[发明专利]用于三相电路和单相电路的电能供应装置、相关辅助能量转换链以及电动车辆

说明书

一种用于为三相电路和单相电路供应电能的供应装置(20)，该供应装置包括：整流器(60)，该整流器被配置为将第一AC电压转换为第二DC电压，整流器包括用于第一电压的两个输入端子(72)和用于第二电压的两个输出端子(74)；逆变器(64)，该逆变器被配置为将第二电压转换为三个第三三相电压，逆变器包括用于第二电压的两个输入端子(92)和用于三个第三电压的三个输出端子(94)；以及中性端子(66)，该中性端子经由电容器(110)连接到逆变器的各个输出端子。中性端子经由电感器连接到整流器的输入端子，逆变器的输出端子旨在连接到三相电路，并且中性端子旨在连接到单相电路。

【技术领域】

本发明涉及一种用于三相电路和单相电路的电能供应装置。

本发明还涉及一种用于电动车辆、特别是铁路上的电动车辆的能量转换链，该能量转换链包括这种供应装置。

本发明还涉及一种电动车辆，特别是铁路上的电动车辆，该电动车辆包括这种能量转换链。

本发明属于交通领域，特别是铁路交通领域。特别地，本发明应用于电动车辆的供电，诸如机车、轨道车、地铁、有轨电车和电动公共汽车的供电。

【背景技术】

电动车辆、特别是铁路上的电动车辆通常配备有辅助三相电气负载(诸如空气压缩机、供暖/通风/空调或HVAC系统、或牵引系统通风设备)。在本申请中，术语“辅助电气负载”特别地指代除了车辆牵引电动机之外的负载。为了给这种三相辅助负载供电，通常使用逆变器，该逆变器将电能直接输送到三相电气负载，使得它们能够运行。

传统上，逆变器借助于转换器连接到AC(交流)电压源，以便将AC电压转换成用于逆变器的DC(直流)电压，转换器诸如是耦合到滤波电容器的整流器。在这种情况下，供应装置由耦合到滤波电容器的整流器和逆变器两者组成。

此外，需要一种用AC电压为单相辅助负载供电的供应装置，负载诸如为驾驶室供暖设备、乘客可用的单相插座(例如，230V)、厨房和卫生间，AC电压的平均值低于由逆变器输出的电压的平均值。这使得可以向中性端子与逆变器输出端子之间的各个单相辅助负载供应在相的端子之间(即在逆变器的输出端子之间)的中间电压。

实现这一点的现有解决方案是通过将供应装置的输出滤波器的电容器连接到逆变器的各个输出端子作为星形来创建中性端子，并且经由变压器将中性端子连接到逆变器的输出端子，作为Z字形连接。然而，这种装置需要蕴含相当大的质量和相当大的能量损失的变压器绕组。

【发明内容】

本发明的目标是提出这样一种供应装置，同时限制其成本、质量、体积以及使用时的能量损失。

为此，本发明的一个目的是一种用于三相电路和单相电路的电能供应装置。

供应装置包括：整流器，该整流器被配置为将第一AC电压转换为第二DC电压，整流器包括用于第一电压的两个输入端子和用于第二电压的两个输出端子、以及两个开关臂，该两个开关臂并联在整流器的输出端子之间，各个开关臂包括串联在整流器的输出端子之间并且在中间点处彼此连接的两个开关半臂，各个中间点连接到整流器的相应输入端子，各个开关半臂包括至少一个可控开关和/或二极管。

供应装置还包括：滤波电容器，该滤波电容器连接在整流器的输出端子之间；逆变器，该逆变器被配置为将第二电压转换为三个第三三相电压，逆变器包括分别连接到整流器的两个输出端子的用于第二电压的两个输入端子和用于三个第三电压的三个输出端子；以及中性端子，该中性端子经由电容器连接到逆变器的各个输出端子。

中性端子还经由电感器连接到整流器的输入端子中的一个，逆变器的输出端子旨在连接到三相电路，并且中性端子旨在连接到单相电路。

根据其它有利的方面，根据本发明的供应装置以任何技术上可能的组合包括以下特征中的一个或多个：

-整流器仅包括两个开关臂；