具有諧振變換器的用于功率分配的電路以及電軌道車輛的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有諧振變換器的用于功率分配的電路以及一種電軌道車輛。在一種用于功率分配的具有一個雙端交流功率總線(2)和至少三個連接到所述交流功率總線上的變換器的電路(1)中，所述至少三個變換器中的至少兩個分別具有一個連接到所述交流功率總線的兩端上的串聯(lián)諧振回路(7)。具有串聯(lián)諧振回路(7)的變換器中的至少一個變換器是雙向變換器；并且所有連接到所述功率總線的串聯(lián)諧振回路(7)具有相同的諧振電容(8)和相同的諧振電感。
【專利說明】具有諧振變換器的用于功率分配的電路以及電軌道車輛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于功率分配的電路。
[0002]本實用新型尤其涉及電軌道車輛中用于功率分配的電路，由借助集電弓(Stromabnehmer)取得的外部電壓除可以給牽引傳動裝置供電以外，也可以給一個或多個車載電網(wǎng)供電。所述車載電網(wǎng)一方面可以涉及交流電壓網(wǎng)，另一方面可以涉及直流電壓網(wǎng)。電池可以作為橋接存儲器連接到直流電壓網(wǎng)上，即使在不用外部電壓源的情況下，至少也能夠由該電池維持軌道車輛的應(yīng)急功能。事實上在電軌道車輛中出現(xiàn)相對較頻繁的外部電壓源中斷，例如在子網(wǎng)分離點的范圍內(nèi)。
【背景技術(shù)】
[0003]由US 2010/046251 Al公開了一種用于功率分配的電路。涉及一種用于供電設(shè)備的電路，該供電設(shè)備提供兩個不同的、相互電隔離的直流電壓。供電設(shè)備的輸入交流電壓被整流并且對中間回路電容器充電。半橋直流/交流變換器將中間回路直流電壓轉(zhuǎn)換成輸出側(cè)的電容器上的交流電壓。兩個串聯(lián)諧振回路連接到電容器上，所述串聯(lián)諧振回路分別包括變壓器的初級繞組，并且所述串聯(lián)諧振回路的諧振電感由變壓器的漏電感確定。變壓器的次級側(cè)電壓被整流成所需的輸出直流電壓并且借助平滑電容器平滑。在已知的開關(guān)供電設(shè)備中，這些輸出直流電壓不僅取決于變壓器的繞組比，而且取決于這兩個串聯(lián)諧振回路的諧振電容和諧振電感，并且尤其取決于以什么頻率和什么占空比閉合半橋直流/交流變換器的開關(guān)。在此，進(jìn)行受調(diào)節(jié)的運(yùn)行用于實現(xiàn)預(yù)給定的電壓。已知的開關(guān)供電設(shè)備只能夠?qū)崿F(xiàn)從輸入交流電壓到輸出直流電壓的功率流。
[0004]由EP O 778 659 BI公開了另一種用于功率分配的電路。在此，多個串聯(lián)諧振回路連接到一個在輸入側(cè)從直流電壓源饋電的半橋直流/交流變換器的輸出端上，所述多個串聯(lián)諧振回路分別包括變壓器的初級側(cè)繞組，所述變壓器的次級側(cè)交流電壓被整流。為了單獨調(diào)節(jié)由此產(chǎn)生的直流電壓，改變各個串聯(lián)諧振回路中的諧振電感。半橋直流/交流變換器以固定頻率運(yùn)行。這種已知的電路也只能通過變壓器在一個方向上實現(xiàn)功率流。
[0005]由SMA:MEE-NT SD《用于現(xiàn)代輕軌的創(chuàng)新冗余能量供應(yīng)》(請參看:http: //www.sma-railway.com/fileadmin/fm-dam/SMA_Railway/Download/Pros pekte/Aktualisierung_AUG_12/Product_brochures/SMARTconverter_Coradia_Nordic_DE.pdf)公開了一種具有用于功率分配的電路的電軌道車輛。在此，給整個列車的直流軌道饋電+/-400V的兩個直流/直流變換器連接到一個牽引中間回路上，在所述牽引中間回路上施加在900至1800V范圍內(nèi)的直流電壓。給整個列車的直流軌道供電IlOV的兩個直流/直流變換器以及給整個列車的交流軌道供電3x230V的兩個三相直流/交流變換器彼此并聯(lián)地連接到該直流軌道上。電池也連接到整個列車的具有IlOV的直流軌道上。為了借助這些電池維持應(yīng)急運(yùn)行，設(shè)有給整個列車的應(yīng)急軌道供電3x230V的兩個三相電池逆變器。那些在應(yīng)急運(yùn)行模式下也待供以電功率的電裝置連接到整個列車的應(yīng)急交流軌道上。
