CN104811022A - 辅助变流器和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助变流器和车辆，其中辅助变流器包括：直流电源、逆变器、第一滤波器、变压器、第二滤波器；逆变器与直流电源电连接，用于对直流电源输出的直流电压进行逆变，得到交流电压；第一滤波器与逆变器电连接，用于对逆变器输出的交流电压进行滤波；变压器与第一滤波器电连接，用于对第一滤波器输出的电压进行电压变换；第二滤波器与变压器电连接，用于对变压器输出的电压进行滤波，从而使辅助变流器具备电磁兼容性，保证辅助变流器提供品质优良的电源给用电负载设备，为用电负载设备的正常运行提供了可靠的保障。

Description

辅助变流器和车辆

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种辅助变流器和车辆。

背景技术

随着轨道交通研发、制造业的快速发展，轨道交通所依赖的辅助变流器也不断向高性能、高可靠性方向发展。

通常辅助变流器必须以较高的频率进行高电压、大电流的开关转换，电压、电流的变化率都很大，这就导致一方面，由于大功率半导体器件的非线性，势必会在电流中产生谐波；另一方面，大的电压、电流的变化率，也会产生很强的电磁干扰，如果列车车辆的屏蔽、接地或滤波能力较差，不可避免会产生电磁干扰，不但影响周边的电磁环境，而且可能影响轨道上或轨道旁的轨道电路，干扰轨道通信信号，对列车的安全运行构成严重威胁。另外，由于列车空间有限，强弱电不能完全分开，还有可能造成列车本身故障频发，严重影响可靠性。因此，设计具有集成电磁兼容滤波的辅助变流器具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提供一种辅助变流器和车辆，用于解决现有技术中谐波对通讯设备、电子设备造成的电磁干扰，使辅助变流器具备电磁兼容性，保证辅助变流器提供品质优良的电源给用电负载设备，为用电负载设备的正常运行提供了可靠的保障。

本发明的第一个方面是提供一种辅助变流器，包括：

直流电源、逆变器、第一滤波器、变压器、第二滤波器；

所述逆变器与所述直流电源电连接，用于对所述直流电源输出的直流电压进行逆变，得到交流电压；

所述第一滤波器与所述逆变器电连接，用于对所述逆变器输出的所述交流电压进行滤波；

所述变压器与所述第一滤波器电连接，用于对所述第一滤波器输出的电压进行电压变换；

所述第二滤波器与所述变压器电连接，用于对所述变压器输出的电压进行滤波。

本发明的另一个方面提供一种车辆，包括：如上所述的辅助变流器。

本发明中，通过在辅助变流器中设置多个滤波器，将第一滤波器设置在逆变器之后变压器之前，使得滤波器能够对逆变器输出的高压电压进行滤波，由于逆变器输出的功率一定，对逆变器输出的高压电压进行滤波，能够降低电抗器的损耗，减小电抗器的散热量，提高辅助变流器的输出功率；将第二滤波器设置在变压器之后，可以有效滤除高频谐波，使辅助变流器具备电磁兼容性，保证辅助变流器提供品质优良的电源给用电负载设备，为用电负载设备的正常运行提供了可靠的保障。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的辅助变流器的电路示意图；

图2为本发明实施例二提供的第二滤波器的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的辅助变流器的电路示意图，如图1所示，包括：直流电源1、逆变器2、第一滤波器3、变压器4、第二滤波器5。

其中，逆变器2与直流电源1电连接，用于对直流电源1输出的直流电压进行逆变，得到交流电压。第一滤波器3与逆变器2电连接，用于对逆变器2输出的交流电压进行滤波，滤除三相交流电中的中低频谐波，得到品质较好的正弦交流电。变压器4与第一滤波器3电连接，用于对第一滤波器3输出的电压进行电压变换，例如：电压增高或电压降低。第二滤波器5与变压器4电连接，用于对变压器4输出的电压进行滤波，滤除三相交流电中的高频谐波，得到品质优良的电源供给负载6。

