CN114123808A - 一种单三相兼容交直交牵引变流器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单三相兼容交直交牵引变流器，包括若干整流侧功率管桥臂，还包括通过整流侧电感和转换开关与相应整流侧功率管桥臂连接的三个整流侧输入端，通过改变转换开关的分合状态，使得所述交直交牵引变流器的整流侧可以兼容外部三相电输入，也可以兼容外部单相电输入；外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行。本发明可以兼容三相交流输入和单相交流输入，适用范围广，并且不需要在三相输入端之外再另设单相输入端，接线简单。

Description

一种单三相兼容交直交牵引变流器
技术领域
本发明涉及变流器领域，具体涉及一种单三相兼容交直交牵引变流器。
背景技术
现行地铁、轻轨等轨道交通牵引供电几乎都采用直流1500V制式。直流制式具有无分相供电和列车运行顺畅等优点，但是由于有约占牵引能耗30％到50％的再生能量难以直接或经济利用，需增设昂贵的逆变或储能设备，同时还存在逆变装置或储能装置拒动而列车再生制动失灵转向空气制动威胁行车安全的隐患，还有，存在的杂散电流对周边的金属管道、建筑物中的钢结构等产生电化学腐蚀，且杂散电流至今未得到根治，危害广泛、长远。
于是，在更高速度和更大运量的需求下，一些特大城市的轨道交通目前除了直流制式，只有转向选择干线铁路的单相工频交流25kV制式，其优点是供电能力强，系统结构简单，缺点则是车载变压器重量大、体积大，占用动车的宝贵空间，增加轴重，影响客运效率。
目前，轨道交通技术领域中的交流牵引供电多采用单相工频交流供电，但是，在供电容量(能力)相同情况下，三相发电机、电动机、变压器、输电线都较单相同类元件的制造和建造更节省材料，而且构造简单，性能优良，并且三相电功率的瞬时值保持恒定不变，对此，发明人所在团队提出过一种地面三相牵引供电和车载三相供电系统(参见：一种三相牵引供电系统ZL201721675432.8)，为了解决车载三相供电传动与单相供电传动的兼容问题，发明人所在团队提出了“一种动车供电传动系统、交直交牵引变流器及其控制方法”，这些技术方案首先克服了现有直流1500V制式的缺点，也克服了单相工频交流25kV制式存在的缺点，实现了三相与单相车载供电(牵引传动)系统的兼容与通用以及对地面三相和单相牵引供电方式的兼容。
现在需要解决的技术问题是，在实现三相与单相车载供电(牵引传动)系统兼容时，如何解决车载交直交牵引变流器的单相与三相输入兼容的最佳结构与转换问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种一种单三相兼容交直交牵引变流器，通过设置变流器整流侧结构和输入端转换开关，并通过转换开关的闭合与断开，完成单相和三相的最佳兼容，具体是：在三相交流输入模式下，三个整流侧输入端构成整流侧三相输入端，此时变流器整流侧工作在三相整流模式下并按三相整流电路运行；在单相交流输入模式下，三个整流侧输入端中的两个整流侧输入端短接后与另一个整流侧输入端构成整流侧单相输入端，此时变流器整流侧工作在单相整流模式下并按单相整流电路运行。
为实现上述技术目的，具体技术手段如下：
一种单三相兼容交直交牵引变流器，包括若干整流侧功率管桥臂，还包括通过整流侧电感和转换开关与相应整流侧功率管桥臂连接的三个整流侧输入端，通过改变转换开关的分合状态，使得所述交直交牵引变流器的整流侧可以兼容外部三相电输入，也可以兼容外部单相电输入；外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行。
进一步地，外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行且每一条整流侧功率管桥臂电流能力相同，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行且每一条整流功率管桥臂电流能力相同。
进一步地，包括并接于正极直流母线BUS1+和负极直流母线BUS1-之间的整流侧功率管桥臂LBA11、整流侧功率管桥臂LBA12、整流侧功率管桥臂LBB11、整流侧功率管桥臂LBB12、整流侧功率管桥臂LBC11和整流侧功率管桥臂LBC12，其中：
