块均采用两电平H桥变换电路，且功率模块数量m与n相等，所述三端口四象限变流器(BLQ)由n个电气上完全独立的三端口四象限变流子单元组成，所述三端口四象限变流子单元包括一个α相侧整流功率模块、一个β相侧整流功率模块和一个逆变侧功率模块，将所述三端口四象限变流子单元的三种功率模块直流侧的正直流母线并联、负直流母线并联得到一个公共的直流母线子单元。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率模块均采用三电平H桥变换电路，且功率模块数量m与n相等，所述三端口四象限变流器(BLQ)由n个电气上完全独立的三端口四象限变流子单元组成，所述三端口四象限变流子单元包括一个α相侧整流功率模块、一个β相侧整流功率模块和一个逆变侧功率模块，将所述三端口四象限变流子单元的三种功率模块直流侧的正直流母线并联、零直流母线并联以及负直流母线并联得到一个公共的直流母线子单元。