本发明提供的辅助变流器，通过将逆变器与直流电源电连接，对直流电源输出的直流电压进行逆变；将第一滤波器与逆变器电连接，对逆变器输出的交流电压进行一次滤波；变压器与第一滤波器电连接，对第一滤波器输出的电压进行电压变换；再通过将第二滤波器与变压器电连接，对变压器输出的电压进行二次滤波，从而通过在辅助变流器中分别设置第一滤波器、第二滤波器，使辅助变流器具备电磁兼容性，对逆变器输出的高压电压进行滤波，滤除高中低各个频段的谐波干扰，进而提高辅助变流器的输出功率，保证辅助变流器提供品质优良的电源给用电负载设备，为用电负载设备的正常运行提供了可靠的保障。

在上述实施例一的基础上，进一步地，第一滤波器3包括依次连接的：单相电抗器组31和三相电容器32；其中，单相电抗器组31包括：三个单相电抗器；三个单相电抗器分别接于三相交流电的L1相线、L2相线、L3相线内；三相电容器32呈三角形连接(三角形连接为：三个电容器的首尾依次连接，并在首尾连接端引出接线端子，与三相电源的三个相线分别连接)，且三相电容器32的三个接线端子分别接入L1相线、L2相线、L3相线内。此外，第一滤波器3中的单相电抗器组31和变压器4可以单独放置，以减小噪音，且便于对单相电抗器组31和变压器4进行通风降温。

优选的，逆变器2用于将直流电源1输出的4000v直流电压逆变为2000v交流电压。变压器4为降压变压器，用于将逆变器2输出的2000v交流电压降到380v，50Hz的交流电压提供给电力机车上的负载6。其中，逆变器2与变压器4之间的单相电抗器组31的每个单相电抗器的电感值优选为10mH，以使第一滤波器3的输出电压的谐振频率保持在一个比较小的范围，同时滤去逆变器2产生的电压波形中的谐波分量。此外，第一滤波器可以为LC滤波器、RC滤波器或者有源滤波器。

图2为本发明实施例二提供的第二滤波器的电路示意图，如图2所示，其中，第二滤波器5可以为EMI滤波器；EMI滤波器是一种由电感和电容组成的低通滤波器，它能让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。其中，EMI滤波器包括依次连接的：第一电容组51、第一耦合电感组52、第二电容组53、第二耦合电感组54、第三电容组55；

其中，第一电容组51包括三个第一电容511，三个第一电容511分别接于三相交流电的L1相线与中性线N之间、L2相线与中性线N之间、L3相线与中性线N之间；

第一耦合电感组52包括四个第一电感521，四个第一电感521分别接于三相交流电的L1相线、L2相线、L3相线、中性线N内；

第二电容组53包括三个第二电容531，三个第二电容531分别接于三相交流电的L1相线与中性线N之间、L2相线与中性线N之间、L3相线与中性线N之间；第二电容组53还包括三个第一电阻532，三个第一电阻532分别与三个第二电容531并联；

第二耦合电感组54包括四个第二电感541，四个第二电感541分别接于三相交流电的L1相线、L2相线、L3相线、中性线N内；

第三电容组55包括三个第三电容551，三个第三电容551分别接于三相交流电的L1相线与中性线N之间、L2相线与中性线N之间、L3相线与中性线N之间；第三电容组55还包括三个第二电阻552，三个第二电阻552分别与三个第三电容551并联；

还包括：第一共模电容533，第一共模电容533位于第一耦合电感组52和第二耦合电感组54之间，且接于三相交流电的中性线N与地线PE之间；第二共模电容553，第二共模电容553位于第二耦合电感组54之后，且接于三相交流电的中性线N与地线PE之间；第三电阻534，第三电阻534与第一共模电容533并联；第四电阻554，第四电阻554与第二共模电容553并联。

优选的，第一电容511为5μF；第一电感521为5μH；第二电容531为10μF；第二电感541为5μH；第三电容551为5μF；第一电阻532为1MΩ；第二电阻552为1MΩ；第三电阻534为700kΩ；第四电阻554为700kΩ；第一共模电容533为1μF；第二共模电容553为4μF。

