[发明专利]一种牵引传动系统拓扑结构

说明书

本发明实施例提供一种牵引传动系统拓扑结构，为了减少DC/DC变换单元输入侧均压无源元件的使用，将每个AC/DC变换单元的输出侧与DC/DC变换单元输入侧连接，这样对于DC/DC输入电压的均衡控制就转化成了对AC/DC变换单元输出均压的控制，而不需要增设额外的均压电路，大大简化了电路结构提高了电力电子牵引变压器的可靠性；AC/DC变换单元采用相同的控制量，能够实现对牵引传动系统电力电子牵引变压器中任意故障AC/DC变换单元或DC/DC变换单元的自切除，提高了牵引传动系统的可靠性和故障自处理能力；能够在不使用均压无源器件的基础上实现DC/DC变换单元输入电压的均衡控制。

技术领域

本发明实施例涉及动车组的牵引传动技术领域，更具体地，涉及一种牵引传动系统拓扑结构。

背景技术

目前，在电力机车、动车组等牵引传动系统中，主要是通过传统的变压器将交流电压降到牵引电机以及其它车载电器工作所适合的电压等级。传统的变压器主要由线圈绕组和铁芯组成，体积和重量都很大。然而，变压器体积和重量的大小对机车的设计有很大的影响，特别是在动力分散的高速动车组中，由于要求的牵引功率和回馈的制动功率大，因此需要能够提供大功率的变压器，变压器的功率增大重量和体积也将随之增大，但是大重量的变压器将直接影响列车的提速；同时由于分散动力的牵引设备不再集中安装在机车上，而是分散安装在列车的车厢里，体积庞大的变压器将增加列车的设计难度，减小载客量。

随着电力电子技术和材料技术的发展，出现了新型变压器一电力电子牵引变压器(Power Electronic Traction Transformer，PETT)，该变压器由高频变压器和电力电子变换器两项核心器件构成，电力电子变换器将输入的工频交流电能转换为高频交流电能提供高频变压器一次输入，高频变压器二次输出电能与电力电子变换器连接，将输出的高频交流电能转换为工频交流电能，供电力负载。电力电子变压器在实现传统变压器电压变换功能的同时，完成电量变频、变相等功能。电力电子变压器具有如下特点：(1)体积小、重量轻、无环境污染；(2)可对电能质量进行调节，控制系统潮流；(3)具有断路器的功能；(4)含有智能控制单元，便于实现电网的数字化和智能化。目前，电力电子牵引变压器在国外有少量的研究应用，国内研究尚处于起步阶段。

应用于货运动车组的新型牵引传动系统中，AC-DC变换单元采用电力电子牵引变压器。电力电子牵引变压器是一种中/高压交流电网与低压直流电网的互联变换装置，应用于货运动车组牵引传动系统，旨在替代现有货运动车组牵引传动系统上的工频牵引变压器和四象限整流器。申请公布号为CN 107769239A的中国发明专利公开了一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构，电力电子牵引变压器由若干个模块组成，每个模块由AC/DC变换单元和DC/DC变换单元两部分组成。其AC/DC变换单元基于高压开关器件，采用H桥电路结构；DC/DC变换单元基于低压开关器件，并采用多个DC/DC变换单元输入串联-输出串联的电路结构；这种电路结构可大幅降低装置的体积、重量和成本，提高装置的模块化程度进而提高装置整体的可靠性和维修简易性。然而，这种电路结构存在以下几个问题：1、DC/DC变换单元由多个DC/DC变换单元输入串联-输出串联而成，任意DC/DC变换单元故障时，电力电子牵引变压器的AC-DC变换模块无法正常工作，导致电力电子牵引变压器模块的可靠性不高；2、DC/DC变换单元输入侧和输出侧需要进行均压处理，采用了大量的无源元件，如电容和电感，增加了装置的体积。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种牵引传动系统拓扑结构。

第一方面，本发明实施例提供一种牵引传动系统拓扑结构，包括电力电子牵引变压器、三相电压型逆变器和牵引电机；

所述电力电子牵引变压器用于将接触网的交流电转换为直流电；

所述三相电压型逆变器用于将所述直流电逆变为频率可变的交流电，并传递至所述牵引电机；