CN105763083A - 具有两个逆变器的头端电力模块 - Google Patents

具有两个逆变器的头端电力模块 Download PDF

Info

Publication number
CN105763083A
CN105763083A CN201511003586.8A CN201511003586A CN105763083A CN 105763083 A CN105763083 A CN 105763083A CN 201511003586 A CN201511003586 A CN 201511003586A CN 105763083 A CN105763083 A CN 105763083A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
electric power
inversion
inversion electric
operation phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201511003586.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105763083B (zh
Inventor
M·M·贾拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Progress Rail Locomotive Inc
Original Assignee
Electro Motive Diesel Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electro Motive Diesel Inc filed Critical Electro Motive Diesel Inc
Publication of CN105763083A publication Critical patent/CN105763083A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105763083B publication Critical patent/CN105763083B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H02K11/028—Suppressors associated with the rotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/32—Control or regulation of multiple-unit electrically-propelled vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/15—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with additional electric power supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/526—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本公开涉及用于为机器发电的方法。该方法可包括在第一位置处逆变公共电力并输出第一逆变电力。该方法可进一步包括在第二位置处逆变公共电力，输出第二逆变电力并将第二逆变电力的运行相位移位以使得第一逆变电力和第二逆变电力同相。该方法可进一步包括将第一逆变电力传递到变压器，将第二逆变电力传递到变压器以及将第一逆变电力和第二逆变电力转换成变压电力。

