[发明专利]具有中间回路、变流器和制动斩波器的电压供应装置

说明书

一种电压供应装置，具有：至少一个中间回路，所述中间回路包括至少一个中间回路电容器（C_ZK）；至少一个变流器（S），其中所述变流器（S）与中间回路的端子连接，使得变流器（S）能够由中间回路电容器（C_ZK）馈送电能；和至少一个制动斩波器（B），所述制动斩波器与中间回路电容器（C_ZK）的端子连接，使得中间回路电容器（C_ZK）的电能能够通过制动斩波器（B）转换成热能。在此，变流器（S）配设有至少一个较高时钟激励的半导体开关（H‑SiC），尤其基于SiC的半导体开关，而制动斩波器（B）配设有至少一个较低时钟激励的半导体开关（H‑Si），尤其基于Si的半导体开关。

技术领域

本发明涉及一种电压供应装置，所述电压供应装置具有：

- 至少一个中间回路，所述中间回路包括至少一个中间回路电容器，

- 至少一个变流器，其中变流器与中间回路的端子（例如接线夹）连接，使得变流器可以由中间回路电容器馈送电能，和/或变流器可以将电能馈入到中间回路中，和

- 至少一个制动斩波器，所述制动斩波器与所述中间回路电容器的端子连接，使得所述中间回路电容器的电能可以通过所述制动斩波器转换成热能。

为了变流器能够由中间回路电容器供应电能和/或为了变流器能够将电能馈入到中间回路中，中间回路例如在直流车辆中经由电网扼流圈或经由其他的适合的变流器与进行供应的电流网连接。

变流器是用于将馈入的电流类型（直流电流，交流电流）转换成分别不同的电流类型或者用于将交流电流转换成具有改变的量值和/或改变的频率和/或改变的相位的交流电流的设备。转换借助于基于半导体的电子构件进行，即例如借助二极管、晶体管或晶闸管，在此尤其借助于MOSFET、IGBT和IGCT。

用于将直流电流转换成交流电流的变流器称为逆变器或脉冲逆变器。用于将交流电流转换成直流电流的变流器称作为整流器或四象限调节器。

用于将交流电流转换成至少具有改变的频率的交流电流的变流器称作为变频器。

在电运行的铁路中，在牵引变流器的名称下使用由在上文中提到的组件（四象限调节器，脉冲逆变器）构成的不同组合，以便将高架线或汇流排的相应的铁路牵引电流系统中的电流转换成用于可无级调整的三相电流驱动马达的三相电流。牵引变流器的组件经由一个或多个中间回路耦合。

用于在交流电流网处运行的系统的牵引变流器至少由四象限调节器、至少一个借助直流电压运行的中间回路和脉冲逆变器和必要时至少一个制动调节器构成。在直流电压网下运行时，可以弃用四象限调节器，替代于此，中间回路经由至少一个电网扼流圈与电网连接。如果变流器能够在两个转动方向上将能量从中间回路传递至马达并且在制动时也向回传递到中间回路中，那么谈及四象限运行。

中间回路是如下电装置，所述电装置作为储能器将中间接入的电流或电压层面上的多个电的子系统（例如具有脉冲逆变器的四象限调节器）电耦合。下面，仅考虑电压中间回路（即具有中间回路电容器的中间回路）。因为中间回路仅能够无损坏地存储确定的能量，所以必须采取用于减少存储的能量的措施。一个变型形式是借助变流器的特殊形式、即借助所谓的制动斩波器将电能转换成热能。制动斩波器大多由作为电子开关的IGBT、电阻和空载二极管构成。电子开关能够将电阻接入中间回路。通过周期性地接通开关（时钟激励），电流流过电阻并且将电能转换成热。这例如用于限制中间回路上的电压。

背景技术

当今的变流器（例如脉冲逆变器、四象限调节器）中的半导体开关和铁路运行中的制动斩波器实施为Si-IGBT，即实施为基于硅的IGBT。这种IGBT能够由于最小导通时间、开关时间和开关损失的限制在牵引变流器的应用领域中仅以相对低的开关频率运行，通常为100Hz至1500Hz。