整流侧功率管桥臂LBA11、整流侧功率管桥臂LBA12、整流侧功率管桥臂LBB11、整流侧功率管桥臂LBB12、整流侧功率管桥臂LBC11、整流侧功率管桥臂LBC12分别设置有交流端点a11、交流端点a12、交流端点b11、交流端点b12、交流端点c11、交流端点c12，交流端点a11、交流端点a12、交流端点b11、交流端点b12、交流端点c11、交流端点c12分别与整流侧电感INA11、整流侧电感INA12、整流侧电感INB11、整流侧电感INB12、整流侧电感INC11、整流侧电感INC12的一端连接，整流侧电感INA11和整流侧电感INA12的另一端短接后作为整流侧第一输入端A11，整流侧电感INC11和整流侧电感INC12的另一端短接后作为整流侧第三输入端A13，整流侧电感INB11的另一端与转换开关K12的一端连接，整流侧电感INB12的另一端与转换开关K13的一端连接，转换开关K12的另一端和转换开关K13的另一端短接后作为整流侧第二输入端A12，整流侧电感INA12相对连接整流侧功率管桥臂LBA12的另一端与整流侧电感INB11相对连接整流侧功率管桥臂LBB11的另一端之间并联有转换开关K11，整流侧电感INB12相对连接整流侧功率管桥臂LBB12的另一端与整流侧电感INC11相对连接整流侧功率管桥臂LBC11的另一端之间并联有转换开关K14。
进一步地，当转换开关K11和转换开关K14断开，转换开关K12和转换开关K13闭合，则所述整流侧第一输入端A11、整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13构成整流侧三相输入端；当转换开关K11、转换开关K12、转换开关K14闭合且转换开关K13断开，则整流侧第一输入端A11和整流侧第二输入端A12短接后与整流侧第三输入端A13构成整流侧单相输入端，或，当转换开关K11、转换开关K13、转换开关K14闭合且转换开关K12断开，则整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13短接后与整流侧第一输入端A11构成整流侧单相输入端。
进一步地，整流侧第一输入端A11额定电流＝整流侧第二输入端A12额定电流＝整流侧第三输入端A13额定电流，整整流侧功率管桥臂LBA11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBA12的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBB11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBB12的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC12的额定容量。
进一步地，包括并接于正极直流母线BUS2+和负极直流母线BUS2-之间的整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21，其中：
所述整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21分别设置有交流端点a21、交流端点b21、交流端点b22、交流端点c21，交流端点a21、交流端点b21、交流端点b22、交流端点c21分别与整流侧电感INA21、整流侧电感INB21、整流侧电感INB22和整流侧电感INC21的一端连接，整流侧电感INA21的另一端和整流侧电感INC21的另一端分别作为整流侧第一输入端A21和整流侧第三输入端A23，整流侧电感INB21的另一端与转换开关K22的一端连接，整流侧电感INB22的另一端与转换开关K23的一端连接，转换开关K22的另一端与转换开关K23的另一端短接后作为整流侧第二输入端A22，整流侧电感INA21相对连接整流侧功率管桥臂LBA21的另一端与整流侧电感INB21相对连接整流侧功率管桥臂LBB21的另一端之间并联有转换开关K21，整流侧电感INB22相对连接整流侧功率管桥臂LBB22的另一端与整流侧电感INC21相对连接整流侧功率管桥臂LBC21的另一端之间并联有转换开关K24。
进一步地，当转换开关K21和转换开关K24断开，转换开关K22和转换开关K23闭合，则所述整流侧第一输入端A21、整流侧第二输入端A22和整流侧第三输入端A23构成整流侧三相输入端；当转换开关K21、转换开关K22、转换开关K24闭合且转换开关K23断开，则整流侧第一输入端A21和整流侧第二输入端A22短接后与整流侧第三输入端A23构成整流侧单相输入端，或，当转换开关K21、转换开关K23、转换开关K24闭合且转换开关K22断开，则整流侧第二输入端A22和整流侧第三输入端A23短接后与整流侧第一输入端A21构成整流侧单相输入端。
进一步地，整流侧第一输入端A21额定电流＝整流侧第二输入端A22额定电流＝整流侧第三输入端A23额定电流，整流侧功率管桥臂LBA21的额定容量＝2倍整流侧功率管桥臂LBB21的额定容量＝2倍整流侧功率管桥臂LBB22的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC21的额定容量。