Description

具有两个逆变器的头端电力模块
技术领域
本公开一般涉及头端电力模块，更特别地涉及具有两个逆变器的头端电力模块。
背景技术
客运列车机车包括用于产生电力的头端电力模块，该电力用于列车上诸如照明、120V供电和其它电需求的辅助需求。通常位于机车前面或列车“头部”的头端电力模块经常装备有至少一个内燃机以驱动一个或多个发电机。某些头端电力模块包括一个或多个电力逆变器以将来自发电机的变化的输入DC链接电压(DClinkvoltage)逆变为恒定输出AC电压。为了产生恒定电力以供应辅助需求，发电机通常一直以高转速(RPM)(通常是最高运行速度)运行。当列车停靠在车站时，以最高速度运行发电机可能声音很大并且可能消耗很大量燃料。
在由Ahmad于2008年6月10日提交的美国专利号7,385,372(“’372专利”)中描述了用于转换AC电力的系统的一个示例。’372专利描述了包括两个并联布置以从两个整流器接收DC电力的逆变器的系统。两个逆变器向一个或多个牵引电动机和辅助设备提供电力。通过使用两个逆变器，发电机可以以低速运行。
虽然’372专利可提供降低的发电机速度，但是它可能仍然不是最优。特别地，’372专利的系统可能难以控制。为了降低发动机的运行速度，两个电力逆变器必须以并联配置。然而因为难以控制两个并联配置的逆变器，所以可能在较低速度的两个电力逆变器的同步是次优的。特别是由于运行中变化的发电机速度，当一起受控时两个变换器的输出难以同步。在没有电力逆变器的同步独立控制的情况下，相关谐波含量可能会不必要地高。
本公开的头端电力模块解决以上阐述的一个或多个问题和/或在现有技术中的其它问题。
发明内容
在一方面，本公开涉及机器的头端电力模块。电力模块可包括第一电力逆变器和第二电力逆变器。模块可同样包括第一控制器，其连接到第一电力逆变器并被配置成选择性地移位第一电力逆变器的运行相位。模块可进一步包括连接到第二电力逆变器和变压器的第二控制器。变压器可包括连接到第一电力逆变器的第一初级绕组和连接到第二电力逆变器的第二初级绕组。
在另一方面，本公开涉及一种用于为机器发电的方法。该方法可包括在第一位置处逆变公共电力并输出第一逆变电力。该方法可进一步包括在第二位置处逆变公共电力，输出第二逆变电力并移位第二逆变电力的运行相位，以使得第一逆变电力和第二逆变电力同相。该方法可进一步包括将第一逆变电力传递到变压器，将第二逆变电力传递到变压器，并将第一逆变电力和第二逆变电力变换成变压电力。
在另一方面，本公开涉及机车的电力模块。该电力模块可包括第一电力逆变器、第二电力逆变器、和连接到第一电力逆变器的第一控制器。第一控制器可被配置成检索第一电力特征并基于第一电力特征选择性地将第一电力逆变器的运行相位移位大约180度。电力模块可同样包括连接到第二电力逆变器的第二控制器。第二控制器可被配置成检索第二电力特征并基于第二电力特征选择性地将第二电力逆变器的运行相位移位大约180度。电力模块可进一步包括变压器，该变压器包括第一初级绕组和第二初级绕组。第一电力逆变器可连接到第一初级绕组并通过第一初级绕组将第一逆变电力传递到变压器。第二电力逆变器可连接到第二初级绕组并将第二逆变电力传递到第二初级绕组。第一线路滤波器可在第一逆变器和变压器之间连接，其中第一线路滤波器被配置成减少来自第一逆变电力的谐波信号成分。第二线路滤波器可在第二逆变器和变压器之间连接，其中第二线路滤波器被配置成减少来自第二逆变电力的谐波信号成分。
附图说明
图1是示例性公开的机车的图解说明；
图2是示例性公开的头端电力模块的图解说明，该头端电力模块可结合图1的机车使用；以及
图3是示出根据示例性公开实施例的头端电力模块运行的流程图。
具体实施方式
图1示出具有多个车轮12，基础平台14和一个或多个头端电力模块(“电力模块”)16的机车10，该多个车轮12被配置成接合轨道13，基础平台14由车轮12支撑，头端电力模块16安装在基础平台14上并被配置成驱动车轮12。任意数量的电力模块16可包括在机车10内并且被运行以产生可传输到用于驱动车轮12的牵引电动机(未示出)的电力，以及提供用于由机车10牵引的客车厢(未示出)的辅助电力服务。在图1中示出的示例性实施例中，机车10包括沿着机车10的长度或行驶方向在基础平台14上对准的单个头端电力模块16。
头端电力模块16可由外壳18至少部分覆盖并且被分成发电机部分20和位于发电机部分20后方的发动机部分22。发电机部分20可容纳由电源26(仅在图2中示出)驱动的发电机24，电源26可容纳在发动机部分22内。