[0006] 申請人:所實踐的現(xiàn)有技術(shù)涉及一種用于電軌道車輛的車載電網(wǎng)換流器系統(tǒng)。連接到輸入直流電壓上的變換器包括一個輸入側(cè)升壓轉(zhuǎn)換器和一個半橋直流/交流變換器。半橋直流/交流變換器輸出交流電壓，其被施加在中頻變壓器的初級繞組上。中頻變壓器具有兩個分開的次級繞組，其中，落在兩者上的交流電壓被整流。其中一個經(jīng)整流的電壓存在于直流輸出端和電池輸出端上。另一個經(jīng)整流的電壓施加在直流電壓中間回路上，并且由三相直流/交流變換器轉(zhuǎn)換成三相交流電。如果要在所述車載電網(wǎng)換流器系統(tǒng)中由電池提供電功率用于交流電壓負(fù)載的應(yīng)急運(yùn)行，則這通過應(yīng)急交流軌道實現(xiàn)，電池通過單獨的電池逆變器連接到應(yīng)急交流功率總線上。
[0007]EP I 226 994 BI也對于電軌道車輛的車載能量供應(yīng)公開了諧振變換器的使用，以便能夠以優(yōu)選無電流、無電壓并且相應(yīng)低損耗的方式連接變換器的開關(guān)。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型所基于的任務(wù)是，闡明一種用于功率分配的電路，所述電路能夠以小的電損耗實現(xiàn)附加的功率流向。
[0009]本實用新型的任務(wù)通過一種用于功率分配的電路解決。。
[0010]在根據(jù)本實用新型的用于功率分配的具有一個雙端交流功率總線和至少三個連接到交流功率總線上的變換器的電路中一其中，所述至少三個變換器中的至少兩個分別具有一個連接到功率總線的兩端上的串聯(lián)諧振回路，所述具有串聯(lián)諧振回路的變換器中的至少一個是雙向變換器。
[0011]所述具有串聯(lián)諧振回路的變換器中的至少兩個是雙向變換器。所述至少三個變換器中的能夠用于從所述交流功率總線獲得電功率的每一個變換器具有串聯(lián)諧振回路。所述至少三個變換器中的用于給所述交流功率總線供給電功率的每一個變換器作為諧振變換器運(yùn)行。
[0012]在根據(jù)本實用新型的電路中，變換器通過交流功率總線相互星狀連接。通過交流功率總線傳送所有待分配的功率。
[0013]在根據(jù)本實用新型的電路中連接到功率總線上的變換器在其特性方面不僅僅通過其自身的結(jié)構(gòu)確定。相反地，其特性也通過其通過交流功率總線與其他變換器、尤其是與其他變換器的串聯(lián)諧振回路的接線得出。具體而言，在使用連接到交流功率總線上的其他變換器的串聯(lián)諧振回路的情況下，也本身不具有自身的串聯(lián)諧振回路的變換器可以作為諧振變換器運(yùn)行。這意味著，優(yōu)選通過不僅無電流、而且無電壓、但尤其至少無電流并且因此特別低損耗的方式連接其開關(guān)。
[0014]借助雙向變換器不僅可以將電功率供給給交流功率總線，而且也可以從交流功率總線輸出(abfilhren)電功率。在根據(jù)本實用新型的電路中，設(shè)置至少一個這樣的雙向變換器。連接到交流功率總線上的變換器中的多個也可以構(gòu)造為雙向變換器。尤其可能的是，所有連接到交流功率總線上的變換器是雙向變換器。
[0015]在根據(jù)本實用新型的電路中，所有連接到功率總線上的串聯(lián)諧振回路優(yōu)選具有相同的諧振電容和相同的諧振電感。因此，所有串聯(lián)諧振回路具有相同的諧振頻率。但“相同”在此并不意味著諧振電容和諧振電感以及結(jié)果中諧振頻率必須完全相同。而是當(dāng)它們基本上一致時就足夠。在此應(yīng)考慮，通常諧振變換器并不是恰恰在對于其而言有效的諧振回路的諧振頻率處運(yùn)行，而是在與此偏離幾個百分點的通常較低的頻率處運(yùn)行。因此，由于部件公差引起的各個串聯(lián)諧振回路的諧振頻率的略微差異沒有以明顯的形式負(fù)面影響，只要這些差異保持得小。但是在根據(jù)本實用新型的電路中，僅僅使串聯(lián)諧振回路與相同的諧振頻率、也就是說諧振電容和諧振電感的相同的乘積單純協(xié)調(diào)并不足以在任何可能的功率流向中實現(xiàn)相同的諧振頻率。而是這些串聯(lián)諧振回路的所有元件、尤其是諧振電容和諧振電感為此必須同樣大。
