[发明专利]高压变流器系统

说明书

本发明与一种变流器系统有关，该系统包含至少两个分变流器系统，用于由高压电源向至少一个负载馈电，每个分变流器系统包含至少一个输入变流器、至少一个电压中间回路和至少一个逆变器。

这样的变流器系统尤其适用于铁路机车的驱动系统。因此以下的说明与驱动系统有关，尽管该变流器系统原理上还可用于由高压电源向不同本质的其它负载，例如静止负载供电。

铁路机车驱动系统领域中的分变流器系统有各种不同的变体电路，其中的一些也可用于本发明中的变流器系统。

图6中示出了与权利要求1的前序条款相符合的一种变流器系统。图6取自Mannheim的ABB Henschel机车有限公司注明日期为1993年2月的文件“系统技术；用于任何应用的机车技术”中第46页。在铁轨和所指的供电线路间有很高的电压，其幅值和频率随铁路系统不同而各异。例如，联邦德国铁路在15千伏、赫兹下运行．该牵引电压可由开关HS连接至变压器的原边绕组得到，变压器在图中未示出。分变流器系统SR2、SR3分别连接到变压器的两个副边绕组。两个分变流器系统分别通过电机串联电感MVD向两个并联的牵引电机FM2、FM3供电。

每个分变流器系统有一个两相四象限控制器4q-S作为输入变流器，它向用电容示出的电压中间回路供以直流电压。每套电路中有一个多相逆变器WR向牵引电机供以三相电力。

一个相似的配置，但变压器有四个副边绕组，其中每个绕组连接至一个换流流器系统，用于ICE的高速列车并且在诸如由AEG、ABB和Siemens联合发表的文件VT 6289/26100035中被加以说明。

斯德哥尔摩皇家工学院Stefan 0stlund所写编号为Trita-EMK-9201，ISSN 1100-1631的学位论文“用于牵引的原边开关变流器系统”如图6.2.3描述了一种用于铁路机车的变流器电路，其中的四个电源变流器以串联形式连接。变压器的原边绕组连接至电源变流器的每个输出。变压器的唯一副边绕组连至一个四象限控制器，其向直流电压中间回路供电，中间回路再经逆变器向电机供电，中间回路在图2.2.1中示出。

已知的驱动系统在分变流器系统的内部设计和电机侧电路方面互相有明显的区别，但其基本特征是所有这些系统在电源侧有一个变压器。

本发明的目的是提供一种变流器系统，该系统包含至少两个分变流器系统，用于由高压电源向至少一个负载馈电，每个分变流器系统包含至少一个输入变流器、至少一个电压中间回路和至少一个逆变器，它使得变流器系统重量和体积减小、成本降低，特别适用于驱动系统。它还使得将变流器系统设计为多方式系统成为可能，也就是说其可运行于不同电压和频率，包括直流电压下。

本发明的目的由一种从高压电源向至少一个负载供电的变流器系统实现，该变流器系统包含多个分变流器系统，每个分变流器系统包含至少一个输入变流器、一个电压中间回路和一个逆变器，其特征在于提供装置，在每一情况下在电源侧、中间回路位置或负载侧均不用变压器，

a)如果电源为高压交流电源，将分变流器系统的输入变流器串联连接，

b)如果电源为直流电源，向分变流器系统的电压中间回路提供并联电源。

本发明详细说明的变流器电路即使对于很高的输入交流电压情况也不必在电源侧使用变压器。

本发明的优点不仅在于由于少用了变压器使得驱动系统(变流器系统和电机)在重量、体积和成本各方面均减少30％，还使得设计多方式系统得以简化，并且通过冗余分系统的连接提高了可用性。

与以上提及的Ostlund学位论文中在变压器原边侧安排电源变流器串联电路的配置方案相比，本发明具有较少的能量转换次数，在已知的配置方案中，由于电源变流器、四象限控制器和逆变器的使用，需要三次能量转换；而根据本发明的方案中，只需要两次能量转换，分别在输入变流器和逆变器中进行。进一步的差别在于已知方案需要配有对称阻挡层半导体元件的直流变流器，而本发明中的系统可在更有成本效益的非对称半导体情况下工作，这在成本方面将有显著差异。并且，不用中频变压器以及只在电机上加直流绝缘，其为一个有直流绝缘中性点的多重星形系统。

本变流器系统的有益的改进将在进一步的权利要求中详细说明，并且可参照附图在举例的实施方案描述中发现，附图为：

图1是有多系统电源的驱动系统的变流器系统的示意图；

图2说明图1中的变流器系统，示出其分系统的设计；

图3说明具有电流补偿输入电感线圈的分变流器系统；

图4说明图1或图2的系统中电机串联电感器的配置；