專利名稱：降壓裝置及由裝有此裝置的單相電網(wǎng)所供電的異步驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般說來涉及的是單相電網(wǎng)供電的異步牽引系統(tǒng)，特別涉及了降壓裝置以及涉及由裝有該降壓裝置的單相電網(wǎng)供電的異步牽引系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)，單相電網(wǎng)供電的異步牽引系統(tǒng)主要是借助于可控制牽引電動機的電壓變換器(逆變器)以及強制轉(zhuǎn)換單相整流器，它可輸出作為變換器電壓源的中間直流電壓。
這些現(xiàn)有技術(shù)的牽引系統(tǒng)，只能夠通過調(diào)整變換器和單相整流器的橋臂來保持它們中間直流電壓的穩(wěn)定。
在某些應(yīng)用中，牽引系統(tǒng)必須同時在幾個直流和交流供電網(wǎng)的作用下才能運行，例如在3000v供電電壓和直流下。
在這樣一些應(yīng)用中，變換器和單相整流器不能直接與直流高壓相連。其中一種已知的解決方法是通過重新調(diào)配整流器的橋臂以便得到串并聯(lián)(混聯(lián))的振蕩式變流器(斬波器)，目的是在3000v的供電壓下重新調(diào)節(jié)成同樣的中間直流電壓，它可在單相供電下向牽引變換器供電。
其中一種實施以上解決方法的途徑是通過利用機電的方法調(diào)整電路改變功率或通過采用平波電抗器的方法來完成的。
有時也可以用單相牽引變壓器的副邊繞組來代替電抗器。
這些已知方法的共同缺陷在于需要許多中間電壓。
這些中間電壓還不是相對于同一電位。
舉例來說其中一個中間電壓直接與供電電壓的正極接線柱相連接。其直接導(dǎo)致的結(jié)果是，在此中間電壓下游方的所有設(shè)備都必須具有耐壓絕緣設(shè)計，例如承受3000v，相對接地而言的，或者根據(jù)IEC標準，須具有9500v(rms)，50HZ的承受能力。
該絕緣規(guī)格的負荷要求從絕緣線路的距離角度考慮應(yīng)留有余量，而且還要增強半導(dǎo)體冷卻系統(tǒng)的熱阻。
本發(fā)明的目的是在單相電網(wǎng)供電的異步牽引系統(tǒng)中所使用的降壓裝置，它不存在上述的種種缺陷。
本發(fā)明降壓裝置的主旨是僅形成一個中間直流電壓。
中間直流電壓值約相當于輸入電壓的一半。
中間直流電壓是通直流電式地或其它方式與供電電網(wǎng)相隔離的。
依照本發(fā)明，降壓裝置的特點在于至少有一對強制整流的單相整流器，連接到主牽引變壓器的副邊繞組上，產(chǎn)生于直流電網(wǎng)的功率通過上述主牽引變壓器傳輸，上述的能量在副邊繞組上得以回收，其方法是通過采用強制轉(zhuǎn)換的整流器，它以受控升壓整流器方式進行整流的，上述其他的強制轉(zhuǎn)換單相整流器通過同步的方法以電壓變換器形式進行整流，上述主變壓器T的原邊繞組處于開路狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第一種優(yōu)選實施方案，本發(fā)明降壓裝置至少具有一種下述特征第一個和第二個強制轉(zhuǎn)換單相整流器分別向主牽引變壓器的第一個和第二個副邊繞組提供電壓，上述第一個和第二個單相整流器通過同步方法按全波電壓變換器形式進行整流，并分別提供供電電壓給上述牽引變壓器的所述第一個和第二個副邊繞組，同時第三個強制轉(zhuǎn)換單相整流器以受控升壓受控整流器方式整流并通過所述主牽引變壓器的第三個副邊繞組提供供電電壓。
上述主牽引變壓器的第一個，第二個和第三個副邊繞組具有相同的匝數(shù)。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的降壓裝置應(yīng)滿足以下特征，按照該特征，所述每對的上述第一及第二強制轉(zhuǎn)換單相整流器都是串聯(lián)安裝的，每一對所述整流器都是通過輸入電壓供電的。上述的第一組單相整流器都以電壓變換器同步方式整流并為上述第一個與之相連接的主牽引變壓器的第一副邊繞組提供供電電壓，而上述第二組強制轉(zhuǎn)換單相整流器按受控升壓整流器方式工作，并由與之相連接的主牽引變壓器的第二個副邊繞組提供供電電壓。
根據(jù)任一種優(yōu)選的實施方案，本發(fā)明降壓裝置至少具有下述一種特征上述主牽引變壓器的第一和第二副邊繞組的供電是采用一定頻率的方波交流電壓的方式實現(xiàn)的，同時，主牽引變壓器T的磁路是不飽和的。
上述單相整流器按受控升壓整流器方式工作，調(diào)節(jié)其直流輸出電壓值至略高于輸入電壓值的一半。
最后，依據(jù)另一個特征，本發(fā)明涉及一種單相電網(wǎng)供電的異步牽引系統(tǒng)，它配有如上述的降壓裝置。
