[发明专利]一种用于多流制机车的可复用网侧变流器

说明书

本发明公开了一种用于多流制机车的可复用网侧变流器，包括多绕组变压器、n个全桥变流器一、n个全桥变流器二和2n个开关S3；多绕组变压器包括2n个高压侧绕组和2n个低压侧绕组；在交流供电时，可复用网侧变流器作为四象限脉冲整流器；在直流供电时，可复用网侧变流器复用作为多重化并联的斩波电路，且复用牵引变压器的次级绕组作为斩波电感。本发明的可复用网侧变流器，相较传统的交流供电制式机车的网侧变流器仅仅增加了两个开关单元，且结构简单，模式切换方便，既节约了列车上有限的空间，也降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引传动电能变换技术领域，特别是指一种用于多流制机车的可复用网侧变流器。

背景技术

电气化轨道交通的牵引供电制式为了适应不同的环境和满足不同的需求主要分为交流25kV/50Hz、15kV/16.7Hz和直流3kV、1.5kV。

其中交流供电制式可提供较大的功率，因此适用于干线铁路(高速铁路)和城际铁路等站间距离远、运输量大且运行速度快的场景；而直流供电制式绝缘要求较低、线路损耗小，因此在城市轨道交通中应用较多。

不同供电制式的轨道运输系统大多独立运行，跨供电制式的运输线路只能通过换乘站连接。于是在一些特殊场景，例如国家或城市群之间快速通行、城市内与城郊快速通行、工厂与矿区快速通行等，对能够以单列车在多种供电制式线路上连续运行的多流制电力机车提出了需求。

目前，对于多流制电力机车，在直流供电的情况下主要有两种拓扑方案。一种是将直流电网通过直流平波电抗器直接接入列车的中间直流环节；另一种是使用网侧变流器实现电网直流电压与列车中间直流环节电压的匹配。对于前者，限制了列车可以接入的电网电压的范围，而且逆变器和牵引电机系统容易受到电网电压波动的影响；对于后者，虽然已有很多现存的方案，但是设计结构比较复杂，且交流、直流供电模式下电气元件的复用程度不高。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于多流制机车的可复用网侧变流器，电气元件复用程度高，既节约列车上有限的空间，还能降低生产成本。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于多流制机车的可复用网侧变流器，包括多绕组变压器、n个全桥变流器一、n个全桥变流器二和2n个开关S3，所述多绕组变压器包括2n个高压侧绕组和2n个低压侧绕组；

所述多绕组变压器的每个高压侧绕组的同名端和另一端，分别作为可复用网侧变流器的第一交流接入端和第二交流接入端；

所述多绕组变压器的第2i-1个低压侧绕组的同名端和另一端，分别出线连接到第i个全桥变流器一的第一桥臂中点和第二桥臂中点；i＝1,2,…,n；

所述多绕组变压器的第2i个低压侧绕组的同名端和另一端，分别出线连接到第i个全桥变流器二的第二桥臂中点和第一桥臂中点；i＝1,2,…,n；

所述全桥变流器一的两个桥臂正极点之间，以及全桥变流器二的两个桥臂正极点之间，均设置开关S3；

所述全桥变流器一的第一桥臂正极点和全桥变流器二的第一桥臂正极点，相互连接一起作为可复用网侧变流器的直流接入端正极；

所述全桥变流器一的第一桥臂负极点和全桥变流器二的第一桥臂负极点，相互连接一起作为可复用网侧变流器的直流接入端负极，用于连接到轮轨；

所述全桥变流器一的第二桥臂正极点和全桥变流器二的第二桥臂正极点，相互连接一起作为可复用网侧变流器的输出端正极；

所述全桥变流器一的第二桥臂负极点和全桥变流器二的第二桥臂负极点，相互连接一起作为可复用网侧变流器的输出端负极，用于连接到轮轨。

进一步地，每个低压侧绕组包括多个中间抽头，用于适配不同电压等级的交流供电网。