SMll (SM12、…SMln)的兩個輸出端。
[0070]類似高壓級210，為了提高電路的穩(wěn)定性，輸出級230還包含電容(C21、C22、…C2n)，電容(C21、C22、-4211)的作用是穩(wěn)壓儲能以及濾波，從而提高裝置的穩(wěn)定性。同時，為了在輸出級230停止工作時釋放電容(C21、C22、一C2n)殘留的電量，輸出級230還包含放電回路。在本實施例中，輸出級230的放電回路由放電電阻(R31、R32、…R3n)和晶閘管(D21、D22、…D2n)串聯(lián)構(gòu)成。放電回路與電容(C21、C22、…C2n)并聯(lián)接入橋形整流電路(SM31、SM32、…SM3n)的兩個輸出端。
[0071]針對子變壓器201 (202、…20η)，其輸出級230包含放電電阻R31 (R32、…R3n)、晶閘管D21(D22、…D2n)以及電容C21(C22、…C2n)。放電電阻R31(R32、...R3n)和晶閘管D21(D22、…D2n)串聯(lián)構(gòu)成放電回路。放電回路與電容C21 (C22、…C2n)并聯(lián)接入橋形整流電路SM31(SM32、…SM3n)的兩個輸出端。
[0072]高壓級210和輸出級230中放電電阻和晶閘管串聯(lián)構(gòu)成的放電回路和H橋后的電容并聯(lián)。當子變壓器工作時晶閘管處于關(guān)斷狀態(tài)，當子變壓器被旁路時晶閘管開通，電容儲存的電量通過放電回路轉(zhuǎn)化為熱能釋放，提高了電路的安全性。
[0073]為了進一步提高裝置安全性，在本實施例中還構(gòu)建了輔助開關(guān)，輔助開關(guān)與輸出級的輸出端相連并連接到牽引電機。輔助開關(guān)被構(gòu)造為根據(jù)旁路開關(guān)的開關(guān)控制狀態(tài)建立或關(guān)斷輸出級與牽引電機的連接。
[0074]在本實施例中，輔助開關(guān)與子變壓器一一對應(yīng)。輔助開關(guān)基于絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)構(gòu)造，如圖2所示，輔助開關(guān)由反向并聯(lián)的絕緣柵極雙極型晶體管(V1、V2、…或Vn)以及二極管(D31、D32、…或D3n)構(gòu)造。每個輔助開關(guān)連接到相應(yīng)的子變壓器的輸出級的一個輸出端上。
[0075]輸出級H橋后通過反并聯(lián)著IGBT的二極管接到直流母線，工作狀態(tài)時IGBT處于開通狀態(tài)，旁路時IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)，這能保證輸出級在正常工作狀態(tài)往直流母線傳遞能量，在制動狀態(tài)下從直流母線吸收能量，旁路狀態(tài)下與直流母線隔離。
[0076]旁路開關(guān)開通后，子變壓器(201、202、…或20η)的高壓級從供電網(wǎng)脫離，電容(C11、C12、…或Cln)電量由放電回路轉(zhuǎn)化為熱量釋放。子變壓器(201、202、…或20η)的輸出級中連接H橋和直流母線的IGBT (輔助開關(guān))關(guān)斷，此時輸出級僅通過二極管D3m接入直流母線。放電回路接通后電容C2m放電導致電壓下降，當其低于直流母線電壓時，二極管被截止，此時輸出級與直流母線斷開，電容殘留電量通過放電回路釋放。模塊被旁路后，整體與網(wǎng)側(cè)、直流母線斷開連接。
[0077]旁路開關(guān)關(guān)斷后，模塊高壓級接入網(wǎng)側(cè)，能量流入模塊高壓級給電容(C11、C12、...或Cln)充電。當高壓級電容電壓達到一定值時啟動模塊整流器控制，網(wǎng)側(cè)能量流經(jīng)高壓級、隔離級給輸出級電容(C21、C22、…或C2n)充電。輸出級IGBT模塊開通，直流母線同時給輸出級電容(C21、C22、…或C2n)充電。當電容電壓超過直流母線電壓時，輸出級與直流母線間二極管接通，模塊進入正常運行狀態(tài)。
[0078]另外，為進一步提高裝置輸出電流的穩(wěn)定程度，在本實施例中，直流母線上的電感L2和濾波電容C構(gòu)成LC濾波回路，用于對輸出級整流電流進行濾波。
[0079]綜上，本發(fā)明還公開了一種牽引變壓方法。本發(fā)明的牽引變壓方法方法包含以下步驟:
[0080](一)利用多個級聯(lián)的子變壓器構(gòu)造牽引變壓裝置；在這里，子變壓器基于固態(tài)變壓器結(jié)構(gòu)構(gòu)造；同時，在牽引變壓裝置中構(gòu)造數(shù)目多于正常變壓所需的子變壓器的數(shù)目的子變壓器以實現(xiàn)子變壓器冗余。
[0081]( 二)在牽引變壓裝置工作時，根據(jù)變壓需要啟動足夠數(shù)目的子變壓器以實現(xiàn)正常的變壓輸出，并根據(jù)實際需要啟用或關(guān)閉牽引變壓裝置中的一個或多個子變壓器以實現(xiàn)隔離故障的子變壓器/啟用備用的子變壓器的目的。
[0082]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的牽引變壓方法實施方便，構(gòu)造的裝置結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、體積和重量大大減小。使用本發(fā)明的牽引變壓方法不僅減小了列車設(shè)計難度，而且大大有益于列車提速。
