[发明专利]一种高速列车容错型牵引变流器主电路

说明书

本发明公开了一种高速列车容错型牵引变流器主电路，涉及电力机车牵引技术领域，其包括依次串联的四象限脉冲整流器、中间直流电路和逆变器，还包括冗余电路和故障隔离组件，所述四象限脉冲整流器为单相三电平T型脉冲整流器拓扑结构；所述逆变器为三相三电平T型逆变器拓扑结构；所述故障隔离组件分布于所述四象限脉冲整流器以及所述逆变器的桥臂中；所述冗余电路与所述四象限脉冲整流器、所述中间直流电路和所述逆变器电性连接。本发明能够实现故障隔离和多模式容错运行，不仅可以容错单个或多个开关管的开路、短路故障，还可以容错桥臂的开路、短路故障，从而提高了牵引变流系统的可靠性，而且结构简单、导通损耗低，输出电能质量高。

技术领域

本发明涉及电力机车牵引技术领域，具体而言，涉及一种高速列车容错型牵引变流器主电路。

背景技术

高速列车牵引系统主要包含牵引变压器、牵引变流器(整流器、逆变器和中间直流环节)、牵引电机和牵引传动控制系统。其中，牵引变流器是牵引系统的核心构成部件，高功率密度、高效率、高性能及高可靠性始终是其技术发展和革新的核心要求。

动车组高速列车是一个大型复杂的强机电耦合系统，作为其核心部件，牵引变流器(四象限脉冲整流器和PWM逆变器)中的功率器件由于频繁的开关动作，其可靠性远低于牵引系统的其他机电装置。四象限脉冲整流器、PWM逆变器及牵引控制单元的故障是高速列车牵引变流器故障的主要因素，累计故障占比92.5％。因此，需要研制具有强容错能力高可靠性的牵引变流器主电路。

发明内容

本发明在于提供一种高速列车容错型牵引变流器主电路，其能够缓解上述问题。

为了缓解上述的问题，本发明采取的技术方案如下：

一种高速列车容错型牵引变流器主电路，包括主电路主体、冗余电路以及故障隔离组件，所述主电路主体包括依次串联的四象限脉冲整流器、中间直流电路和逆变器，所述四象限脉冲整流器为单相三电平T型脉冲整流器拓扑结构；所述逆变器为三相三电平T型逆变器拓扑结构；所述故障隔离组件分布于所述四象限脉冲整流器以及所述逆变器的桥臂中；所述冗余电路与所述四象限脉冲整流器、所述中间直流电路和所述逆变器电性连接。

进一步地，所述故障隔离组件为若干熔断器。

更进一步地，所述四象限脉冲整流器包括两个三电平T型桥臂，其三电平T型桥臂包括一上桥臂、一下桥臂和一横桥臂；

所述四象限脉冲整流器的上桥臂包括开关管S_a1、快速熔断器F_ap、开关管S_b1以及快速熔断器F_bp，其中，开关管S_a1的集电极与快速熔断器F_ap一端连接，快速熔断器F_ap的另一端连接至正直流母线P端，开关管S_a1的发射极连接至单相交流母线的A端，开关管S_b1的集电极与快速熔断器F_bp的一端连接，快速熔断器F_bp的另一端连接至正直流母线P端，开关管S_b1的发射极连接至单相交流母线的B端；

所述四象限脉冲整流器的下桥臂包括开关管S_a4、快速熔断器F_an、开关管S_b4以及快速熔断器F_bn，其中，开关管S_a4的集电极连接至单相交流母线的A端，开关管S_a4的发射极与快速熔断器F_an的一端连接，快速熔断器F_an的另一端连接至负直流母线N端，开关管S_b4的集电极连接至单相交流母线的B端，开关管S_b4的发射极与快速熔断器F_bn的一端连接，快速熔断器F_bn的另一端连接至负直流母线N端；