[發明專利]用于并聯逆變器的改進的硬預充電系統

有效

• 申請號: 201310101434.6
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103368493B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 達維德·巴利尼
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通運輸科技公司
• 主分類號: H02P27/00
• 分類號: H02P27/00;H02P5/74
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 李寶泉,周亞榮

技術領域

本發明涉及用于鐵路的包括至少兩個不同的電機的牽引系統中的并聯逆變器的改進的硬預充電。

背景技術

每個電機用并聯連接至共用電力線路的兩個逆變器中的至少一個進行控制，該共用電力線路用各自DC鏈路供應DC電力信號，對該兩個逆變器中的每一個提供隔離開關，其使得相對應的逆變器與所述電力線路隔離，每個逆變器進一步通過濾波電容器組以及用于對該電容器組進行預充電的器件連接至共用電力線路，該預充電器件包括撬棍電阻器和自動電力開關，其在電壓超過預定閾值時向該撬棍電阻器傳輸DC電力信號。

以上類型的牽引系統是已知的。在該系統中，在每個逆變器的輸入處提供大的濾波電容器組，以便對電力線路的諧波內容進行過濾并且在本地存儲確保逆變器功能的能量。這種牽引系統例如在2011年6月6日的IEEE論文集的卷89中Thomas M.Jahns和Vladimir Blasko的“Recent Advances in power electronics technology for Industrial and Traction Machine Drives”中被公開。

名為軟和硬預充電的兩種充電系統在本領域中是已知的。

所謂的“軟”預充電系統使用電阻器和開關，該開關使該電阻器與電力信號供應線路串行連接或與其斷開連接。在電容器組的預充電期間，電力信號通過該電阻器供應并且電容器中的電壓低速增加，由此不會發生可能損壞控制系統的電子組件的過電壓。

用于使電阻器連接到電力信號路徑并使之與其斷開連接的開關以及電阻器自身被始終連接至高電壓，并且在損壞的情況下，牽引系統將不再處于工作條件。

其中沒有電阻器而僅有隔離開關的系統是已知的，其直接將逆變器和濾波電容器連接到電力信號。濾波電感器通常對輸入電流進行限制以避免激活保護設備。另一方面，由保護電阻器來處理過電壓，該保護電阻器即撬棍電阻器(crow bar resistor)。諸如斬波器的自動電力開關通過在電壓超過預先確定的最大允許電壓閾值時將逆變器和相對應的濾波電容器與該信號隔離來將電力信號傳輸至撬棍電阻器，而在電壓下降低于比前者低的第二預定閾值時，該開關重新建立逆變器和相對應的濾波電容器與電力信號的連接。

在這些解決方案中，部分能量在撬棍電阻器內被散失。此外，當控制系統包括兩個逆變器，每個逆變器經由DC鏈路而與另一逆變器被并聯地連接至電力信號，并且每個該逆變器控制不同電機時，兩個逆變器的連接級被連接至電力信號，并且因此輸入電流非常高。

發明內容

本發明的目標是提供一種如之前所描述的牽引系統，其中，如果兩個逆變器被并聯連接并且控制兩個不同電機，則輸入電流可以被保持在低水平，由此實現節能。

本發明通過提供如以上所描述的系統，即用于鐵路的包括至少兩個不同電機的牽引系統，來實現以上目標，

每個電機用并聯連接至共用電力線路的兩個逆變器中的至少一個進行控制，該共用電力線路用各自DC鏈路供應DC電力信號，對該兩個逆變器中的每一個提供隔離開關，其使得相對應的逆變器與該電力線路隔離，每個逆變器進一步通過濾波電容器組以及用于對該電容器組進行預充電的器件連接至共用電力線路，該預充電器件包括撬棍電阻器和自動電力開關，其在電壓超過預定閾值時向該撬棍電阻器傳輸DC電力信號，

并且在該牽引系統中，提供了用于交替閉合兩個逆變器中的一個的隔離開關的器件以及將電力信號從通過該自動電力開關連接至電力信號供應線路的逆變器的撬棍電阻器轉移至與電力信號供應線路隔離的另一逆變器的濾波電容器組的連接。

根據另外的特征，在將DC信號連接至逆變器的兩個DC鏈路的輸入處提供濾波電感器，用于在濾波電容器組的預充電期間對輸入電流進行限制。

在一個實施例中，該用于將電力信號傳輸至過電壓保護電阻器即撬棍電阻器的自動開關由諸如晶體管或斬波器的半導體開關構成，其在超出預先確定的第一最大電壓閾值時，執行將電力信號從電容器組轉移至包括該撬棍電阻器和該連接的過電壓保護分支的功能，而該器件在電壓下降低于第二閾值電壓時再次向電容器組供應電力信號，該第二電壓閾值低于該第一最大電壓閾值。

電阻連接器件將過電壓保護分支中的兩個撬棍電阻器連接在一起，由此將要在撬棍電阻器中被散失的電力信號傳輸至當前與電力信號隔離的逆變器的濾波電容器組。