[发明专利]用于轨道车辆的驱动系统

说明书

本发明涉及一种用于轨道车辆的驱动系统(1)，其具有变压器(3)、主开关(2)和电网接头(12)，其中主开关(2)布置在电网接头(13)和变压器(3)的初级绕组(31)之间。为了改进驱动系统，建议变压器(3)具有最大25％的短路电压(U_k)，其中主开关(2)具有由至少两个功率半导体(21，21a，21b)组成的第一串联电路(25)，其中借助至少两个功率半导体(21)中的第一功率半导体(21a)可以断开在从电网接头(12)到变压器(3)的方向上流过第一串联电路(25)的电流(I_1,hin)，并且借助至少两个功率半导体(21)中的第二功率半导体(21b)可以断开在从变压器(3)到电网接头(12)的方向上流过第一串联电路(25)的电流(I_1,rück)。此外，本发明还涉及一种具有这种驱动系统的轨道车辆，其中驱动系统(1)的电网接头(12)与集电器(8)电连接，其中轨道车辆被设置用于在交流电压网中运行。

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的驱动系统，其具有变压器、主开关和电网接头，其中主开关布置在电网接头与变压器的初级绕组之间。此外，本发明涉及一种具有这样的驱动系统的轨道车辆。此外，本发明还涉及一种用于运行这样的驱动系统或这样的轨道车辆的方法，其中驱动系统的电网接头借助集电器与滑接馈电线或接触轨电连接。此外，本发明涉及在轨道车辆中对主开关的应用。

背景技术

轨道车辆通常具有电驱动系统，其具有变压器、转换器和牵引电动机。变压器用于将滑接馈电线或接触轨的电压幅度与驱动系统的电压相匹配。下面不再明确提到接触轨，但接触轨始终可以用作滑接馈电线的替换方案。也称为驱动变流器或者驱动转换器的转换器调节牵引电动机的电流，以便产生期望的扭矩，并且由此在轨道车辆处设置预先给定的速度。在此，驱动变流器通常设计为具有电压中间电路的转换器。在这样的布置中，由于各种各样的原因总是可能发生错误。于是，这在某些情况下导致在中间电路中发生短路。由于中间电路中的短路从变压器处观察处于次级侧，即处于变压器的面向次级绕组的一侧，因此该短路被称为次级侧短路或者也被称为在次级侧上的短路。在这种情况下，短路电流从滑接馈电线经由变压器流到短路的位置。短路电流导致变压器的机械负荷以及转换器的电负荷。为了保持较小的所述负荷以及尽可能避免损坏部件，设置用于断开短路电流的主开关。导致短路电流断开的主开关的断开也被称为触发主开关。

在此，在轨道车辆中使用机械主开关，该机械主开关通过移动主开关内部的引导电流的部分来中断主开关的接头之间的电连接。从高压直流电传输(英文HVDC)的技术领域已知用于基于功率半导体来通断直流电的功率开关。相应的功率开关的例子是Kenichiro Sano和Masahiro Takasaki的出版物“A Surgeless Solid-State DC CircuitBreaker for Voltage-Source-Converter-Based HVDC Systems，基于电压源变换器的HVDC系统的无浪涌固态直流断路器”(IEEE Transactions on Industriy Applications,Vol.50,No.4,2014年7月/8月)，以及Arman Hassanpoor、和BjornJacobson的出版物“Technical Assessment of Load Commutation Switch in HybridHVDC Breaker，混合式HVDC断路器中的负荷换向开关的技术评估”(The2014International Power Electronics Conference，2014年)。这些出版物公开了利用功率半导体来通断直流电的功率开关。

这种用于借助直流传输能量的系统以250kV以上的直流电压传输大于300MW的功率。由于高电压，必须串联布置多个功率半导体以实现足够的截止能力。

基于功率半导体的功率开关关于可通断的功率明显地比机械主开关更昂贵。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，改进轨道车辆的驱动系统。