电源26可以是诸如柴油发动机、汽油发动机、或燃烧燃料和气体的混合物以产生机械输入到发电机24的气体燃料动力发动机的内燃机。可预期头端电力模块16可与诸如例如燃料电池的另一类型电源一起使用。
发电机24可连接到电源26。发电机24可以是三相永磁交流磁场型发电机，AC同步发电机，或由电源26机械地驱动以产生电力的开关磁阻发电机。发电机24可被配置成响应于来自电源26的旋转输入产生电力输出。同样可预期发电机24可以是开关磁阻发电机、同步交流发电机、或在现有技术中已知的任何其它合适类型的发电机。发电机24可包括通过任何本领域中已知的方式，诸如例如通过直接机轴连接，经由齿轮传动机构，通过液压回路或以任何其它合适的方式，旋转地连接到电源26的转子(未示出)。当通过电源26在定子(未示出)内旋转转子时，发电机24可被配置成产生电力输出。
动力制动器27可与电力模块16相关联并可包括连接到驱动车轮12的电动机(未示出)的阻力网格/风扇组合。在动力制动事件期间，可将电动机操作为发电机，使用车轮12以施加力矩和产生电力。在将电力通过动力制动器27的阻力网格导引的同时，由车轮12施加的力矩可使机车10慢下来。一个或多个风扇32可用于通过网格吹空气以冷却网格并将热空气排出机车10。
图2描述了示例性公开的头端电力模块16，其可与图1中的机车10结合使用。如图2所示，电源26可连接到发电机24以向逆变器模块28提供电力。逆变器模块28可接收来自发电机24的电力，将电力整流为DC，并向头端电力(HEP)列车线路(trainline)48提供DC电力。
逆变器模块28可包括第一头端电力逆变器34(下文称为“逆变器34”)和第二头端电力逆变器36(下文称为“逆变器36”)。逆变器34和36可连接到第一控制器38和第二控制器40中相应的一个控制器，并通过该相应的控制器被独立控制。逆变器34和36可并联连接，并且每个逆变器可通过分离的线路滤波器44和46连接到变压器42的独立绕组。例如，逆变器34可通过第一初级绕组41连接到变压器42，并且逆变器36可通过第二初级绕组43连接到变压器42。变压器42可向头端电力列车线路48提供电力。
逆变器34和36可从诸如例如第三铁路系统(未示出)、电池(未示出)、氢动力燃料电池(未示出)、超级电容器(未示出)、制动系统(例如动力制动器27)和/或一个或多个发电机(例如发电机24)的一个或多个电源接收DC电力。电力逆变器34和36可整流到三相480Vac输出的电力。可向HEP列车线路48提供三相输出。逆变器34和36每个可以是单向或双向牵引逆变器。电力逆变器34和36每个可包括一个或多个固态器件，该固态器件包括一个或多个二极管(未示出)，一个或多个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)(未示出)和/或一个或多个DC总线电容器(未示出)。
控制器38和40可分别与逆变器34和36通信。控制器38和40同样可直接相互连接，并可发送、接收和/或检索诸如例如一个或多个与每个控制器所连接的逆变器相关联的电力特征的信息。控制器38和40中的每一个可被配置成独立控制其所连接的逆变器。控制器38和40可在单个微处理器或多个微处理器中体现并可被集成到逆变器34和36中的相应一个中。许多商用微处理器可适合于执行控制器38和40的功能。例如，控制器38和40可以是现场可编程门阵列(FPGA)。应了解控制器38和40可容易地在能够控制许多机车功能的通用机车微处理器中体现。
控制器38和40每个可包括任何用于存储和比较信息并控制机车10的操作参数的装置，诸如内存、一个或多个数据存储设备或任何其它可用于运行程序的部件。此外，虽然通常可将本公开的信号方式描述为存储在内存中，但是本领域的技术人员将理解这些信号方式可存储在各种计算机相关的产品或计算机可读介质或从中读取，诸如计算机芯片和包括硬盘、软盘、光学媒体、CD-ROM或者RAM或ROM的其它形式的二级存储设备。包括电源电路、信号调节电路、螺线管驱动器电路、通信电路和其它合适电路的各种其它已知电路可与控制器38和40相关联。
线路滤波器44和46可分别从逆变器34和36接收AC电力。线路滤波器44和46可以是被配置成过滤每个逆变器34和36的电力输出中的三相中的每一相的电感器-电容器(LC)类型滤波器。线路滤波器44和46的目的可以是减少逆变器34和36的输出的AC电压的总谐波失真。信号的总谐波失真或THD是出现的谐波失真的度量并被定义为所有谐波成分的电力总和与基本频率电力的比值。THD用于表征电力系统的电力质量。线路滤波器44可从逆变器34接收AC电力，从三相AC信号移除谐波含量，并连接到变压器42的第一初级绕组41。线路滤波器46可从逆变器36接收AC电力，从三相AC信号中移除谐波含量，并连接到变压器42的第二初级绕组43。
