本发明专利技术公开了一种基于全功率器件的多流制牵引传动系统及方法，利用电力机车内全功率器件与牵引供电网相连，所述全功率器件依次包括输入级、中间隔离级、输出级。所述全功率器件的多流制牵引传动系统可用在交流供电制式和直流供电制式。所述输入级由n级H桥型功率变换模块串联级联；中间隔离级由n级输入绕组，m级输出绕组的中频或高频变压器组成；输出级由m级H桥型功率变换模块构成。单相多绕组中频或高频变压器和三相逆变器在多流制条件下发挥出牵引变压器和直流滤波电感两种功能，省去了工频变压器，有利于降低系统体积、重量、成本和噪声。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，利用电力机车内全功率器件与牵引供电网相连，所述全功率器件依次包括输入级、中间隔离级、输出级。所述全功率器件的多流制牵引传动系统可用在交流供电制式和直流供电制式。所述输入级由n级H桥型功率变换模块串联级联；中间隔离级由n级输入绕组，m级输出绕组的中频或高频变压器组成；输出级由m级H桥型功率变换模块构成。单相多绕组中频或高频变压器和三相逆变器在多流制条件下发挥出牵引变压器和直流滤波电感两种功能，省去了工频变压器，有利于降低系统体积、重量、成本和噪声。【专利说明】
本专利技术涉及轨道牵引传动系统领域，特别涉及。
技术介绍
今年来，随着我国电气化铁道技术不断向高速和重载方向发展，我国的电气化铁道技术的进步已得到世界各国的广泛关注。特别是我国的高铁技术的进步和发展。中国南车和中国北车目前是我国电力机车的主要生产制造商，各自研发的高性能、高速的电力机车已完全能满足国内市场的需求。但我国生产的电力机车仅供国内高速铁路发展的需求，必将严重限制了企业的健康、快速发展。因此，我国的电力机车技术还需要不断拓展国际市场，使我国的电力机车快速跑入世界轨道。 目前，我国电力机车的供电制式主要为25kV/50Hz的交流牵引供电系统；因此，长期以来我国研制的高速和重载电力机车主要适用于交流供电制式条件下。但在拓展国际市场的过程中发现:由于不同国家因发展过程的不同、供电电压和频率不同、传统供电模式依旧存在等多种原因，造成了不同国家电力机车的牵引供电制式存在较大差异。例如:南非牵引供电系统同时采用25kV/50Hz交流和3kV直流两种牵引供电制式；而在欧洲，电力机车的牵引供电制式更为复杂，意大利和比利时采用3kV直流牵引供电系统，法国和德国采用25kV/50Hz牵引供电系统，瑞士采用15kV/16.7Hz牵引供电系统，欧洲大陆电力机车的供电制式多样复杂，亚洲地区以日本铁路牵引网为代表，同时采用了 DCl.5kV、20kV/50Hz及20kV/60Hz三种牵引供电制式；俄罗斯也同时采用25kV/50Hz和直流3kV的两种牵引供电制式。今年来，我国高速铁路的飞速发展也吸引了东南亚各国的广泛关注。特点是今年我国国家主席和总理对东南亚各国的友好访问，对推动泛亚铁路的建设起来了积极的作用。而东南亚国家，如越南、泰国、马来西亚等国由于过去长期以来对铁路发展重视不足，电气化铁道的发展严重滞后，仍有部分国家的牵引供电系统仍采用1.5kV直流牵引供电系统，而马来西亚采用25kV/50Hz牵引供电系统。 同时，随着我国城市轨道交流的迅猛发展，特别是城市地铁的快速发展，电力牵引以其高效、快捷、节能的特点正在广泛地应用于城市轨道交流领域，从单一线路到多条线路和，从城市内部到城际之间，从单一的地铁系统到地下-地面-高架相结合的多元化牵引系统。由于我国铁路电力机车牵引供电系统与城市轨道交流车辆牵引供电系统大都采用各自独立的供电制式，电压等级和电流制均不同:电力机车采用25kV/50Hz牵引供电，城市轨道交流车辆采用1.5kV直流供电制式，因此，研制适用于不同供电制式的电力机车牵引变压器和牵引供电系统能够降低电力机车牵引与城轨交流牵引综合变电站的投资成本，对实现电力机车和城市轨道车辆功能复用具有重要意义。 为了满足多种牵引供电制式下，电力机车跨国或跨区域的轨道客运和货运的需求，跨国或跨区域电力机车必须能够满足在多种牵引供电制式下工作。由于受到电力机车车载牵引供电系统安装空间、重量及成本的限制，在同一辆电力机车是不可能采用多个独立的牵引传动系统。 传统的单一车载牵引系统或多流制牵引系统均先采用常规工频变压器来降低输入电压，常规的工频变压器是实现电能传输的最基本部件，其性能优劣对供电系统的可靠性和电能的质量具有重大影响。目前，国内外牵引传动系统中多采用强迫油冷单相牵引变压器，其主要缺点是体积大、设备笨重，矿物油引起环境污染问题且不易维护，铁心饱和时造成电压电流的波形畸变而产生谐波，负载波动对网侧产生影响，噪声大等等。因此传统的单一牵引传动系统或多流制牵引传动系统会因采用工频牵引变压器而存在上述各种问题。因此，研制新型多流制电力机车牵引传动系统对推动我国铁路牵引供电系统与城市轨道交流车辆牵引传动系统的融合、电力机车供电制式的多元化及向国际市场推广我国的高铁技术具有重要的工程和理论价值。
技术实现思路
本专利技术提供了，为了克服上述现有技术中牵引传动系统体积大、设备笨重，矿物油引起环境污染问题且不易维护，铁心饱和时造成电压电流的波形畸变而产生谐波，负载波动对网侧产生影响，噪声大的问题。 