[实用新型]用于产生交变电流的功率变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率电子领域。本实用新型尤其是涉及功率变换器(Leistungsumrichter)和有轨车辆。 

背景技术

变换器是用于将第一频率的第一可选多相交变电流或直流电流转变成第二频率的第二可选多相交变电流。例如变换器能够应用于电动的有轨车辆，所述变换器将来自架空线网(Oberleitungsnetz)的单相交变电流或直流电流转变成用于有轨车辆的电动机的交变电流。 

这种类型的变换器能够包括用于将第一交变电流整流成直流电压的整流器和将直流电流转变成第二交变电流的逆变器。整流器或直流电源和逆变器之间通常情况下连接有中间电路，所述中间电路包括一个或多个电容器，所述电容器存储中间电路中的部分电能。 

当接通变换器时，在运行变换器前给中间电路和尤其是其电容器充电会是必要的。通常情况下，充电过程需要一个能够限制充电电流量的机构。如果充电电流不受限制，充电电流将达到可能损坏变换器组件或触发供电电源中的保护机构的数量级。 

例如为了电流限制能够使用充电电阻布置，在所述布置中，通过一排充电电阻来降低充电电流，在对中间电路充电后对所述充电电阻进行桥接。 

也能够使用半控桥接电路(halbgeregelter Brueckenschaltkreis)，借助所述半控桥接电路，通过桥接电路组件的开关角(Schaltwinkel)的调节对充电电流量进行控制，然而这要求充电布置与供电电源是同步的。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为功率变换器提供简单且便宜的充电装置。 

该目的通过独立权利要求的内容实现。本实用新型其他实施例由从属权利要求和以下描述得出。 

本实用新型一方面涉及一种用于产生交变电流的功率变换器。该变换器例如可以是用于有轨车辆的牵引变换器或辅助变换器。 

按照本实用新型实施方式，功率变换器包括：带有电容器的直流电压中间电路，其与直流电源相连接；与直流电压中间电路相连接的逆变器，所述逆变器实施成用于由中间电路中的直流电压产生交流电压；以及充电装置，所述充电装置包括位于直流电源与电容器之间的功率半导体开关和控制装置，其中控制装置实施成用于检测中间电路中的电流以及依赖于所检测的电流打开和关闭功率半导体开关。 

因此，变换器包括直流电压中间电路，所述直流电压中间电路包括用于给电容器充电的功率半导体开关。换句话说，通过集成在直流电压中间电路中的功率半导体开关对充电电流进行控制和/或调整。因此，能够省去复杂且昂贵的充电装置，例如充电电阻和电容器。 

因为通常情况下功率半导体开关的重量、空间范围以及成本比在前述的充电布置情况下相应的值要小，所以充电装置也能够比传统的充电装置更紧凑且更轻地制成。 

按照本实用新型实施方式，半导体开关包括MOSFET、IGBT、GTO或闸流晶体管。特别是，功率半导体能够经由控制装置的控制信号接通和断开。 

按照本实用新型实施方式，半导体开关实施成用于在电压大于100V，例如为750V情况下被运行。能够通过半导体开关的击穿电压限定中间电路的最大电压。然而已知能够达到的击穿电压大于6kV的半导体开关，例如IGBT。 

按照本实用新型实施方式，中间电路包括连接在半导体开关和电 容器之间的空转二极管。中间电路中形成的反向电压在变换器断开时经由该空转二极管耗减，以便保护变换器组件免受反向电压损害。 

按照本实用新型实施方式，控制装置实施成用于测量或测定半导体开关和电容器之间的电流。例如在空转二极管和电容器之间、在中间电路的正路径中能够有电流测量设备，所述电流测量设备的测量信号被传送到控制装置上。 

按照本实用新型实施方式，假如所测量的电流超过最大值时，控制装置实施成用于打开功率半导体开关。因为当功率半导体开关打开时，也就是非导电时，中间电路中的电流会降低，所以中间电路中的最大电流能够以此方式限制在最大值上。 

按照本实用新型实施方式，假如电流低于最小值时，控制装置实施成用于关闭功率半导体开关。当仍未完全充电的电容器与直流电源相连接时，相反地，中间电路中的电流会增大。以此方式能够限定最小电流，所述最小电流在充电过程期间应该是流动的。