变压器42可以是两个初级Δ-Δ-Y类型三相变压器。变压器42的目的可以是对HEP列车线路48提供绝缘并逐步将线路滤波器44和46的输出降低到稳定且有用的电压。例如，变压器42可从滤波器44和46接收电力输出并使电压逐步达到大约480Vac。
在随后的段落中将进一步讨论图3以更好地示出所公开的系统及其运行。
工业适用性
虽然公开的电力模块可应用于需要产生高质量(低谐波失真)AC电力的不同机器，但是所公开的电力模块可找到移动机器(诸如通常以变化的电动机速度运行的机车)的特定适用性。在以更低的总体发动机速度运行的同时，公开的电力模块可提供具有低谐波失真的电力。
根据图3示出的一方面，所公开的系统可提供用于为机器10发电的方法50。方法50可包括在第一位置处(例如在逆变器34处)从一个或多个DC电源(例如：从发电机24)接收公共DC电力，并将公共DC电力逆变为第一逆变电力(步骤52)。方法可同样包括在第二位置处(例如在逆变器36处)从一个或多个DC电源同时接收公共DC电力，并将公共DC电力逆变为第二逆变电力(步骤54)。因为逆变器34和逆变器36可以并联配置并且公共DC电力可并联逆变，所以可将从发电机24接收的DC电力认为是“公共电力”。
在步骤56，头端电力模块16可将第一逆变电力和第二逆变电力中的一个或多个的运行相位移位。更特别地，控制器38可确定第一逆变电力的一个或多个电力特征。电力特征例如可以是电压、电流、温度、总谐波失真(THD)和/或与由逆变器34输出的第一逆变电力相关联的其它特征。可连接到并控制逆变器36的控制器40可在第一位置处监测电力特征，并基于电力特征选择性地调节第二逆变电力的电压。基于所监测的电力特征，控制器40可引导逆变器36调节第二逆变电力和/或电流以匹配第一逆变电力的电压。
控制器40可同样检索来自控制器34的其它电力特征，例如第一逆变电力的基本频率。控制器40可直接连接到控制器38并通过查询控制器38的处理器来检索电力特征。具有两个并联连接的电力逆变器的系统可受益于在第二逆变器处同步电力以匹配第一逆变器的基本频率，并将第二逆变器的运行相位移位(更特别地，移位第二逆变电力的相位)。一方面，因为更低的谐波含量，可提高由头端电力模块16产生的电力的总体质量。根据一方面，在步骤56，可将第二逆变电力的运行相位同步到第一逆变电力的运行相位，并从第一逆变电力的运行相位移位大约180度。通过移位第二逆变电力的运行相位，可减少谐波含量(例如THD)。
在步骤58，头端电力模块16可将第一逆变电力传递到第一变压器部分。更特别地，头端电力模块16可通过线路滤波器44传递第一逆变电力，在将第一逆变电力传递到第一变压器部分之前，线路滤波器44可从第一逆变电力移除谐波成分。通过移除谐波成分，线路滤波器44可减少任何存在于第一逆变电力中的残余谐波失真。
头端电力模块16可同样将第二逆变电力传递到第二变压器部分(步骤60)。更特别地，头端电力模块16可通过线路滤波器46传递第一逆变电力，在将第二逆变电力传递到第二变压器部分之前，线路滤波器46可从第二逆变电力移除谐波成分。通过移除谐波成分，线路滤波器46可减少任何存在于第二逆变电力上的残余谐波失真。虽然步骤58和60被描述成不连续的步骤，但是它们可同时发生。更特别地，逆变器34和逆变器36可基本上相等地共享HEP列车线路48的负载。
在步骤62，头端电力模块16可将在第一变压器部分接收到的第一逆变电力转换，并将在第二变压器部分接收到的第二逆变电力转换。第一变压器部分可以是变压器42的第一初级绕组41，并且第二变压器部分可以是变压器42的第二初级绕组43。变压器42可将第一逆变电力和第二逆变电力转换成三相AC电力。三相AC电力可连接到HEP列车线路48并对列车线路负载供电。
对本领域技术人员将显而易见的是，可对所公开的头端电力模块做出各种修改和变化而不背离本公开的范围。从本文公开的头端电力模块的说明和实现考虑，头端电力模块的其它实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。其旨在仅作为示例考虑说明和示例，其中本公开的真实范围由如下权利要求和它们的等同指示。

