基于逆变器的头端电力系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本公开一般地涉及机车，更具体地说，涉及用于机车的头端电力系统。
【背景技术】
[0002]货运火车和客运火车通常包括向火车提供动力的机车。没有它自己的额定载重量，机车的唯一目的是使火车沿着轨道移动。通常，机车可以使用发动机驱动主电源，例如主发电机或交流发电机。将机械能转换为电能，主电源向牵引电动机提供电力以便驱动机车的车轮。牵引电动机沿着轨道推动火车。
[0003]与货运车厢不同，火车的客运车厢需要电力以便用于与驱动或移动无关的各种应用。例如，客运车厢可能需要电力以便供热、制冷、环境照明以及使电源插座通电。为了向客运车厢提供电力，客运火车的机车还包括头端电力(HEP)系统。
[0004]头端电力(HEP)系统是客运火车上的配电系统。通常，HEP系统包括HEP发电机，其是除了机车的主电源之外的单独发电机。HEP发电机可以是由机车发动机驱动的寄生发电机，或者是独立于主机车发动机操作的较小发动机/发电机。
[0005]如果HEP发电机是寄生发电机，则机车的主发动机可能必须保持较高的电力输出和燃料消耗。如果HEP发电机独立于主发动机操作，则单独系统的使用可以转化为较高的维护成本。此外，两种类型的HEP发电机都产生不希望的噪声级别并且需要额外的燃料消耗，这导致排放物增加。
[0006]在标题为“Systemfor Multiple Inverter-Driven Loads (用于多逆变器驱动的负载的系统)”的第2014/0139016 Al号美国专利申请公开中披露一种用于控制多逆变器驱动的负载的系统和方法。2014/0139016公开描述一种车辆，其具有为牵引总线供电的第一交流发电机以及为HEP电路供电的第二交流发电机。所述车辆还包括耦合到第二交流发电机的逆变器，以及耦合到逆变器的多个负载。尽管有效，但2014/0139016车辆仍然需要第二交流发电机以便为HEP供电。需要改进HEP系统以便降低噪声级别、燃料消耗和排放水平。
【发明内容】
[0007]根据一个实施例，公开一种用于机车的头端电力(HEP)系统。所述HEP系统可以包括第一 HEP逆变器模块和第二 HEP逆变器模块，所述第一 HEP逆变器模块在操作上连接在直流(DC)链路与变压器之间，所述第二 HEP逆变器模块在操作上连接在所述DC链路与所述变压器之间并且与所述第一 HEP逆变器模块并联。所述第一 HEP逆变器模块和所述第二 HEP逆变器模块可以被配置为将来自所述DC链路的电力转换为交流电(AC)。所述变压器可以被配置为将来自所述第一 HEP逆变器模块和所述第二 HEP逆变器模块的电力传输到HEP总线。
[0008]根据另一个实施例，公开一种机车。所述机车可以包括:电源；牵引系统，其在操作上连接到所述电源并且被配置移动所述机车；辅助电力机车(APL)系统，其在操作上连接到所述电源并且被配置为向所述机车的辅助负载提供电力；以及头端电力(HEP)系统，其在操作上连接到所述电源并且被配置为通过HEP总线向所述机车的客运车厢提供电力。所述HEP系统可以包括:变压器，其包括第一初级绕组和第二初级绕组，所述变压器被配置为将电力传输到所述HEP总线；第一 HEP逆变器模块，其在操作上连接在直流(DC)链路与所述变压器的所述第一初级绕组之间；以及第二 HEP逆变器模块，其在操作上连接在所述DC链路与所述变压器的所述第二初级绕组之间，所述第二 HEP逆变器模块与所述第一 HEP逆变器模块并联，所述第一 HEP逆变器模块和所述第二 HEP逆变器模块被配置为将来自所述DC链路的电力转换为用于所述HEP总线的交流电(AC)。
[0009]根据另一个实施例，公开一种用于提供机车中的头端电力(HEP)的方法。所述方法可以包括在直流(DC)链路与变压器之间并联的第一 HEP逆变器模块和第二 HEP逆变器模块上分配HEP负载。
[0010]当结合附图阅读以下详细描述时，这些和其它方面和特性将变得更显而易见。此夕卜，尽管针对特定示例性实施例公开了各种特性，但应理解，各种特性可以彼此组合，或单独使用，与任何各种示例性实施例组合而不偏离本公开的范围。
【附图说明】
[0011 ] 图1是根据本公开的一个实施例的车辆的简图；
[0012]图2.1-2.3是用于图1的车辆的电力系统的简图；
[0013]图3是用于图1的车辆的头端电力(HEP)系统的简图；
[0014]图4是图3的HEP系统的示意性表示；
[0015]图5是用于图3的HEP系统的控制系统的简图；
[0016]图6是图5的控制系统的不意性表不；