一种基于全功率器件的多流制牵引传动系统，包括全功率器件和交流电感1、受电弓2、牵引供电接触网3、牵引电机13及轮轨14，所述全功率器件包括输入级、中间隔离级以及输出级； 所述输入级由η级H桥型功率变换输入模块串联级联，每一级H桥型功率变换输入模块包括H桥型整流器4、半桥逆变器6及第一谐振电容7 ; 所述中间隔离级为具有η级输入绕组和m级输出绕组的中频或高频变压器； 所述输出级包括m级H桥型功率变换输出模块，每一级H桥型功率变换输出模块包括第二谐振电容9、半桥整流器10及三相逆变器12 ； 所述受电弓2连接于牵引供电接触网3上，所述η级H桥型功率变换输入模块串联级联是指相邻两级的H桥型整流器4的交流端串联，其中，所述输入级第一级H桥型功率变换输入模块中的H桥型整流器4的一个交流端串联一支交流电感1，另一交流端与输入级下一级的H桥型整流器4的一个交流端相连，输入级第η级H桥型功率变换输入模块的H桥型整流器4的另一交流端与所述轮轨14相连； 所述H桥型功率变换输入模块中，所述H桥型整流器4的直流输出侧与所述半桥逆变器6的输入端并联，所述半桥逆变器6的输出端与所述第一谐振电容7串联后，再与中间隔离级的一组输入绕组联接； 所述中间隔离级的每级输出绕组经过第二谐振电容9连接所述H桥型功率变换输出模块中的半桥整流器10的输入端，所述半桥整流器10的输出端与所述三相逆变器12的输入端并联，所述三相逆变器12的输出端与牵引电机13相连； 所述中间隔离级中第一级输入绕组的首端GAl与受电弓2之间设有第一连接单元15，所述中间隔离级中每一级输入绕组的尾端与下一级输入绕组的首端之间通过第二连接单元19依次串联，其中，所述中间隔离级中第η级输入绕组的尾端与输出级中第一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器1输出端的一端A点之间设有第三连接单元20，所述输出级第一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器10输出端的另一端B点与轮轨之间设有第四连接单元21 ； 所述中间隔离级中每一级输入绕组的首端与所述第一谐振电容7之间设有第五连接单元16，所述中间隔离级中每一级输入绕组的尾端与所述半桥逆变器6的一个输出端之间设有第六连接单元17 ; 所述交流电感I与受电弓之间设有第八连接单元24，所述第η级AC/DC整流器的一个输入端还与轮轨之间设有第十连接单元22 ; 所述输出级中每一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器10的输出端的一端A点与输出级中下一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器10的输出端的一端A点之间设有第十一连接单元25，所述输本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于全功率器件的多流制牵引传动系统，其特征在于，包括全功率器件和交流电感(1)、受电弓(2)、牵引供电接触网(3)、牵引电机(13)及轮轨(14)，所述全功率器件包括输入级、中间隔离级以及输出级；所述输入级由n级H桥型功率变换输入模块串联级联，每一级H桥型功率变换输入模块包括H桥型整流器(4)、半桥逆变器(6)及第一谐振电容(7)；所述中间隔离级为具有n级输入绕组和m级输出绕组的中频或高频变压器；所述输出级包括m级H桥型功率变换输出模块，每一级H桥型功率变换输出模块包括第二谐振电容(9)、半桥整流器(10)及三相逆变器(12)；所述受电弓(2)连接于牵引供电接触网(3)上，所述n级H桥型功率变换输入模块串联级联是指相邻两级的H桥型整流器(4)的交流端串联，其中，所述输入级第一级H桥型功率变换输入模块中的H桥型整流器(4)的一个交流端串联一支交流电感(1)，另一交流端与输入级下一级的H桥型整流器(4)的一个交流端相连，输入级第n级H桥型功率变换输入模块的H桥型整流器(4)的另一交流端与所述轮轨(14)相连；所述H桥型功率变换输入模块中，所述H桥型整流器(4)的直流输出侧与所述半桥逆变器(6)的输入端并联，所述半桥逆变器(6)的输出端与所述第一谐振电容(7)串联后，再与中间隔离级的一组输入绕组联接；所述中间隔离级的每级输出绕组经过第二谐振电容(9)连接所述H桥型功率变换输出模块中的半桥整流器(10)的输入端，所述半桥整流器(10)的输出端与所述三相逆变器(12)的输入端并联，所述三相逆变器(12)的输出端与牵引电机(13)相连；所述中间隔离级中第一级输入绕组的首端GA1与受电弓(2)之间设有第一连接单元(15)，所述中间隔离级中每一级输入绕组的尾端与下一级输入绕组的首端之间通过第二连接单元(19)依次串联，其中，所述中间隔离级中第n级输入绕组的尾端与输出级中第一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器(10)输出端的一端A点之间设有第三连接单元(20)，所述输出级第一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器(10)输出端的另一端B点与轮轨之间设有第四连接单元(21)；所述中间隔离级中每一级输入绕组的首端与所述第一谐振电容(7)之间设有第五连接单元(16)，所述中间隔离级中每一级输入绕组的尾端与所述半桥逆变器(6)的一个输出端之间设有第六连接单元(17)；所述交流电感(1)与受电弓之间设有第八连接单元(24)，所述第n级AC/DC整流器的一个输入端还与轮轨之间设有第十连接单元(22)；所述输出级中每一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器(10)的输出端的一端A点与输出级中下一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器(10)的输出端的一端A点之间设有第十一连接单元(25)，所述输出级中每一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器(10)的输出端的另一端B点与输出级中下一级H桥型功率变换输出模块的半桥整流器(10)的输出端的另一端B点之间设有第十二连接单元(26)。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许加柱，董欣晓，罗隆福，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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