三相交流电经过该EMI滤波器内一系列电容、电感、电阻所形成的电容-电感-电容-电感-电容，即C-L-C-L-C的电路结构，并通过具体的器件参数形成了逐级滤掉谐波分量的滤波器，具有良好的滤波效果。且该EMI滤波器采用集成一体化的形式，对比散件安装，具有接线方便、拆装维护方便和节省空间的优点。

本发明中还保护一种车辆，包括如上实施例中的辅助变流器。应用上述辅助变流器的车辆具体可以为350公里标准动车组。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种辅助变流器，其特征在于，包括：

直流电源、逆变器、第一滤波器、变压器、第二滤波器；

所述逆变器与所述直流电源电连接，用于对所述直流电源输出的直流电压进行逆变，得到交流电压；

所述第一滤波器与所述逆变器电连接，用于对所述逆变器输出的所述交流电压进行滤波；

所述变压器与所述第一滤波器电连接，用于对所述第一滤波器输出的电压进行电压变换；

所述第二滤波器与所述变压器电连接，用于对所述变压器输出的电压进行滤波。

2.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述第一滤波器包括依次连接的：单相电抗器组和三相电容器；其中，所述单相电抗器组包括：三个单相电抗器；所述三个单相电抗器分别接于三相交流电的L1相线、L2相线、L3相线内；所述三相电容器呈三角形连接，且所述三相电容器的三个接线端子分别接入L1相线、L2相线、L3相线内。

3.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述第二滤波器为EMI滤波器；所述EMI滤波器包括依次连接的：第一电容组、第一耦合电感组、第二电容组、第二耦合电感组、第三电容组；

其中，所述第一电容组包括三个第一电容，三个第一电容分别接于三相交流电的L1相线与中性线之间、L2相线与中性线之间、L3相线与中性线之间；

所述第一耦合电感组包括四个第一电感，所述四个第一电感分别接于三相交流电的L1相线、L2相线、L3相线、中性线内；

所述第二电容组包括三个第二电容，三个第二电容分别接于三相交流电的L1相线与中性线之间、L2相线与中性线之间、L3相线与中性线之间；所述第二电容组还包括三个第一电阻，所述三个第一电阻分别与所述三个第二电容并联；

所述第二耦合电感组包括四个第二电感，所述四个第二电感分别接于三相交流电的L1相线、L2相线、L3相线、中性线内；

所述第三电容组包括三个第三电容，三个第三电容分别接于三相交流电的L1相线与中性线之间、L2相线与中性线之间、L3相线与中性线之间；所述第三电容组还包括三个第二电阻，所述三个第二电阻分别与所述三个第三电容并联；

还包括：第一共模电容，所述第一共模电容位于所述第一耦合电感组和第二耦合电感组之间，且接于三相交流电的中性线与地线之间；第二共模电容，所述第二共模电容位于所述第二耦合电感组之后，且接于三相交流电的中性线与地线之间；第三电阻，所述第三电阻与所述第一共模电容并联；第四电阻，所述第四电阻与所述第二共模电容并联。

4.根据权利要求3所述的辅助变流器，其特征在于，所述第一电容为5μF；所述第一电感为5μH；所述第二电容为10μF；所述第二电感为5μH；所述第三电容为5μF；所述第一电阻为1MΩ；所述第二电阻为1MΩ；所述第三电阻为700kΩ；所述第四电阻为700kΩ；第一共模电容为1μF；第二共模电容为4μF。

5.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述变压器为降压变压器，用于将所述逆变器输出的2000v交流电压降到380v。

6.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述逆变器用于将所述直流电源输出的4000v直流电压逆变为2000v交流电压。

7.根据权利要求2所述的辅助变流器，其特征在于，所述单相电抗器组的每个单相电抗器的电感值为10mH。

8.根据权利要求1所述的辅助变流器，其特征在于，所述第一滤波器为LC滤波器、RC滤波器或者有源滤波器。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的辅助变流器。