[发明专利]基于模块化多电平变流器的多流制牵引传动系统及方法

权利要求书

1.一种基于模块化多电平变流器的多流制牵引传动系统，其特征在于，包括牵引供电接触网（1）、受电弓（2）、交流输入电抗器（3）、直流滤波电抗器（4）、轮轨（5）、交流电机（6）、模块化多电平变流器（7）、中/高频变压器（8）、整流器单元（9）以及牵引逆变器（10）；

所述牵引供电接触网（1）与受电弓（2）相连，所述受电弓（2）与交流输入电抗器（3）一端通过第一开关单元（13）相连，所述交流输入电抗器（3）的另一端与模块化多电平变流器的输入上端口相连，模块化多电平变流器的输入下端口与所述轮轨（5）通过第三开关单元（15）相连；所述受电弓（2）通过第四开关单元（16）与直流滤波电抗器（4）的一端相连，所述直流滤波电抗器（4）的另一端与中/高频变压器（8）的输出绕组上端相连；

所述模块化多电平变流器（7）的输出端口与中/高频变压器（8）的单级输入绕组相连，中/高频变压器的各级输出绕组分别与整流器单元（9）中的各级全桥整流器的输入端相连，且上级输出绕组的尾端与下级输出绕组的首端之间串联有第五开关单元（17），所述各级全桥整流器的输出端分别与牵引逆变器中各级三相桥式逆变器的输入端相连，所述三相桥式逆变器的输出端与交流电机（6）相连；

所述模块化多电平变流器（7）包含左、右两个桥臂组，每个桥臂组的上桥臂的输入上端口并联，下桥臂的输入下端口并联，每个桥臂组包含上、下两个桥臂，每个桥臂均由x个子模块（10）以及一个桥臂电感（11）串联级联而成，每个桥臂组中的两个桥臂电感串联，且上桥臂中的桥臂电感与下桥臂中桥臂电感连接处的引出线为模块化多电平变流器的输出端口；每个子模块的输入上端口和输入下端口之间设置有第二开关单元（14）；x的取值范围为[4，20]；

所述子模块（10）由四个带有反并联二极管的全控型器件构成全桥结构之后再与储能电容并联组成；

中/高频变压器（8）为单级输入绕组和y级输出绕组的中频或高频变压器，其中，各级输出绕组的首端和尾端之间设有第八开关单元（20），且输入绕组的两端上分别设有第六开关单元（18）和第七开关单元（19），中/高频变压器（8）中最后一级绕组的尾端与整流器第一级全桥整流器的输出侧首端之间设置第九开关单元（21）；y的取值范围为[4，6]；

整流器包含y级全桥整流器，其中，上下级的全桥整流器的输出侧的首端之间设有第十一开关单元（23）、上下级全桥整流器的输出侧尾端之间设置有第十二开关单元（24）；第一级全桥整流器的输出侧的尾端与轮轨之间设置有第十开关单元（22）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，中/高频变压器铁芯材料采用铁氧体、纳米晶或非晶材料。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关单元为断路器、隔离开关、接触器、手动开关或自动开关中的任意一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述的牵引供电接触网包括交流和直流供电制式，其中，交流供电制式至少包括：交流25kV/50Hz、25kV/60Hz、20kV/50Hz、20kV/60Hz、15kV/16.7Hz、12.5kV/60Hz、12kV/25Hz；直流供电制式至少包括直流3kV和1.5kV。