变流技术与电力牵引电力机车动车用轻型供电装置的开发等德传外电力机车动车的驱动电路中重量最大的部件是变压器。由于重量大，这种供电装里的效率不会超过92%.

　　建立在中频变压器和电力半导体变流器基础上的供电装置能做到重量轻，提供了解决问题的有效途径。德国铁路股份会司与高等院校合作研制了一台试验样机，实现了这种构想。其目的是在将效率提高到95%的同时，将供电装置的重量和体积减小一半。这种设计为铁路达到高效经济节能和对环境友好的目的作出了重要贡献。这种供电装置在试验台上试验后，将装车进行走行试验。

　　新型机车必须有助于增强铁路对其他交通工具的竞争力和提高经济性和吸引力。所谓灵活性就是更强调机车供电装置能适应多种电流制。考虑到驱动支路的功效，应着重研究能耗效率和重量问题。既定的目标是装置体积要小，而且重量要轻。这样在同样能耗时能实现更大的加速度和缩短走行时间，或者在同样加速度时能降低能耗。同时，机车总重轻能减小对轨道作用力，尤其是在高速铁路中。

　　分析一下16先交流机车动车驱动系统中的重量分布就可看出，重量和体积最大的部件就是变压器。在动车上，变压器重量是驱动系统总重的也就是说变压器是整个驱动支路中重量最大的部件。由于电感减小，变压器的重量和体积随频率减小而增大，其竞争力明显比50交流电气化铁路的要差。在提高效率和易于适应多电流制的同时，减轻高压供电装置的重量是铁路实现轻快节能有利于环保和扩大运能的一个重要的革新措施。

　　在机车上采取两种不同的方案可实现上述目的，一是采用超导变压器，另一种是使用本文介绍的中频变压器来减轻供电装置重量。用较高的绝缘和冷却技术所抵消，因为它们要求保持以下低温。一个根本问题是，机车停用较长时间后，变压器要能重新工作，低温恒温器的温度要从环境温度冷却到低温7所需的冷却时间过长。此外，至今还没有证实超导变压器在铁路实际振动工作条件下的性能。另外，超导变压器要适应多电流制，同至今变压器一样也需要一些附加装置。而与此恰恰相反，中频变压器和相应的外部电路在这些方面具有优势。

　　由于部件较多，设计轻型的中频变压器的主要问题是电路方式和可靠性，这种电路使用了大量的电力半导体元件，要求做到极高的可靠性。因此对电路设计的要求是，装置运行中能切除出现故障的模块组，而不影响整个装置的工作。为此应使用冗余结构，以及模块的各元件应有相应的过负荷性能。工作原理超导变压器与常规变压器相比，超导变压器的电流密度要大得多，其所需的绕组材料少，因此，不仅铁心而且绕组也较轻和较小。　

　　所选定的中频一方面是考虑到变压器体积和重量之间的最佳折衷，另一方面是考虑频率变换用电力半导体元件的开关损耗图每个级联模块分变频器由个输人侧个直流电压中间电路和个输人侧组成。每个模块向中频变压器的一个分立一次绕组供电。电力机车动车用轻型供电装，的开发变流技术与电力牵引图轻型的中频变压器的电路设计四象限变流器①中频变压器②牵引电动机③车轮。

　　通过较简单的网侧滤波器的帮助，可将电网对长途通信和信号设备的干扰降至允许范围。各级联模块的输人逆变器供给恒定工作点恒定输出电压模式的是中频电压，按风荷来调节电流。输出侧级联分变频器为同步控制，所以它们可以直接与变压器的一次绕组相连接。如各模块中间电路电压一致，模块之间就不会流经平衡电流，更重要的是这里所介绍的高压供电装置具有适用于多电制的性能。

　　连接其他频率的交流电压或者直流电压，只需配置相应软件来控制输人侧的就可以了。中频变压器二次侧只个绕组，电动机侧变频器与该绕组相连接。在负荷侧整流器必须将频率调到的中频，而无需其他匹配。这也就是说仍可保留常规变压器上用于牵引逆变器的3场吸收电路。负荷侧整流器的控制装置检测变压器功率的能流。此时同至今的一样，调节目的是使二次侧上的恒定的中间电路电压与牵引电动机给出的或接收的功率无关。

　　用本文所叙的轻型的供电装容量短接电压效率频率变比一次绕组数量二次绕组数量重量置，通过规定变频器模块的控制角可使能流在两个方向中流动，因此，在制动时可将能量反馈给电网。样机结构借助输人变流器，通过变化调制度和通过改变端电压和输人电压之间的夹角度来调节输人电流。

　　这样无功功率消耗就能在较宽的极限内变化，因而损耗最小，功率因数可调到等于由于中间电路电容器退祸，所以主要是输人侧整流器决定着电网电流中高次谐波的含量。出错时相关的分变频器发生快速关断信号，在娜内通过紧急接触器来关断。借助光纤导线总线能迅速进行诊断。一次侧变频器模块是成对装在柜体中。模块和中频变压器的损耗热经采用绝缘的M冷媒的冷却循环回路散发出去。

　　整个供电装置由输人侧级联电路和中频变压器组成，重从外形尺寸上看，供电装置的设计安装高度只有因此，可将这种轻型的供电装置装在车底架下面。测且结果此选用的开关频率为这样就可达到最佳的调制系数和允许的开关损耗。这种模块的数量是由输入电压所用半导体元件的反馈电压最少的网侧滤波器费用和确保使用性的安全系数来确定的。所选用的参数能保证输人级联电路中个分变频器出故障时不会限制运行。

　　输入侧中间电路的额定电压为在个分变频器故障时中间电路电压会升高到由于具有较大的电流允许负荷能力，其使用时发热较小，所以能减少故障几率。这种轻型的供电装置用一信号处理器进行控制，它控制装置投人运行，调节与铁路电网的功率交换以及负责故障处理和诊断。通过正弦一三角形调制形成驱动级的控制信号并用光纤导线传输。由于输入侧各分变频器的控制是相互错开的，所以在输人侧端电压高次谐被频谱中能很好阻尼成倍的双倍脉冲重复频率和限制的边带。

　　为遵守干扰电流允许值和使频率范围的单位总干扰电流在上限内而使用滤波器，但由于各分变频器的控制是相互错开的，从使用个分变频器起，滤波器费用就可大大减少。

　　由至今所用的体积和重量大的高压网侧滤波器变压器用滤波器重约过渡到电感较小的简单滤波器，其重量显著减轻。

　　这种轻型的供电装置投人运行时，其输人侧中间电路用辅助电源例如车载蓄电池经充电装置预充电到就避免了接人网压时出现的振荡过程，也就不需要用充电电阻及相应的布线。

　　驱动级出错信号中间电路电压和变频器首批测量表明，由于涡流损耗变压器的效率只达到将制造用的铝带材导线改为粗铜绞线，中频变压器效率可望提高到试验样机的效率达到了图展望半导体元件正在进一步发展，可望不久的将来就会有反向峰值电压为的这样就可将级联电路中的分变频器数减少到个，系统的复杂程度也就随之降低。此外，还有进一步减轻重量和缩小体积的巨大潜力。设计传输功率达的轻型的供电装置是不成问题的，因为至今的设计还没完全用尽的电流负荷能力，而且今后的的电流负荷能力还可望进一步提高。本文所介绍的轻型的供电装置已正式投入生产，现逐步投人使用。

　　在德国德骚铁路研究工艺中心的试验站按铁路规定负荷条件过电压欠电压跳弓以及减载对装置进行了试验。此外还规定要做振动试验，以验证装置对铁路的适用性，紧接着装车进行持续走行试验。