[0016]根據(jù)本實用新型的電路的一個或多個雙向變換器可以具有具有半導(dǎo)體開關(guān)的半橋或者全橋。此類變換器允許特別簡單地從雙端交流功率總線傳輸電功率以及將電功率傳輸?shù)诫p端交流功率總線上。在此，基于半導(dǎo)體開關(guān)的體二極管或附加的反并聯(lián)二極管，所述變換器可以在交流功率總線的功率流向中用作無源整流器。但是從同步整流器的意義上，半導(dǎo)體開關(guān)也可以被控制用于借助相應(yīng)的雙向變換器從交流功率總線輸出功率。
[0017]對于來自交流功率總線或到交流功率總線的功率流向，施加在全橋的背向交流功率總線的輸入端或者輸出端上的電壓是決定性的。為了改變該電壓，相應(yīng)的雙向變換器可以具有用于電壓匹配的直流/直流變換器。
[0018]在根據(jù)本實用新型的電路中，優(yōu)選能夠用于從交流功率總線輸出電功率的變換器中的每一個可以具有這些串聯(lián)諧振回路中的一個。相應(yīng)地，這種串聯(lián)諧振回路也存在于每一個雙向變換器中。這些串聯(lián)諧振回路保證在功率流從交流功率總線到相應(yīng)的變換器的情況下整個電路的統(tǒng)一的諧振頻率。
[0019]如已經(jīng)說明的，在根據(jù)本實用新型的電路中，優(yōu)選用于給交流功率總線供給電功率的變換器中的每一個作為諧振變換器運(yùn)行。由于根據(jù)本實用新型的電路具有適用于所有串聯(lián)諧振回路和其整體的統(tǒng)一的諧振頻率，所以能夠以同一個頻率對所有用于給交流功率總線供給電功率的變換器定時，以使其諧振運(yùn)行。如果要借助多個變換器同時給交流功率總線供給電功率，則應(yīng)對所述多個變換器同步定時。如果設(shè)置從多個源饋入電功率，則應(yīng)相應(yīng)地設(shè)置更高級的控制裝置，其保證相應(yīng)的變換器的同步時鐘。
[0020]在根據(jù)本實用新型的電路中，所述變換器中的至少一個可以具有變壓器。變壓器引起相應(yīng)的變換器的背向交流功率總線的輸入端或輸出端電退耦。此外，還可以將變壓器的漏電感用于完全地或者部分地構(gòu)造相應(yīng)的串聯(lián)諧振回路的諧振電感。
[0021]如果在根據(jù)本實用新型的電路中至多一個變換器沒有變壓器，則所有變換器的背向交流功率總線的輸入端或者輸出端可以相互電隔離。
[0022]在根據(jù)本實用新型的電路中，所述變換器中的至少一個可以具有背向交流功率總線的交流輸出端。也就是說，該變換器可以被設(shè)置用于提供交流電壓。即使該變換器原則上具有提供交流電壓的功能，也可以在交流輸出端上附加地設(shè)置用于交流電壓源的連接端子。如果然后該變換器構(gòu)造為雙向變換器，則電功率可以從該外部交流電壓源傳輸?shù)浇涣鞴β士偩€上，并且可以借助其他變換器從交流功率總線那輸出。
[0023]在根據(jù)本實用新型的電路中，所述變換器中的至少一個也可以具有背向交流功率總線的直流輸出端。在該直流輸出端上所述變換器可以提供直流電壓用于給直流電壓負(fù)載供電。同時，電池可以連接到直流輸出端上。在此能夠?qū)崿F(xiàn)電池的直接連接，也就是不需要附加的電池變換器。然后，具有直流輸出端的變換器承擔(dān)電池變換器的功能。如果變換器構(gòu)造為雙向的，則電功率可以從電池被送回到交流功率總線上，并且因此也可以被提供給其他變換器和連接到所述其他變換器上的負(fù)載。因此，當(dāng)所述其他變換器中的一個在其輸出端處提供交流電壓時，也可以從電池例如給交流電壓負(fù)載供電，而并不為此需要專門的電池逆變器。