Claims (20)

1.一种电力模块，用于机器，包括：
第一电力逆变器；
第二电力逆变器；
第一控制器，其连接到所述第一电力逆变器并被配置成选择性地将所述第一电力逆变器的运行相位移位；
第二控制器，其连接到所述第二电力逆变器；以及
变压器，包括连接到所述第一电力逆变器的第一初级绕组和连接到所述第二电力逆变器的第二初级绕组。
2.根据权利要求1所述的电力模块，其中所述第一电力逆变器与所述第二电力逆变器并联连接。
3.根据权利要求1所述的电力模块，其中所述第一控制器在操作上连接到所述第二控制器并被配置成从所述第二控制器检索电力特征。
4.根据权利要求3所述的电力模块，其中所述第二控制器在操作上连接到所述第一控制器并被配置成从所述第一控制器检索电力特征。
5.根据权利要求4所述的电力模块，其中所述第一控制器被配置成基于所检索的电力特征选择性地将所述第一电力逆变器的运行相位移位。
6.根据权利要求5所述的电力模块，其中所述第二控制器被配置成基于所检索的电力特征选择性地将所述第二电力逆变器的运行相位移位。
7.根据权利要求6所述的电力模块，其中所述第一控制单元被配置成将所述第一电力逆变器的运行相位从所述第二电力逆变器的运行相位移位大约180度。
8.根据权利要求3所述的电力模块，其中所述电力特征指示电压、电流和运行相位中的一个或多个。
9.根据权利要求3所述的电力模块，进一步包括：
在所述第一逆变器和所述变压器之间连接的第一线路滤波器，以及
在所述第二逆变器和所述变压器之间连接的第二线路滤波器。
10.根据权利要求9所述的电力模块，其中所述第一线路滤波器和所述第二线路滤波器被配置成从所述第一和第二逆变器中的每个的电力输出中减少谐波失真。
11.一种方法，用于为机器发电，包括：
在第一位置处逆变公共电力并输出第一逆变电力；
在第二位置处逆变所述公共电力并输出第二逆变电力；
将所述第二逆变电力的运行相位移位以使得所述第一逆变电力和所述第二逆变电力同相；
将所述第一逆变电力传递到变压器；
将所述第二逆变电力传递到所述变压器；以及
将所述第一逆变电力和所述第二逆变电力转换成变压电力。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述第二逆变电力的运行相位移位包括将所述运行相位从所述第一逆变电力的运行相位移位大约180度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述第一位置处逆变所述公共电力并在所述第二位置处逆变所述公共电力包括并联逆变所述公共电力。
14.根据权利要求11所述的方法，其中
传递所述第一逆变电力包括将所述第一逆变电力传递到第一变压器部分；以及
传递所述第二逆变电力包括将所述第二逆变电力传递到第二变压器部分。
15.根据权利要求11所述的方法，其中移位所述第二逆变电力的运行相位包括基于与所述第一位置相关联的电力特征选择性地移位所述运行相位。
16.根据权利要求14所述的方法，其中移位所述第二逆变电力的运行相位包括将所述运行相位从所述第一逆变电力的运行相位移位大约180度。
17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在将所述第一逆变电力传递到所述第一变压器部分之前从所述第一逆变电力移除谐波成分。
18.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在将所述第二逆变电力传递到所述第二变压器部分之前从所述第二逆变电力移除谐波成分。
19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
在所述第一位置处监测电力特征；以及
基于所监测的电力特征选择性地调节所述第二逆变电力的电压。
20.一种电力模块，用于机车，包括：
第一电力逆变器；
第二电力逆变器；
第一控制器，其连接到所述第一电力逆变器并被配置成检索第一电力特征以及基于所述第一电力特征选择性地将所述第一电力逆变器的运行相位移位大约180度；
第二控制器，其连接到所述第二电力逆变器并被配置成检索第二电力特征以及基于所述第二电力特征选择性地将所述第二电力逆变器的运行相位移位大约180度；
变压器，包括第一初级绕组和第二初级绕组，其中：
所述第一电力逆变器连接到所述第一初级绕组并通过所述第一初级绕组将所述第一逆变电力传递到所述变压器；以及
所述第二电力逆变器连接到所述第二初级绕组并将所述第二逆变电力传递到所述第二初级绕组；
第一线路滤波器，其在所述第一逆变器和所述变压器之间连接，其中所述第一线路滤波器被配置成从所述第一逆变电力减少谐波信号成分；以及
第二线路滤波器，其在所述第二逆变器和所述变压器之间连接，其中所述第二线路滤波器被配置成从所述第二逆变电力减少谐波信号成分。
CN201511003586.8A 2014-12-30 2015-12-29 具有两个逆变器的头端电力模块 Active CN105763083B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/586,262 US9991767B2 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Head end power module having two inverters
US14/586262 2014-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105763083A true CN105763083A (zh) 2016-07-13
CN105763083B CN105763083B (zh) 2020-11-27

