[发明专利]一种基于多重Boost/Buck斩波器的多流制牵引传动系统

说明书

本发明公开一种基于多重Boost/Buck斩波器的多流制牵引传动系统，包括两个双向开关、N个储能电感、M个四象限变流器和稳压控制器；第一双向开关的固定端接入直流牵引网电源，第二双向开关的固定端与牵引逆变器的直流侧连接；两个双向开关的两个触点端相互交叉连接；所有N个储能电感的一端均与第一双向开关的第一触点端连接，另一端分别与N个桥臂中点一一对应连接；每个四象限变流器的桥臂第一共接点均与第一双向开关的第二触点端连接，桥臂第二共接点均接地；第二双向开关的固定端、每个储能电感分别所在支路以及四象限变流器的门极端口均与稳压控制器连接。本发明可以有效降低牵引网电压波动对系统性能的影响。

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引传动变流技术领域，特别是指一种基于多重Boost/Buck斩波器的多流制牵引传动系统。

背景技术

多流制电力机车最早出现于欧洲。由于欧洲地区铁路网的显著特点是存在多种牵引供电制式，为了方便铁路运营公司的管理、减少乘客在交界处换乘的麻烦，有必要使用多流制电力机车以实现单列车在多种供电制式线路上连续运行。

近年来，国内的电力机车制造和研究机构也积极开展了多流制电力机车的研发与生产。一方面是由于我国城市群的快速发展，需要使用多流制电力机车实现主干线路、城际以及城市内轨道交通线路的互联互通；另一方面是我国铁路技术加快了走出去的步伐，需要生产能够适应国外多种供电制式的产品。

目前，主流的牵引网供电制式有交流25kV/50Hz、交流15kV/16.7Hz、直流3kV和直流1.5kV四种。多流制电力机车牵引传动系统能够适应上述两种或两种以上供电制式。随着高频大功率电力电子器件、微机技术和矢量控制技术的发展，使得大功率电压源型牵引逆变器加三相牵引异步电机的组合成为当前电力牵引传动系统的标准配置，也是多流制电力机车牵引传动系统的基础。以降低全寿命周期成本和提高系统可靠性为导向，无论多流制电力机车在哪种供电制式下运行，都希望将牵引传动系统的中间直流环节电压稳定在同一数值。

在交流供电制式下，受电弓通过隔离变压器降压再通过四象限整流器接到牵引逆变器直流侧，在广泛采用6.5kV IGBT的情况下，直流环节电压一般稳定控制在2-3kV之间的某一数值(如广泛采用的2800V中间直流环节电压等级)，可为电机提供最优供电条件。然而在直流供电制式下，直流牵引网经过平波电抗器后直接与牵引逆变器直流侧相连，因此带来了直流牵引网电压与交流供电制式时中间直流环节电压不匹配的问题，使得直流供电制式时牵引电机不能工作在最佳运行状态。而且，电压不匹配造成供电制式切换过程直流环节电压的频繁波动，不利于系统安全稳定运行。另外，直流牵引网直接与逆变器直流侧相连，网侧电压的波动会影响电压源型牵引逆变器的工作性能。

针对上述问题，急需一种实现直流牵引网电压与牵引逆变器直流侧电压相匹配的方法，并要求尽量少地增加额外设备，以符合多流制电力机车牵引传动系统集成化、小型化和轻量化的发展趋势。

发明内容

多流制牵引传动系统的牵引逆变器直流环节电压与直流供电制式时牵引网电压不匹配的技术问题，本发明提供一种基于多重Boost/Buck斩波器的多流制牵引传动系统，实现牵引逆变器直流环节电压在不同供电制式条件下均能维持在期望值，以获得更好的牵引电机性能，更高的整体效率和更可靠的运行。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种基于多重Boost/Buck斩波器的多流制牵引传动系统，包括牵引逆变器(9)和牵引电机(10)，还包括由N个Boost/Buck斩波器构成的多重Boost/Buck斩波器，所述多重Boost/Buck斩波器包括第一双向开关S7、第二双向开关S8、N个储能电感、M个四象限变流器和稳压控制器(14)；其中，2M≥N，且M≥1；

第一双向开关S7的固定端接入直流牵引网电源，第二双向开关S8的固定端与牵引逆变器的直流侧连接；