[0024]所述變換器中的一個也可以具有背向交流功率總線的直流輸入端，并且在此可以構(gòu)造為單向變換器，以便始終僅僅給交流功率總線供給電功率。這種單向變換器不需要自身的諧振回路，而是可以在利用那些能夠用于從交流功率總線獲得電功率的變換器的諧振回路的情況下構(gòu)造為與整個電路的統(tǒng)一諧振頻率協(xié)調(diào)的諧振變換器。
[0025]在根據(jù)本實用新型的軌道車輛——其具有根據(jù)本實用新型的用于功率分配的電路——中，這種構(gòu)造為單向的并且用于給交流功率總線供給電功率的變換器在其背向交流功率總線的直流輸入端處連接到通過集電弓供給的供電電壓上。在此，該變換器可以具有半橋直流/交流變換器或全橋直流/交流變換器，以便給交流功率總線供給電功率。可以在半橋直流/交流變換器前連接直流/直流變換器用于電壓匹配?？梢岳斫猓梢允沟迷撝绷?交流變換器在根據(jù)本實用新型的軌道車輛中諧振運(yùn)行，也就是作為諧振變換器運(yùn)行，所述諧振變換器在所有現(xiàn)有串聯(lián)諧振回路的共同諧振頻率附近產(chǎn)生交流電壓。如果直流/交流變換器僅僅單向運(yùn)行，則仍然不需要具有自身的串聯(lián)諧振回路，而是可以將其他變換器的串聯(lián)諧振回路用于其諧振運(yùn)行。
[0026]在根據(jù)本實用新型的軌道車輛中，至少一個雙向變換器可以在其背向交流功率總線的直流輸出端處提供直流電壓，并且同時連接到電池上。電池也可以連接到至少一個雙向變換器的每一個直流電壓中間回路上。所述電池可以是一種電化學(xué)儲能器和/或者靜電儲能器，因此也可以是一個或多個超級電容器。在外部功率供給失敗的情況下，原則上可以通過交流功率總線將電池用于所有負(fù)載的應(yīng)急運(yùn)行。在此，可以將功率傳輸給通常被設(shè)置用于消耗電功率的變換器，如傳輸?shù)揭韵伦儞Q器那樣:通常通過所述變換器給交流功率總線供給通過集電弓供給的電功率。因此，在應(yīng)急運(yùn)行中也可以從電池給軌道車輛的牽引傳動系統(tǒng)供電。但是其前提是，連接在集電弓和交流功率總線之間的變換器也被實現(xiàn)為雙向變換器。具體而言，如果不直接從集電弓、而是從牽引中間回路給該雙向變換器饋電，則可以通過該雙向變換器從交流功率總線將電功率回饋到軌道車輛的牽引中間回路中。通過這種方式可以使軌道車輛借助其牽引傳動系統(tǒng)例如駛過洗車道或駛過架空線或?qū)щ娷壍乃绤^(qū)。
[0027]在根據(jù)本實用新型的軌道車輛中，如果設(shè)有兩個雙向變換器，則其中一個可以在其背向交流功率總線的交流輸出端處提供交流電壓，并且可以連接到外部的例如固定的交流電壓源上。該外部交流電壓源正如其例如在軌道車輛的檢修間中可供使用的那樣，可以通過交流功率總線給該軌道車輛的所有負(fù)載供電。因此，也可以對通過另一個變換器連接到交流功率總線上的電池進(jìn)行充電。原則上也可能的是，通過交流功率總線從外部交流電壓源給軌道車輛的牽引傳動系統(tǒng)供電。
[0028]本實用新型的有利的擴(kuò)展方案從權(quán)利要求、說明書和附圖得出。在說明書中提到的特征和多個特征的組合的優(yōu)點僅僅是示例性的，并且可以替代地或累積地起作用，而不必一定通過根據(jù)本實用新型的實施方式實現(xiàn)這些優(yōu)點。在不因此改變所附的權(quán)利要求的主題的情況下，關(guān)于原始申請材料和專利的公開內(nèi)容有以下:其他特征可以從附圖、尤其是所示的幾何結(jié)構(gòu)和多個部件相互間的相對尺寸及其相對布置和有效連接得出。本實用新型的不同實施方式的特征和不同權(quán)利要求的特征的組合同樣可能與所選的對權(quán)利要求的回溯有所偏差，并且由此出發(fā)。這也涉及在單獨的附圖中所示的或在其描述中提到的這種特征。這些特征也可以與不同權(quán)利要求的特征組合。在權(quán)利要求中列出的特征同樣也可以不用于本實用新型的其他實施方式。
[0029]在權(quán)利要求和說明書中所提到的特征關(guān)于其數(shù)量應(yīng)理解為，恰好存在該數(shù)量或存在大于該數(shù)量的數(shù)量，而不需要明確使用副詞“至少”。因此，當(dāng)例如談及一個元件時，應(yīng)理解為恰好存在一個元件、兩個元件或者更多的元件。這些特征可以通過其他特征補(bǔ)充，或者可以是用于組成相應(yīng)的成品的單個特征。