进一步地，所述整流侧功率管桥臂为I型三电平电路，所述整流侧三相输入端的额定线电压可优先选择为3000V，所述整流侧单相输入端的额定电压优先选择为3000V。
进一步地，所述正极直流母线和负极直流母线之间直流电压额定值在不超过功率管桥臂直流耐受电压并预留足够的安全裕度的前提下取最高值。
与现有技术相比，本发明提供的交直交牵引变流器的有益效果是：
一、可以兼容三相交流输入和单相交流输入，适用范围广，并且不需要在三相输入端之外再另设单相输入端，接线简单；
二、可使系统始终保持三相平衡，可确保列车供电系统的安全、稳定、经济运行；
三、将本发明提供的交直交牵引变流器用于列车牵引传动供电系统中，使得列车牵引传动供电系统既适用于三相牵引供电系统，又适用于单相牵引供电系统，适用范围广，供电制式灵活；
四、本发明提供的交直交牵引变流器既可用于干线铁路，也可用于城市轨道和市域铁路。
附图说明
图1为根据一示例性实施例示出的一种一种单三相兼容交直交牵引变流器示意图。
图2为根据一示例性实施例示出的另一种一种单三相兼容交直交牵引变流器示意图。
图3为根据一示例性实施例示出的一种列车牵引传动供电系统结构及接线示意图。
图4为根据一示例性实施例示出的另一种列车牵引传动供电系统结构及接线示意图。
图5为根据一示例性实施例示出的一种交直交牵引变流器的控制流程图。
图6为根据一示例性实施例示出的另一种交直交牵引变流器的控制流程图
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种一种单三相兼容交直交牵引变流器，包括若干整流侧功率管桥臂，还包括通过整流侧电感和转换开关与相应整流侧功率管桥臂连接的三个整流侧输入端，通过改变转换开关的分合状态，使得所述交直交牵引变流器的整流侧可以兼容外部三相电输入，也可以兼容外部单相电输入；外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行。
这里，整流侧功率管桥臂的数量根据实际情况确定，功率管桥臂上的开关器件通常是指半导体开关器件，例如IGBT等，具体实施时，也可以根据需要在每个开关器件处设置反向并联的二极管或其他电路网络，具体的开关器件数量和开关器件种类选择根据实际情况确定即可。
另外，本实施例的变流器设备还包括逆变侧功率管桥臂(如图1所示的逆变侧功率管桥臂MBA1、逆变侧功率管桥臂MBB1、逆变侧功率管桥臂MBC1，并从逆变侧功率管桥臂MBA1的交流端点x1引出逆变侧第一输出端B11、从逆变侧功率管桥臂MBB1的交流端点y1引出逆变侧第二输出端B12、从逆变侧功率管桥臂MBC1的交流端点z1引出逆变侧第三输出端B13；又比如图2所示的逆变侧功率管桥臂MBA2、逆变侧功率管桥臂MBB2、逆变侧功率管桥臂MBC2，并从逆变侧功率管桥臂MBA2的交流端点x2引出逆变侧第一输出端B21、从逆变侧功率管桥臂MBB2的交流端点y2引出逆变侧第二输出端B22、从逆变侧功率管桥臂MBC2的交流端点z2引出逆变侧第三输出端B23)；另外，实施本实施例时，当外部三相电输入时，可以控制全部整流侧功率管桥臂均投入工作，不需要控制其中某条或某几条功率管桥臂断开，同样地，当外部单相电输入时，也可以控制全部整流侧功率管桥臂均投入工作，不需要控制其中某条或某几条功率管桥臂断开，这两种情况的切换只需要改变相应转换开关的开闭状态即可，避免通过控制相应整流侧功率管桥臂闭合或断开来增加变流器的控制复杂程度，操作方便，安全可靠。
作为优选，外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行且每一条整流侧功率管桥臂电流能力相同，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行且每一条整流功率管桥臂电流能力相同。
这里，每一条整流侧功率管桥臂电流能力相同是指通过控制电力电子器件使得每条整流侧功率管桥臂的利用率相同，即在实际运行时，可以通过控制电力电子器件使得每条整流侧功率管桥臂同时满载运行或实际利用率相同，不会造成电力电子器件容量浪费。
比如图2所示的方案，令整流侧功率管桥臂LBA21的额定电流＝2倍整流侧功率管桥臂LBB21的额定电流＝2倍整流侧功率管桥臂LBB22的额定电流＝整流侧功率管桥臂LBC21的额定电流＝I1，则：
在外部三相电输入时，整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21和整流侧功率管桥臂LBB22、整流侧功率管桥臂LBC21共同构成整流侧的三相整流电路，此时，当整流侧第一输入端A21实际电流＝整流侧第二输入端A22实际电流＝整流侧第三输入端A23实际电流＝I2，通过控制，使得整流侧功率管桥臂LBA21的实际电流＝I2，整流侧功率管桥臂LBB21的实际电流＝整流侧功率管桥臂LBB22的实际电流＝I2/2，整流侧功率管桥臂LBC21的实际利用容量＝I2，此时，当I2＝I1，则每条整流侧功率管桥臂同时满载运行，当I1＜I2，则每条整流侧功率管桥臂的实际利用率相同；
在外部单相电输入时，整流侧功率管桥臂LBA21和整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21共同构成整流侧的单相整流电路，此时，当整流侧第一输入端A21实际电流＝整流侧第二输入端A22实际电流＝整流侧第三输入端A23实际电流＝I3，通过控制，使得整流侧功率管桥臂LBA21的实际电流＝2/3I3，整流侧功率管桥臂LBB21的实际电流＝整流侧功率管桥臂LBB22的实际电流＝I3/3，整流侧功率管桥臂LBC21的实际利用容量＝2/3I3，此时，当I3＝3/2I1，则每条整流侧功率管桥臂同时满载运行，当I3＜3/2I1，则每条整流侧功率管桥臂的实际利用率相同。
同样的控制方式也适用于如图1所示的方案。本领域技术人员根据本发明提供的思路想到的其他桥臂数量组合和容量参数设置也属于本发明欲予保护的对象。
作为一种优选，如图1所示，本实施例可以包括并接于正极直流母线BUS1+和负极直流母线BUS1-之间的整流侧功率管桥臂LBA11、整流侧功率管桥臂LBA12、整流侧功率管桥臂LBB11、整流侧功率管桥臂LBB12、整流侧功率管桥臂LBC11和整流侧功率管桥臂LBC12，其中：
整流侧功率管桥臂LBA11、整流侧功率管桥臂LBA12、整流侧功率管桥臂LBB11、整流侧功率管桥臂LBB12、整流侧功率管桥臂LBC11、整流侧功率管桥臂LBC12分别设置有交流端点a11、交流端点a12、交流端点b11、交流端点b12、交流端点c11、交流端点c12，交流端点a11、交流端点a12、交流端点b11、交流端点b12、交流端点c11、交流端点c12分别与整流侧电感INA11、整流侧电感INA12、整流侧电感INB11、整流侧电感INB12、整流侧电感INC11、整流侧电感INC12的一端连接，整流侧电感INA11和整流侧电感INA12的另一端短接后作为整流侧第一输入端A11，整流侧电感INC11和整流侧电感INC12的另一端短接后作为整流侧第三输入端A13，整流侧电感INB11的另一端与转换开关K12的一端连接，整流侧电感INB12的另一端与转换开关K13的一端连接，转换开关K12的另一端和转换开关K13的另一端短接后作为整流侧第二输入端A12，整流侧电感INA12相对连接整流侧功率管桥臂LBA12的另一端与整流侧电感INB11相对连接整流侧功率管桥臂LBB11的另一端之间并联有转换开关K11，整流侧电感INB12相对连接整流侧功率管桥臂LBB12的另一端与整流侧电感INC11相对连接整流侧功率管桥臂LBC11的另一端之间并联有转换开关K14。这里，本实施例还可以包括并接于正极直流母线BUS1+和负极直流母线BUS1-之间的母线电容BUSC1。
具体地，当转换开关K11和转换开关K14断开，转换开关K12和转换开关K13闭合，则所述整流侧第一输入端A11、整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13构成整流侧三相输入端；当转换开关K11、转换开关K12、转换开关K14闭合且转换开关K13断开，则整流侧第一输入端A11和整流侧第二输入端A12短接后与整流侧第三输入端A13构成整流侧单相输入端，或，当转换开关K11、转换开关K13、转换开关K14闭合且转换开关K12断开，则整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13短接后与整流侧第一输入端A11构成整流侧单相输入端。
具体地，整流侧第一输入端A11额定电流＝整流侧第二输入端A12额定电流＝整流侧第三输入端A13额定电流，整流侧功率管桥臂LBA11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBA12的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBB11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBB12的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC12的额定容量。设置这样的额定容量配置，可以使包括六个整流侧功率管桥臂的交直交变流器设备的容量利用率达到最优。
作为另一种优选，如图2所示，本实施例可以包括并接于正极直流母线BUS2+和负极直流母线BUS2-之间的整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21，其中：
所述整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21分别设置有交流端点a21、交流端点b21、交流端点b22、交流端点c21，交流端点a21、交流端点b21、交流端点b22、交流端点c21分别与整流侧电感INA21、整流侧电感INB21、整流侧电感INB22和整流侧电感INC21的一端连接，整流侧电感INA21的另一端和整流侧电感INC21的另一端分别作为整流侧第一输入端A21和整流侧第三输入端A23，整流侧电感INB21的另一端与转换开关K22的一端连接，整流侧电感INB22的另一端与转换开关K23的一端连接，转换开关K22的另一端与转换开关K23的另一端短接后作为整流侧第二输入端A22，整流侧电感INA21相对连接整流侧功率管桥臂LBA21的另一端与整流侧电感INB21相对连接整流侧功率管桥臂LBB21的另一端之间并联有转换开关K21，整流侧电感INB22相对连接整流侧功率管桥臂LBB22的另一端与整流侧电感INC21相对连接整流侧功率管桥臂LBC21的另一端之间并联有转换开关K24。这里，本实施例还可以包括并接于正极直流母线BUS2+和负极直流母线BUS2-之间的母线电容BUSC2。
具体地，当转换开关K21和转换开关K24断开，转换开关K22和转换开关K23闭合，则所述整流侧第一输入端A21、整流侧第二输入端A22和整流侧第三输入端A23构成整流侧三相输入端；当转换开关K21、转换开关K22、转换开关K24闭合且转换开关K23断开，则整流侧第一输入端A21和整流侧第二输入端A22短接后与整流侧第三输入端A23构成整流侧单相输入端，或，当转换开关K21、转换开关K23、转换开关K24闭合且转换开关K22断开，则整流侧第二输入端A22和整流侧第三输入端A23短接后与整流侧第一输入端A21构成整流侧单相输入端。
具体地，整流侧第一输入端A21额定电流＝整流侧第二输入端A22额定电流＝整流侧第三输入端A23额定电流，整流侧功率管桥臂LBA21的额定容量＝2倍整流侧功率管桥臂LBB21的额定容量＝2倍整流侧功率管桥臂LBB22的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC21的额定容量。设置这样的额定容量配置，可以使包括四个整流侧功率管桥臂的交直交变流器设备的容量利用率达到最优。
本实施例中，可以令整流侧三相输入端的额定线电压为3000V，整流侧单相输入端的额定电压为3000V，另外，可以令整流侧功率管桥臂为I型三电平电路。这里需要说明的是，采用I型三电平电路，一方面可以适用于三相供电传动系统，另一方面也可以提高变流器电压等级来满足3000V输入电压的要求，这是根据输入电压等级3000V来选择的最优电路方案。
本实施例中，所述正极直流母线和负极直流母线之间直流电压额定值在不超过功率管桥臂直流耐受电压并预留足够的安全裕度的前提下取最高值。
为了更好地理解本发明，如图3和图4所示，本实施例提供的单三相交直交变流器设备可以应用于单三相兼容的动车供电传动系统(可以参考与本发明同日申请的另一篇专利申请“一种动车供电传动系统、交直交牵引变流器及其控制方法”)中。
作为举例描述，对于将如图1所示的包括六个整流侧功率管桥臂的交直交变流器设备方案应用于单三相兼容的动车供电传动系统时(如图3或图4所示)，其控制方法流程可以参考图5，其中，确定应用场景需求具体可以是指判断动车供电传动系统的目标工作模式为单相供电传动模式还是三相供电传动模式，根据应用场景再具体操作转换开关K11、转换开关K12、转换开关K13和转换开关K14并使得三个整流侧输入端(整流侧第一输入端A11、整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13)构成三相输入端或单相输入端。
具体地，针对图3所示的连线方案(整流侧第一输入端A11通过馈出电缆LNA1和馈出开关KQA1与供电电缆LA连接，整流侧第二输入端A12通过馈出电缆LNB1和馈出开关KQB1与供电电缆LB连接，整流侧第三输入端A13通过馈出电缆LNC1和馈出开关KQC1与供电电缆LC连接，供电电缆LA、供电电缆LB和供电电缆LC分别与供电母线MA、供电母线MB和供电母线MC连接，转换开关K并联于供电母线MA与供电母线MB之间)，可以通过判断转换开关K是否闭合来判断动车供电传动系统的目标工作模式，当转换开关K断开，则动车供电传动系统的目标工作模式为三相供电传动模式，相应地，需要断开转换开关K11和转换开关K14并闭合转换开关K12和转换开关K13；当转换开关K闭合，则动车供电传动系统的目标工作模式为单相供电传动模式，相应地，需要闭合转换开关K11、转换开关K12、转换开关K14且断开转换开关K13。这里需要说明的是，对于闭合转换开关K11、转换开关K13、转换开关K14且断开转换开关K12使得整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13短接后与整流侧第一输入端A11构成整流侧单相输入端，这种操作适用于如图4所示的连线方案，即整流侧第一输入端A11与供电电缆LC电连接，第二输入端A12与供电电缆LB电连接，第三输入端A13与供电电缆LA电连接，其他连线关系如图所示；对于其他可以适用的接线关系，本领域技术人员根据实际情况相应调整即可，这里不一一展开；另外，图3和图4中，还涉及到集电器CA、集电器CB、集电器CC，集电电缆LA0、集电电缆LB0、集电电缆LC0，集电开关KLA、集电开关KLB、集电开关KLC，电压互感器PTAB、电压互感器PTBC、电压互感器PTCA，测控器CTL。
对于如图2所示的包括四个整流侧功率管桥臂的交直交变流器设备方案如何应用于单三相兼容的动车供电传动系统，本领域技术人员可以参考前文描述，控制方法可以参考图6，具体连线关系和对应操作方式在此也不一一展开。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，包括若干整流侧功率管桥臂，还包括通过整流侧电感和转换开关与相应整流侧功率管桥臂连接的三个整流侧输入端，通过改变转换开关的分合状态，使得所述交直交牵引变流器的整流侧可以兼容外部三相电输入与单相电输入；外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行。
2.根据权利要求1所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，外部三相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按三相整流电路运行且每一条整流侧功率管桥臂电流能力相同，外部单相电输入时，所述若干整流侧功率管桥臂按单相整流电路运行且每一条整流功率管桥臂电流能力相同。
3.根据权利要求1所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，包括并接于正极直流母线BUS1+和负极直流母线BUS1-之间的整流侧功率管桥臂LBA11、整流侧功率管桥臂LBA12、整流侧功率管桥臂LBB11、整流侧功率管桥臂LBB12、整流侧功率管桥臂LBC11和整流侧功率管桥臂LBC12，其中：
整流侧功率管桥臂LBA11、整流侧功率管桥臂LBA12、整流侧功率管桥臂LBB11、整流侧功率管桥臂LBB12、整流侧功率管桥臂LBC11、整流侧功率管桥臂LBC12分别设置有交流端点a11、交流端点a12、交流端点b11、交流端点b12、交流端点c11、交流端点c12，交流端点a11、交流端点a12、交流端点b11、交流端点b12、交流端点c11、交流端点c12分别与整流侧电感INA11、整流侧电感INA12、整流侧电感INB11、整流侧电感INB12、整流侧电感INC11、整流侧电感INC12的一端连接，整流侧电感INA11和整流侧电感INA12的另一端短接后作为整流侧第一输入端A11，整流侧电感INC11和整流侧电感INC12的另一端短接后作为整流侧第三输入端A13，整流侧电感INB11的另一端与转换开关K12的一端连接，整流侧电感INB12的另一端与转换开关K13的一端连接，转换开关K12的另一端和转换开关K13的另一端短接后作为整流侧第二输入端A12，整流侧电感INA12相对连接整流侧功率管桥臂LBA12的另一端与整流侧电感INB11相对连接整流侧功率管桥臂LBB11的另一端之间并联有转换开关K11，整流侧电感INB12相对连接整流侧功率管桥臂LBB12的另一端与整流侧电感INC11相对连接整流侧功率管桥臂LBC11的另一端之间并联有转换开关K14。
4.根据权利要求3所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，当转换开关K11和转换开关K14断开，转换开关K12和转换开关K13闭合，则所述整流侧第一输入端A11、整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13构成整流侧三相输入端；当转换开关K11、转换开关K12、转换开关K14闭合且转换开关K13断开，则整流侧第一输入端A11和整流侧第二输入端A12短接后与整流侧第三输入端A13构成整流侧单相输入端，或，当转换开关K11、转换开关K13、转换开关K14闭合且转换开关K12断开，则整流侧第二输入端A12和整流侧第三输入端A13短接后与整流侧第一输入端A11构成整流侧单相输入端。
5.根据权利要求3所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，整流侧第一输入端A11额定电流＝整流侧第二输入端A12额定电流＝整流侧第三输入端A13额定电流，整整流侧功率管桥臂LBA11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBA12的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBB11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBB12的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC11的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC12的额定容量。
6.根据权利要求1所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，包括并接于正极直流母线BUS2+和负极直流母线BUS2-之间的整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21，其中：
所述整流侧功率管桥臂LBA21、整流侧功率管桥臂LBB21、整流侧功率管桥臂LBB22和整流侧功率管桥臂LBC21分别设置有交流端点a21、交流端点b21、交流端点b22、交流端点c21，交流端点a21、交流端点b21、交流端点b22、交流端点c21分别与整流侧电感INA21、整流侧电感INB21、整流侧电感INB22和整流侧电感INC21的一端连接，整流侧电感INA21的另一端和整流侧电感INC21的另一端分别作为整流侧第一输入端A21和整流侧第三输入端A23，整流侧电感INB21的另一端与转换开关K22的一端连接，整流侧电感INB22的另一端与转换开关K23的一端连接，转换开关K22的另一端与转换开关K23的另一端短接后作为整流侧第二输入端A22，整流侧电感INA21相对连接整流侧功率管桥臂LBA21的另一端与整流侧电感INB21相对连接整流侧功率管桥臂LBB21的另一端之间并联有转换开关K21，整流侧电感INB22相对连接整流侧功率管桥臂LBB22的另一端与整流侧电感INC21相对连接整流侧功率管桥臂LBC21的另一端之间并联有转换开关K24。
7.根据权利要求6所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，当转换开关K21和转换开关K24断开，转换开关K22和转换开关K23闭合，则所述整流侧第一输入端A21、整流侧第二输入端A22和整流侧第三输入端A23构成整流侧三相输入端；当转换开关K21、转换开关K22、转换开关K24闭合且转换开关K23断开，则整流侧第一输入端A21和整流侧第二输入端A22短接后与整流侧第三输入端A23构成整流侧单相输入端，或，当转换开关K21、转换开关K23、转换开关K24闭合且转换开关K22断开，则整流侧第二输入端A22和整流侧第三输入端A23短接后与整流侧第一输入端A21构成整流侧单相输入端。
8.根据权利要求6所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，整流侧第一输入端A21额定电流＝整流侧第二输入端A22额定电流＝整流侧第三输入端A23额定电流，整流侧功率管桥臂LBA21的额定容量＝2倍整流侧功率管桥臂LBB21的额定容量＝2倍整流侧功率管桥臂LBB22的额定容量＝整流侧功率管桥臂LBC21的额定容量。
9.根据权利要求4或7所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，所述整流侧功率管桥臂为I型三电平电路。
10.根据权利要求9所述的一种单三相兼容交直交牵引变流器，其特征在于，所述正极直流母线和负极直流母线之间直流电压额定值在不超过功率管桥臂直流耐受电压并预留足够的安全裕度的前提下取最高值。
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