[0017]图7是图3中的HEP系统的HEP变压器的输出电压和电流波形的图；
[0018]图8是用于图5的控制系统的所生成的控制波形的图；
[0019]图9是根据另一个实施例的在九脉冲模式下的正弦-三角形脉冲宽度调制(PWM)的操作区域的图；
[0020]图10是根据另一个实施例的用于图5的控制系统的在九脉冲模式下使用三阶谐波注入的正弦-三角形PWM的操作区域的图；
[0021]图11是示出图5的控制系统的电压总谐波失真与载波波形相移之间的关系的仿真结果的图；
[0022]图12是图3的HEP系统的主模式的示意性表示；
[0023]图13是图3的HEP系统的后备t旲式的不意性表不；以及
[0024]图14是示出根据另一个实施例的用于提供机车中的头端电力(HEP)的过程的流程图。
[0025]尽管本公开容许包括各种修改和备选结构，但将在下面详细示出和描述本公开的某些示例性实施例。本公开并不限于披露的特定实施例，而是包括这些实施例的所有修改、备选结构和等效物。
【具体实施方式】
[0026]本公开提供一种用于提供机车中的头端电力(HEP)的基于逆变器的系统和方法。所述HEP系统和方法提供至少两个逆变器模块，它们在直流(DC)链路与变压器之间并联。所述HEP系统和方法的变压器允许逆变器模块并联，同时在HEP总线上生成单个输出。所述HEP总线然后向HEP系统的各种负载输送必需的电力。此外，主电源或主交流发电机/发电机提供到并联逆变器模块的DC链路输入。这样，所公开的系统和方法不需要单独的HEP发电机。通过消除第二发电机，基于逆变器的HEP系统和方法显著降低机车中的噪声级别、燃料消耗和排放水平，同时仍然向客运火车车厢提供必需的HEP。
[0027]现在将详细参考特定实施例或特性，它们的实例在附图中示出。通常，将在所有附图中使用对应的参考标号以指相同或对应的部分。
[0028]图1示出符合本公开的某些实施例的车辆20。尽管车辆20被示为铁路运输车辆，但车辆20可以是用于执行与特定产业关联的涉及物理移动的驱动操作的任何类型车辆或机器，特定产业例如包括但不限于运输、采矿、建筑、环境美化、林业、农业等。
[0029]用于商业和工业目的的车辆和机器的非限制性实例包括火车、柴油电力机车、柴油机械机车、采矿车辆、公路用车辆、运土车辆、装载机、挖掘机、推土机、自动平地机、拖拉机、卡车、挖沟机、农业设备、材料装卸设备、船舶，以及在工作环境中操作的其它类型。将理解，示出车辆20主要用于示例性目的以便有助于公开各种实施例的特性，并且图1未示出车辆的所有组件。
[0030]车辆20可以包括机车22，其耦合到至少一个有轨车24。车辆20可以沿着路线26行驶，例如沿着轨道的一个或多个铁轨行驶。有轨车24可以是用于承载旅客、货物或其它负载的客运车厢或货运车厢。机车22可以包括发动机28或其它动力源和电力系统30。发动机28可以是电力、柴油、蒸汽、氢气、燃气轮机驱动、混合动力或其它类型，用于产生能量以便驱动车辆20。电力系统30可以被配置为将电力分配给驱动和非驱动电力负载。
[0031]现在参考图2.1-2.3，并且继续参考图1，示出根据本公开的一个实施例的电力系统30的简图。电力系统30可以包括交流发电机32，其在操作上耦合到发动机28。交流发电机32可以将由发动机28产生的机械能转换为交流电(AC)形式的电能。但是，可以使用交流发电机32之外的其它类型的发电机。在交流发电机32的输出端处，第一整流器34和第二整流器36可以将AC转换为分别在第一 DC链路38和第二 DC链路40上传送的直流电(DC)。在一个实例中，交流发电机32可以被配置为基于发动机28的为100rpm的旋转速度，在第一 DC链路38和第二 DC链路40中的每一个上提供为2000V的最小电压。但是，当然可以使用其它配置。
[0032]电力系统30可以还包括牵引系统42、辅助电力机车(APL)系统44、动态制动(DB)栅极(grid)斩波器系统46以及头端电力(HEP)系统48。牵引系统42可以被配置为沿着路线26移动机车22并且驱动车辆20。例如，第一 DC链路38可以将DC传送到牵引系统42。牵引系统42可以包括牵引逆变器模块50以便将DC转换为用于牵引电动机52的AC，牵引电动机52被配置为驱动机车22的车轮54(图1)。尽管在图2.1中牵引系统42包括四个牵引逆变器模块50和四个牵引电动机52，每个个体牵引电动机52具有一个牵引逆变器模块50，但将理解，其它配置当然是可能的。
[0033]APL系统44可以被配置为向机车22上的辅助负载56提供电力。机车上辅助负载56的非限制