[0030]包含在權(quán)利要求中的參考標(biāo)記不是對通過專利權(quán)利要求保護(hù)的主題的限制。其僅僅用于使權(quán)利要求更易于理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031 ] 以下根據(jù)附圖所示的優(yōu)選實施例，詳細(xì)解釋和描述本實用新型。
[0032]附圖1示出根據(jù)本實用新型的設(shè)置用于軌道車輛的電路的第一實施方式；以及
[0033]附圖2示出根據(jù)本實用新型的同樣設(shè)置用于軌道車輛的電路的第二實施方式，其中，以比附圖1更高的詳細(xì)程度示出電路的一些部件。
【具體實施方式】
[0034]附圖1所示的電路I具有一個中央雙端交流功率總線2。不同的變換器3至6連接到該交流功率總線2上。所述變換器3至6中的變換器4至6分別具有一個連接到交流功率總線2的串聯(lián)諧振回路7，其中，所有串聯(lián)諧振回路7具有相同的諧振電容和相同的諧振電感。這些諧振電容在此分別通過一個電容器8表示。諧振電感是變換器4至6的變壓器9至11的漏電感，這些變壓器可以整體上相同，但也可以具有不同的繞組比。
[0035]變換器3在無串聯(lián)諧振回路7的情況下連接到交流功率總線上。與其他變換器4至6不同，該變換器不是設(shè)置用于從交流功率總線2獲取電功率，而是僅僅設(shè)置用于給功率總線2供給電功率。相應(yīng)地，該變換器在其背向交流功率總線2的直流輸出端12處具有一個到電壓源、在此是直流電壓源上的連接端子13。在將電路I用于電軌道車輛中的情況下，所述直流電壓源可以是通過集電弓從架空線或?qū)щ娷夝侂姷臓恳齻鲃酉到y(tǒng)的直流電壓中間回路。
[0036]在連接端子13后面設(shè)置一個開關(guān)14、一個二極管15和一個稱合電抗器16。隨后連接一個升壓轉(zhuǎn)換器17作為變換器3的一部分，該升壓轉(zhuǎn)換器用于電壓匹配，隨后是一個直流/交流變換器18。所述直流/交流變換器18尤其可以是半橋直流/交流變換器。通過相應(yīng)地控制直流/交流變換器18的開關(guān)使變換器3諧振運(yùn)行，其中，利用其他變換器4至6的串聯(lián)諧振回路7，以便在理想情況下以無電流并且相應(yīng)地低損耗的方式連接直流/交流變換器18的開關(guān)。有效的諧振頻率在此是這些并聯(lián)連接的串聯(lián)諧振電路7中的每一個的諧振頻率?？梢岳斫?，變換器3的直流/交流變換器18并不是恰恰在串聯(lián)諧振回路7的諧振頻率處運(yùn)行，而是通常在略小的頻率處運(yùn)行，如在諧振變換器中常見的那樣。
[0037]電功率經(jīng)由這些連接到交流功率總線2上的串聯(lián)諧振回路7到達(dá)變換器4至6中的每一個的區(qū)域中。在此可以在相應(yīng)的變壓器9、10或11的次級側(cè)取得電功率。為此分別設(shè)置一個交流/直流變換器19、20或者21，所述交流/直流變換器在交流功率總線2的功率流向中對在相應(yīng)變壓器9、10或11的次級側(cè)流過的交流電進(jìn)行整流和積分(aufintegrieren),以便提供直流電壓。在變換器4的情況下,借助用于建立電磁兼容性的濾波器22對該直流電壓進(jìn)行濾波，然后經(jīng)由二極管23將其提供給直流輸出端24。原則上二極管是可選的。通常存在二極管，以便能夠并聯(lián)連接兩個同樣的直流電壓源。二極管防止另一個直流電壓源對分配給直流輸出端24的電池進(jìn)行充電。此外，變換器4還在輸出側(cè)連接到電池25上，并且變換器作為電池變換器運(yùn)行。這包括可以將電功率從電池送回到交流功率總線上。為此，變換器4的交流/直流變換器19以及變換器4本身構(gòu)造為雙向的。
[0038]變換器5在其交流/直流變換器20之后具有一個三相直流/交流變換器26。隨后連接一個結(jié)構(gòu)基本上已知的正弦波濾波器27以及一個用于電磁兼容性的濾波器28。在輸出端29處輸出經(jīng)濾波的三相交流電。通過開關(guān)31，附加的連接端子30可以接入輸出端29。連接端子30設(shè)置用于外部的例如固定的交流電壓源，例如在檢修間中用于給軌道車輛供電的交流電壓源。在變換器5構(gòu)造為雙向的，也就是在此不僅交流/直流變換器20、而且直流/交流變換器26構(gòu)造為雙向的情況下，能將電功率從外部交流電壓源傳輸?shù)浇涣鞴β士偩€2上。從交流功率總線那可以借助變換器4將電功率用于對電池25充電，或也可用于給連接到電池的直流連接端子24上的其他直流負(fù)載供電。反之可以通過變換器4、交流功率總線2、變換器5將電池25中的電功率用于給連接到連接端子29上的交流負(fù)載供電。在后一種情況下，開關(guān)31必須打開，或者說不允許外部交流電壓源連接到連接端子30上。
[0039]附圖1中還示出另一原則上可選的變換器6，該變換器在此如變換器5那樣除具有交流/直流變換器21以外，還具有一個直流/交流變換器32、一個正弦波濾波器33并且在其交流輸出端35前具有一個用于電磁兼容性的濾波器34。該交流輸出端35可以專門設(shè)置用于給以下這些交流電壓負(fù)載供電:即使在通過變換器3饋入功率到交流功率總線2上失敗并且沒有外部交流電壓源連接到連接端子30上的情況下，也應(yīng)給所述交流電壓負(fù)載供電。由此構(gòu)造應(yīng)急交流功率總線，其可以被設(shè)置用于對這些重要的交流電壓負(fù)載進(jìn)行替代的功率供給。最重要的交流電壓負(fù)載僅在緊急情況下才通過變換器6通過真正的應(yīng)急交流軌道供電，而在正常情況下與所有其他交流電壓負(fù)載一樣通過變換器5供電。
[0040]在電路I的另一種實施方式中，僅僅最重要的交流電壓負(fù)載通過變換器5或者變換器6供電，而另一變換器6或5給不太重要的負(fù)載供電。如果交流功率總線2上的電功率有限，則去活所述另一變換器6或5。
[0041]但是，替代用于特定的交流負(fù)載的應(yīng)急供電的附加變換器6，也可以始終僅僅通過變換器5給所有交流電壓負(fù)載供以功率，其中，在緊急情況下，也就是在交流功率總線2上的功率供應(yīng)有限時，切斷所有不一定需要的交流負(fù)載。
[0042]視應(yīng)用情況而定，對于從交流功率總線2離開的功率流，將變換器6構(gòu)造為單向的可能就足夠了。這例如適用于使用附加的變換器6用于給負(fù)載供以不同于交流輸出端29處的交流電壓的電壓值和頻率的電壓值和頻率時。
[0043]即使借助變換器4和5中的一個將電功率饋入交流功率總線2中，相應(yīng)的反向運(yùn)行的交流/直流變換器19或者20也可以在串聯(lián)諧振回路7的諧振頻率附近運(yùn)行。也就是說，在根據(jù)圖1的電路I中，也通過諧振的開關(guān)使每次在變換器4至6之間電功率轉(zhuǎn)移時的開關(guān)損耗最小化。始終以同一個頻率控制所有能夠用于將功率帶到交流功率總線2上的變換器3至5。如果變換器3至5中的多個要同時將功率傳輸?shù)浇涣鞴β士偩€2上，則應(yīng)同步控制這些變換器。
[0044]關(guān)于變換器4至6的輸出端24、29和35，根據(jù)附圖2的電路I的實施方式不如附圖1給出的詳細(xì)。但是更詳細(xì)地示出變換器18至21。此外，變換器5在此也沒有構(gòu)造為雙向的，但是變換器3構(gòu)造為雙向的。
[0045]詳細(xì)來說，變換器3在此也包括一個連接到交流功率總線上的串聯(lián)諧振回路7，該串聯(lián)諧振回路7具有一個用于提供諧振電容的電容器8和一個用于提供諧振電感的線圈36，所述諧振電感具有與變換器4至6的諧振回路中的諧振電感相同的大小。半橋交流/直流變換器18包括一個具有半導(dǎo)體開關(guān)38和反并聯(lián)二極管39的半橋37。用于反向電流且其中心點連接有串聯(lián)諧振電路7的并聯(lián)無源半橋40包括兩個電容器41。升壓轉(zhuǎn)換器17在此借助兩個半導(dǎo)體開關(guān)42與反并聯(lián)二極管43、兩個二極管44和兩個電容器45構(gòu)造?？梢愿鶕?jù)控制半導(dǎo)體開關(guān)42時的時鐘頻率的特征，將電容器45的中心點與這些電容器41連接。