Family

ID=56165466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511003586.8A Active CN105763083B (zh) 2014-12-30 2015-12-29 具有两个逆变器的头端电力模块

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9991767B2 (zh)
CN (1) CN105763083B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI624138B (zh) * 2017-03-23 2018-05-11 Stacked inverter

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10974607B2 (en) * 2017-07-07 2021-04-13 Transportation Ip Holdings, Llc Power system and associated system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5142468A (en) * 1991-05-16 1992-08-25 General Atomics Power conditioning system for use with two PWM inverters and at least one other load
CN101071975A (zh) * 2007-04-06 2007-11-14 华中科技大学 双三电平移相型高压大功率变频器
CN201878014U (zh) * 2010-12-14 2011-06-22 东莞市冠佳电子设备有限公司 一种老化测试用回馈负载节能电路
CN102142690A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 西门子公司 用于控制功率转换的电流控制器设备和向量控制方法
US20120119583A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Allfather Lars P Combined dc power source and battery power converter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE502191C2 (sv) 1993-09-30 1995-09-11 Asea Brown Boveri Förfarande och anordning för kompensering av bortfall av en växelriktare
AU2005273975A1 (en) 2004-08-09 2006-02-23 Railpower Technologies Corp. Regenerative braking methods for a hybrid locomotive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5142468A (en) * 1991-05-16 1992-08-25 General Atomics Power conditioning system for use with two PWM inverters and at least one other load
CN101071975A (zh) * 2007-04-06 2007-11-14 华中科技大学 双三电平移相型高压大功率变频器
CN102142690A (zh) * 2010-01-28 2011-08-03 西门子公司 用于控制功率转换的电流控制器设备和向量控制方法
US20120119583A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-17 Allfather Lars P Combined dc power source and battery power converter
CN201878014U (zh) * 2010-12-14 2011-06-22 东莞市冠佳电子设备有限公司 一种老化测试用回馈负载节能电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI624138B (zh) * 2017-03-23 2018-05-11 Stacked inverter

Also Published As

Publication number Publication date
CN105763083B (zh) 2020-11-27
US20160190969A1 (en) 2016-06-30
US9991767B2 (en) 2018-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8310180B2 (en) Electric powertrain system having bidirectional DC generator
JP5918788B2 (ja) 鉄道車両用駆動システムおよびこれを搭載した編成列車
JP5295470B1 (ja) 電気車の推進制御装置およびその制御方法
Wang et al. A novel energy management strategy of onboard supercapacitor for subway applications with permanent-magnet traction system
AU2011325855B2 (en) AC drive system for a vehicle
US7100717B2 (en) Integrated electric power take-off system
CN101500842A (zh) 柴油电力驱动系统
CN110834550A (zh) 车辆交流电传动系统
JP5128705B2 (ja) 車両システム制御装置
US20170349050A1 (en) Vehicle power sharing and grid connection system for electric motors and drives
CN103978902A (zh) 一种ss3型电力机车辅助变流系统
JP2004364352A (ja) 電動機とその駆動方法及び自動車
AU2013231166B2 (en) Systems and methods for distributing power in a vehicle
CN105763083A (zh) 具有两个逆变器的头端电力模块
CN105730238A (zh) 头端电力模块控制系统
CN204488519U (zh) 一种ss3型电力机车辅助变流系统
CN104113175A (zh) 矿用电动自卸车无刷同步发电机及矿用电动自卸车
JP2011142701A (ja) 編成車両の制御方法及び制御装置
EP3560096B1 (en) Hybrid drive system for traction vehicle
EP3558744B1 (en) Hybrid drive system for a traction vehicle
JP2015167448A (ja) 車両用モータ装置
JP6570779B1 (ja) 電動移動体
JP7019056B2 (ja) 駆動制御装置および駆動制御方法、当該駆動制御装置を搭載する鉄道車両
Grebennikov et al. Reactive inductor machines on transport
CN103231644B (zh) 无发电机逆变器的串联式混合电驱动系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Illinois State

Applicant after: Forward track locomotive company

Address before: Illinois State

Applicant before: ELECTRO-MOTIVE DIESEL, INC.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant