電力機車輔助電源系統(tǒng)的分析與比較
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2．2 直-交型輔助變流器系統(tǒng)
直-交型輔助變流器是從主變流器的中間直流環(huán)節(jié)取流，因此它只需要逆變器就可實現(xiàn)直流電到三相交流電的變換。由于輸入電壓較高，為達到輸出輔助電氣設(shè)備所要求的電壓等級，一般需要增加降壓設(shè)備。有兩種控制方式：一種是先逆變，再通過三相降壓變壓器將較高的交流電壓降到所要求的電壓等級；另一種是先通過降壓電路將直流輸入電壓降低到合適的值，再進行逆變。圖2和圖3分別給出了兩種輔助變流器的電路結(jié)構(gòu)。
為得到品質(zhì)良好的三相交流電源，通常需要增加濾波環(huán)節(jié)。方式1中，三相電抗器／電容器濾波或三相LC濾波器可放置在逆變器和降壓變壓器之間，也可放置在變壓器之后；方式2中，則將濾波器放置在逆變器輸出之后。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/181215.htm
方式1中，△-Y型變壓器不僅實現(xiàn)降壓功能，還實現(xiàn)高壓輸入電源回路和負載回路之間的相互隔離。此電路的特點是開關(guān)元器件數(shù)量少、控制較為簡單，缺點是輸出三相電壓易受直流輸入電壓的影響，且當直流輸入電壓較高時逆變器開關(guān)元件的耐壓要求高，成本較高。因此該方案比較適，用于由牽引變流器中間直流環(huán)節(jié)供電的場合。
方式2中，可采取不同的電路實現(xiàn)降壓。最簡單的是單管降壓斬波器，該器件有以下特點：(1)通過降壓斬波的閉環(huán)控制保持逆變器輸入電壓的恒定，從而消除輸入電壓的波動對三相逆變器輸出的影響；(2)整個電路中僅需1只大功率高壓IGBT元件，逆變器則可選擇較低電壓級別的IGBT元件，以降低設(shè)備成本。但這種方式?jīng)]有實現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓之間的隔離，同時還應(yīng)設(shè)置在降壓斬波器失去控制后對逆變器和負載等的保護電路。
與交一直一交型輔助變流器相比，直一交型輔助變流器具有兩個顯著特點：(1)無需牽引變壓器提供輔助繞組，而是直接從牽引變流器的中間直流環(huán)節(jié)取流；(2)必須采取降壓措施，滿足輸出電壓的幅值要求。
3 直流電源系統(tǒng)
目前鐵道機車上直流電源系統(tǒng)有相控型(AC／DC)直流電源系統(tǒng)和IPM高頻開關(guān) (DC／DC)電源系統(tǒng)。傳統(tǒng)的相控直流電源由于器件和技術(shù)兩方面的原因，工作頻率低，體積大，噪音高，技術(shù)指標和可控性都較差。高頻開關(guān)電源是采用軟開關(guān)技術(shù)的一種高效、高精度電源，可多模塊并聯(lián)_丁作。該電源的電池兼容性高、直流可控性好、功率因數(shù)高、噪音低、均流性好、體積小、直流成分純凈度高，各項技術(shù)指標均遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)可控硅電源，是相控電源更新?lián)Q代的理想產(chǎn)品。由于輸入輸出接口都采用硬接插件(熱插板)連接方式，維修更換極為簡便，所以特別適合電力機車動態(tài)負荷多、穩(wěn)壓、穩(wěn)流、紋波精度要求高和N+1的冗余配置的要求?，F(xiàn)將晶閘管相控電源直流系統(tǒng)與高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)做一比較，如表1所示，其余性能指標滿足TB1395-81中的要求。
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