[0046]變換器4的交流/直流變換器19具有一個全橋46以及一個輸出側(cè)的平滑電容器49，所述全橋具有四個半導(dǎo)體開關(guān)47和所屬的反并聯(lián)的二極管48。在此僅僅變換器5的單向交流/直流變換器具有由二極管51組成的全橋50和輸出側(cè)的平滑電容器52。相應(yīng)地，變換器6的交流/直流變換器21借助由二極管54組成的全橋53和一個輸出側(cè)的平滑電容器55構(gòu)建。
[0047]變換器3的附加的雙向構(gòu)造允許例如通過變換器4和交流功率總線2將電功率從根據(jù)附圖1連接的電池25回饋直至連接端子13上，以便例如至少以如此程度給軌道車輛的牽引傳動系統(tǒng)供給電功率，使得軌道車輛例如可以駛離具有死的架空線或死的導(dǎo)電軌的區(qū)，或駛離出于其他原因不存在外部功率供給的區(qū)域。
[0048]在電路I中，始終可以通過交流功率總線2傳送在某個時刻可供使用的全部功率，而在此不會由于所有激活地連接的變換器19至21的諧振運(yùn)行而產(chǎn)生較高的開關(guān)損耗。為了在變換器作為整流器運(yùn)行時也減少開關(guān)損耗，只要存在合適的開關(guān)，也就可以使變換器分別作為同步整流器激活地運(yùn)行。
[0049]參考標(biāo)記列表
[0050]I 電路
[0051]2交流功率總線
[0052]3變換器
[0053]4變換器
[0054]5變換器
[0055]6變換器
[0056]7串聯(lián)諧振回路
[0057]8 電容器
[0058]9變壓器
[0059]10變壓器
[0060]11變壓器
[0061]12直流輸入端
[0062]13連接端子[0063]14開關(guān)
[0064]15二極管
[0065]16電抗器
[0066]17升壓轉(zhuǎn)換器
[0067]18直流/交流變換器 [0068]19交流/直流變換器
[0069]20交流/直流變換器
[0070]21交流/直流變換器
[0071]22濾波器
[0072]23二極管
[0073]24直流輸出端
[0074]25電池
[0075]26直流/交流變換器
[0076]27正弦波濾波器
[0077]28濾波器
[0078]29交流輸出端
[0079]30連接端子
[0080]31開關(guān)
[0081]32直流/交流變換器
[0082]33正弦波濾波器
[0083]34濾波器
[0084]35交流輸出端
[0085]36線圈
[0086]37半橋
[0087]38半導(dǎo)體開關(guān)
[0088]39二極管
[0089]40半橋
[0090]41電容器
[0091]42半導(dǎo)體開關(guān)
[0092]43二極管
[0093]44二極管
[0094]45電容器
[0095]46全橋
[0096]47半導(dǎo)體開關(guān)
[0097]48二極管
[0098]49平滑電容器
[0099]50全橋
[0100]51二極管
[0101]52平滑電容器[0102]53 全橋
[0103]54 二極管
[0104]55平滑電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于功率分配的電路(I)，所述電路具有 一個雙端交流功率總線(2)以及 至少三個連接到所述交流功率總線上的變換器； 其中，所述至少三個變換器中的至少兩個變換器分別具有一個連接到所述功率總線的兩端上的串聯(lián)諧振回路(7)； 其特征在于， 所述具有串聯(lián)諧振回路(7)的變換器中的至少一個是雙向變換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路(I)，其特征在于，所有連接到所述功率總線⑵上的串聯(lián)諧振回路(7)具有相同的諧振電容和相同的諧振電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述具有串聯(lián)諧振回路(7)的變換器中的至少兩個是雙向變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的能夠用于從所述交流功率總線(2)獲得電功率的每一個變換器具有串聯(lián)諧振回路(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的用于給所述交流功率總線(2)供給電功率的每一個變換器作為諧振變換器運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所 述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的至少一個變換器具有變壓器(9至11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的至多一個變換器不具有變壓器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的一個變換器具有一個背向所述交流功率總線(2)的交流輸出端(29，35)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路(I)，其特征在于，所述具有背向所述交流功率總線(2)的交流輸出端(29)的變換器具有用于交流電壓源的連接端子(30)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的一個變換器具有背向所述交流功率總線(2)的直流輸出端(24)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，電池(25)連接到所述至少一個雙向變換器的背向所述交流功率總線⑵的輸出端(24)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的一個具有背向所述交流功率總線(2)的直流輸入端(12)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路(I)，其特征在于，所述至少三個變換器中的一個構(gòu)造為單向的、用于給所述交流功率總線(2)供給電功率的變換器不具有諧振回路。
14.一種電軌道車輛，其具有根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于功率分配的電路(I)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軌道車輛，其特征在于，所述至少三個變換器中的一個構(gòu)造為單向的、用于給所述交流功率總線(2)供給電功率的變換器不具有諧振回路，所述一個構(gòu)造為單向的并且用于給所述交流功率總線(2)供給電功率的變換器在其背向所述交流功率總線⑵的直流輸入端(12)處連接到通過集電弓供給的供電電壓上，并且具有直流/交流變換器(18)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軌道車輛，其特征在于，所述至少三個變換器中的一個變換器具有背向所述交流功率總線(2)的直流輸出端(24)，電池(25)連接到所述至少一個雙向變換器的背向所述交流功率總線(2)的輸出端(24)上，所述至少一個雙向變換器在其背向所述交流功率總線(2)的直流輸出端(24)處提供直流電壓并且連接到所述電池(25)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軌道車輛，其特征在于，所述具有串聯(lián)諧振回路(7)的變換器中的至少兩個是雙向變換器，所述具有背向所述交流功率總線(2)的交流輸出端(29)的變換器具有用于交流電壓源的連接端子(30)，所述兩個雙向變換器中的一個在其背向所述交流功率總線(2)的交流輸出端(29)處提供交流電壓，并且可以連接到外部交流電壓源上。
【文檔編號】B60L9/00GK203800825SQ201320897241
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】J·韋伯, G·巴赫曼, A·貝格爾 申請人:艾思瑪鐵路技術(shù)有限公司