本發(fā)明降壓裝置的優(yōu)點就在于無需再借助于串并混聯(lián)的振蕩式變流器。
本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點將在下面通過閱讀降壓裝置優(yōu)選實施方案的說明及參照附圖的描述進一步顯示出來，圖中的情況是

圖1所描述的是依照本發(fā)明主旨優(yōu)選實施方案的降壓裝置電路圖，本裝置帶有直流電絕緣結(jié)構(gòu)。
圖2所描述的是依照本發(fā)明降壓裝置實施方案的不含有直流電絕緣的電路圖。
圖3是圖2中所描述的降壓裝置的擴展，其中降壓裝置由6個單相整流器組成。
圖1描述的是依照本發(fā)明的一種降壓裝置的優(yōu)選實施方案電路圖，此裝置帶有直流電絕緣。
第一個強制轉(zhuǎn)換單相整流器1和第二個強制轉(zhuǎn)換單相整流器2在輸入電壓E，例如3000v電壓下串聯(lián)供電。
第一個單相整流器1和第二個單相整流器2分別向主牽引變壓器T的第一副邊繞組3和第二副邊繞組4提供供電電壓。
第一個及第二個單相整流器以同步電壓變換器方式進行工作。
第一個及第二個單相整流器為主牽引變壓器的第一和第二副邊繞組3、4提供供電電壓，例如以交流方波電壓的形式，比如一定頻率的電壓3000v/2，使主牽引變壓器的磁路不發(fā)生飽和。
第三個強制轉(zhuǎn)換單相整流器6由主牽引變壓器T的第三副邊繞組5提供供電電壓。
該第三單相整流器6按受控升壓整流器方式根據(jù)與單相電網(wǎng)下相同的原理進行工作，并調(diào)節(jié)其直流輸出電壓值S略高于3000v/2主變壓器T中含有一個原邊繞組7處在開路狀態(tài)下，因而原邊繞組是未被利用的。
在上述過程中，假設(shè)主牽引變壓器的三個副邊繞組的匝數(shù)相同，例如在鐵道牽引領(lǐng)域中就是這種情況。
中間直流電壓是直流型絕緣的，并且比如在單相電網(wǎng)下可以相對于地M。
一種圖中沒有表述的控制第一和第二單相整流器的電子集成監(jiān)控裝置所具有的功能一方面可以平衡這些單相整流器之間的電壓，另一方面可以確保在第一個和第二個副邊繞組內(nèi)沒有直流電流存在。
這種可控制第一和第二單相整流器的電子集成裝置可以在對第一和/或第二單相整流器的半導(dǎo)體導(dǎo)電周期比起作用的同時而對出現(xiàn)的電壓差進行校正。
本發(fā)明降壓裝置含有處在開路狀態(tài)下的主變壓器原邊繞組時就具有以下各項優(yōu)點----它使用一個總相對于地的直流輸出電壓，---它使用一種電壓，可采用直流絕緣或沒有直流絕緣。
----避免了由直流電壓所供電的設(shè)備對輸入電壓的絕緣。
----避免了象現(xiàn)有技術(shù)那樣使用大量的附加平波電抗器。
圖2所描述的是依照本發(fā)明的無直流絕緣降壓裝置的優(yōu)選實施方案電路圖。
第一個強制轉(zhuǎn)換單相整流器1和第二個強制轉(zhuǎn)換單相整流器6都由輸入電壓E串聯(lián)供電，例如3000v的輸入電壓。
第一個強制轉(zhuǎn)換單相整流器1的整流功能與上述和圖1有關(guān)的第一個單相整流器的工作過程相同。
第一個單相整流器1向主牽引變壓器T的第一副邊繞組3供電。
回顧一下，第一個單相整流器1以振蕩器方式運行并輸出交流方波電壓，例如電壓值為3000v/2，輸?shù)街鳡恳儔浩鞯牡谝桓边吚@組3。
第二個強制轉(zhuǎn)換單相整流器6由主牽引變壓器T的第二個副邊繞組5供電。
該第二個單相整流器6按照在單相電網(wǎng)下相同的原理，以受控升壓整流器方式工作，并調(diào)節(jié)其輸出相對于地的電壓值S，例如略高于3000v/2。
主變壓器T含有一個開路原邊繞組7，因此原邊繞組沒有被利用。
第一個單相整流器1的監(jiān)控裝置(圖中沒有描述)的唯一作用就在于確保第一副邊繞組中沒有直流電流。
第二個單相整流器6的監(jiān)控裝置(圖中沒有描述)的作用就在于調(diào)整輸出電壓值S。
圖3是圖2中所描述的降壓裝置擴展成帶有6個單相整流器的降壓裝置。
我們發(fā)現(xiàn)，在圖3中有3對強制轉(zhuǎn)換單相整流器1、6，每一對單相整流器都按輸入電壓E來供電，例如提供3000v的供電電壓。
每個第一單相整流器1都與第一副邊繞組3相連接，每個第二單相整流器6都與第二副邊繞組5相連接。
第一組單相整流器1都為同一主牽引變壓器T的每個第一副邊繞組3提供供電電壓。
第二組單相整流器6都以受控升壓整流器方式工作，并把所有相對于地M的同一輸出電壓S調(diào)節(jié)到例如均略高于3000v/2的值。
主變壓器T包含有一個原邊繞組7(在開路狀態(tài)下)，因而原邊繞組未被利用。
從以上所描述的優(yōu)選實施方案中的一種或另一種可以看到本發(fā)明降壓裝置至少包括一對強制轉(zhuǎn)換的單相整流器1、2或1、6，連接到主牽引變壓器T的副邊繞組3、4或3、5，來自于直流電網(wǎng)的功率通過主牽引變壓器傳輸，能量在副邊繞組5上得以回收，方法是強制轉(zhuǎn)換單相整流器以受控升壓整流器方式工作，其他的強制轉(zhuǎn)換單相整流器1、2以電壓變換器同步方式工作。
本發(fā)明降壓裝置特別適合應(yīng)用于鐵道牽引領(lǐng)域，但這并不是唯一的應(yīng)用。
本發(fā)明同時還涉及由裝有上述降壓裝置的單相電網(wǎng)所供電的異步牽引系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種降壓裝置，其特征在于它裝有一些重新產(chǎn)生單一中間直流電壓的器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，上述器件至少有一對強制轉(zhuǎn)換的單相整流器(1、2或1、6)，連接到主牽引變壓器(T)的副邊繞組(3、4或3、5)，產(chǎn)生于直流電網(wǎng)上的功率通過所述主牽引變壓器(T)傳送，上述能量在副邊繞組(5)上得以回收，方法是強制轉(zhuǎn)換單相整流器(6)以受控升壓整流器方式工作，上述其他的強制轉(zhuǎn)換單相整流器(1、2)按電壓變換器同步方式進行工作，上述主變壓器(T)的原邊繞組處于開路狀態(tài)。
3根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的裝置，其中第一個強制轉(zhuǎn)換單相整流器(1)和第二個強制轉(zhuǎn)換單相整流器(2)分別向所述的主牽引變壓器(T)的第一個副邊繞組(3)和第二個副邊繞組(4)提供供電電壓；上述第一個及第二個單相整流器按電壓變換器同步方式進行工作并分別向上述主牽引變壓器(T)的所述第一個及第二個副邊繞組(3)、(4)提供供電電壓，而第三個強制轉(zhuǎn)換單相整流器(6)按受控升壓整流器方式工作并由所述主牽引變壓器(T)的所述第三個副邊繞組(5)供電。
4根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的裝置，其中主牽引變壓器的所述第一、第二及第三副邊繞組(3)，(4)和(5)具有相同的匝數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的裝置，其中，所述各對的上述第一和第二強制轉(zhuǎn)換單相整流器(1)、(6)是串聯(lián)安裝的，上述每一對單相整流器都由輸入電壓E供電，上述的第一組單相整流器按電壓變換器同步方式進行工作，并為上述與之相配合的主牽引變壓器(T)的第一副邊繞組(3)提供供電電壓，而上述的第二組強制轉(zhuǎn)換單相整流器(6)按受控升壓整流器方式工作并由與之相配合的所述主牽引變壓器(T)的第二副邊繞組(5)提供供電電壓。
6根據(jù)權(quán)利要求1～3或5中任一項所述的裝置，其中，上述主牽引變壓器(T)的第一和第二副邊繞組(3、4)的供電是通過方波交流電壓來完成的，使得主牽引變壓器(T)的磁路是不飽合的。
7根據(jù)權(quán)利要求1～3或5中任一項所述的裝置，其中上述的單相整流器(6)按受控升壓整流器方式工作，調(diào)整其直流輸出電壓值(S)應(yīng)略高于輸入電壓值(E)的一半。
8由裝有根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項所述降壓裝置的單相電網(wǎng)所供電的異步牽引系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種降壓裝置它至少有一對強制轉(zhuǎn)換單相整流器(1、2或1、6)，它們依靠主牽引變壓器T的副邊繞組(次級線圈)(3、4或3、5)進行整流，產(chǎn)生于直流電網(wǎng)上的功率通過上述的主牽引變壓器傳輸，上述的能量靠副邊繞組(5)回收，方法是通過強制轉(zhuǎn)換單相整流器(6)按受控升壓整流器方式工作，上述其他的強制轉(zhuǎn)換單相整流器(1、2)以電壓變換器同步方式進行工作。本發(fā)明還涉及由裝有上述降壓裝置的單相電網(wǎng)所供電的異步牽引系統(tǒng)。
文檔編號H02M7/521GK1151598SQ9611323
公開日1997年6月11日 申請日期1996年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月18日
發(fā)明者馬克·德布魯尼, 劉榮芳(音譯) 申請人:Gec阿爾斯托姆運輸公司