[0083]雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述的方法還可有其他多種實施例。在不背離本發(fā)明實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變或變形，但這些相應(yīng)的改變或變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種牽引變壓裝置，其特征在于，所述裝置包括多個級聯(lián)的子變壓器以及與所述子變壓器對應(yīng)的多個旁路開關(guān)，所述子變壓器包含高壓級、隔離級以及輸出級，其中: 所述旁路開關(guān)與對應(yīng)的所述子變壓器的高壓級的輸入端并聯(lián)連接，并同時連接到供電網(wǎng)中，其用于根據(jù)實際情況控制所述高壓級接入/脫離所述供電網(wǎng)； 所述隔離級的輸入端連接到所述高壓級的輸出端； 所述輸出級的輸入端連接到所述隔離級的輸出端； 各個所述子變壓器的輸出級的輸出端并聯(lián)以輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個所述子變壓器對應(yīng)一個所述旁路開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述旁路開關(guān)包含反并聯(lián)連接的第一晶閘管、第二晶閘管以及與所述第一晶閘管、第二晶閘管并聯(lián)的接觸器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述旁路開關(guān)包含相向串聯(lián)連接的第一絕緣柵極雙極型晶體管、第二絕緣柵極雙極型晶體管，以及與所述第一絕緣柵極雙極型晶體管、所述第二絕緣柵極雙極型晶體管反并聯(lián)的二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包含輔助開關(guān)，所述輔助開關(guān)與所述輸出級的輸出端相連并連接到牽引電機，所述輔助開關(guān)被構(gòu)造為根據(jù)所述旁路開關(guān)的開關(guān)控制狀態(tài)建立或關(guān)斷所述輸出級與所述牽引電機的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包含連接電抗，所述旁路開關(guān)通過所述連接電抗連接到所述供電網(wǎng)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包含濾波回路，所述濾波回路并聯(lián)接到所述輸出級的兩個輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的裝置，其特征在于，所述高壓級包含橋形功率子模塊、第一電容以及第一放電回路，其中: 所述橋形功率子模塊的兩個輸入端并聯(lián)到對應(yīng)的所述旁路開關(guān)； 所述第一放電回路與所述第一電容并聯(lián)到所述橋形功率子模塊的兩個輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的裝置，其特征在于，所述隔離級包含高頻調(diào)制電路以及單相次邊單繞組高頻變壓器，其中: 所述高頻調(diào)制電路的兩個輸入端并聯(lián)到所述高壓級的兩個輸出端； 所述單相次邊單繞組高頻變壓器的兩個輸入端并聯(lián)到所述高頻調(diào)制電路的兩個輸出端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的裝置，其特征在于，所述輸出級包含橋形整流電路、第二電容以及第二放電回路，其中: 所述橋形整流電路的兩個輸入端并聯(lián)到所述隔離級的兩個輸出端； 所述第二放電回路與所述第二電容并聯(lián)連接到所述橋形整流電路的兩個輸出端。
11.一種牽引變壓方法，其特征在于，所述方法包含以下步驟: 利用多個級聯(lián)的子變壓器構(gòu)造牽引變壓裝置； 根據(jù)實際需要啟用或關(guān)閉所述牽引變壓裝置中的一個或多個所述子變壓器以實現(xiàn)隔離故障的所述子變壓器/啟用備用的所述子變壓器的目的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種牽引變壓裝置，所述裝置包括多個級聯(lián)的子變壓器以及與所述子變壓器對應(yīng)的多個旁路開關(guān)。本發(fā)明還公開了一種牽引變壓方法，所述方法包含以下步驟：利用多個級聯(lián)的子變壓器構(gòu)造牽引變壓裝置；根據(jù)實際需要啟用或關(guān)閉所述牽引變壓裝置中的一個或多個所述子變壓器以實現(xiàn)隔離故障的所述子變壓器/啟用備用的所述子變壓器的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的牽引變壓裝置結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定，其體積和重量大大減小，不僅減小了列車設(shè)計難度，而且大大有益于列車提速。
【IPC分類】B60L9-00, H02M5-45
【公開號】CN104811054
【申請?zhí)枴緾N201510169203
【發(fā)明人】馮江華, 張志學, 黃子昊, 劉華東, 張朝陽, 張定華, 尚敬, 梅文慶, 南永輝
【申請人】南車株洲電力機車研究所有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月10日