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Title:
MULTI-SYSTEM TRACTION POWER CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/025254
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a multi-system traction power converter comprising a line-side supply device (2), a load-side self-commutated pulsed power converter (6) and an intermediate direct-voltage circuit (4). Said supply device (2) comprises a plurality of power converter groups (34), a medium-frequency transformer (38) having a plurality of primary windings (36) and a secondary winding (40), and an output power converter (48). Said power converter groups (34) are electrically connected in series on the network side and are linked to a primary winding on the transformer side. The output power converter (48) of the supply device (2) is connected to the secondary winding (40) on the alternating-current side and, on the direct-voltage side, to terminals of the self-commutated pulsed power converter (6) on the direct-voltage side by means of the intermediate direct-voltage circuit (4). According to the invention, the medium-frequency transformer (38) has a secondary winding (52) that is electrically mounted in parallel with terminals of a second output power converter (50) on the alternating current side. Said two output power converters (48, 50) can be configured by means of two switching appliances (54, 56) into a parallel connection or a series connection, on the direct current side. In this way, a full four-system multi-system traction power converter is produced from a known power-frequency transformerless traction power converter with line-side supply with a middle-frequency transformer (38).

Inventors:
WEIGEL JAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/055671
Publication Date:
March 01, 2012
Filing Date:
April 12, 2011
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
WEIGEL JAN (DE)
International Classes:
B60L9/30
Domestic Patent References:
WO2003047904A12003-06-12
Foreign References:
EP1226994A22002-07-31
EP0384222A11990-08-29
EP1226994A22002-07-31
Other References:
BAKRAN M M ET AL: "Comparison of multisystem traction converters for high-power locomotives", POWER ELECTRONICS SPECIALISTS CONFERENCE, 2004. PESC 04. 2004 IEEE 35TH ANNUAL, AACHEN, GERMANY 20-25 JUNE 2004, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, 20 June 2004 (2004-06-20), pages 697 - 703VOL.1, XP010738071, ISBN: 978-0-7803-8399-9, DOI: 10.1109/PESC.2004.1355833
B. ENGEL, M. VICTOR, G. BACHMANN, A. FALK: "15kV/16.7Hz Energy Supply System with Medium Frequency Transformer and 6.5kV IGBTs in Resonant Operation", KONFERENZBAND DER EPE-KONFERENZ, 2003
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Mehrsystem-Traktionsstromrichter mit einer netzseitigen Einspeisevorrichtung (2), einem lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter (6) und einem Gleichspannungs-Zwischenkreis (4), wobei diese Einspeisevorrichtung (2) eine Vielzahl von Stromrichter-Gruppen (34), einen Mittelfrequenz-Transformator (38) mit einer Vielzahl von Primärwicklungen (36) und einer Sekundärwicklung (40) und einen Ausgangs-Stromrichter (48) aufweist, wobei diese Stromrichter-Gruppen (34) netzseitig elektrisch in Reihe geschaltet sind und transformatorseitig jeweils mit einer Primärwicklung (36) verknüpft sind, wobei der Ausgangs-Stromrichter (48) der Einspeisevorrichtung (2) wechselspannungsseitig mit der Sekundärwicklung (40) und gleichspannungsseitig mittels des Gleichspannungs-Zwischen- kreises (4) mit gleichspannungsseitigen Anschlüssen des selbstgeführten Pulsstromrichters (6) verbunden sind, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mittel¬ frequenz-Transformator (38) eine zweite Sekundärwicklung (52) aufweist, die elektrisch parallel zu wechselspannungsseitigen Anschlüssen eines zweiten Ausgangs-Stromrichters (50) ge¬ schaltet ist, und dass diese beiden Ausgangs-Stromrichter (48,50) mittels zweier Schaltgeräte (54,56) gleichspannungs¬ seitig in eine Reihen- oder Parallelschaltung konfigurierbar sind.

2. Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schalt¬ gerät (54,56) ein Umschalter ist.

3. Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Ausgangs- Stromrichter (48,50) ein Vierquadrantensteller ist, dessen gleichspannungsseitige Anschlüsse mit einem Kondensator ver- sehen sind.

4. Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jede Strom- richter-Gruppe (34) netzseitig einem Vierquadrantensteller und transformatorseitig einen Resonanz-Stromrichter aufweist, wobei dieser Resonanz-Stromrichter und der Vierquadrantensteller gleichspannungsseitig elektrisch parallel geschaltet sind.

5. Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Resonanz- Stromrichter eine Halbbrücke, eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren und einen Serienkondensator aufweist, wobei die Reihenschaltung elektrisch zur Halbbrücke geschaltet ist und der Serienkondensator mit einen Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren verknüpft ist. 6. Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Resonanz- Stromrichter eine Halbbrücke und eine Reihenschaltung zweier Kondensatoren aufweist, wobei die Reihenschaltung elektrisch parallel zur Halbbrücke geschaltet ist und ein Verbindungs- punkt der beiden Kondensatoren und ein Ausgang der Halbbrücke jeweils einen Ausgangs-Anschluss dieses Resonanz-Stromrich¬ ters bilden.

Description:
Beschreibung

Mehrsystem-TraktionsStromrichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrsystem-Traktions ¬ stromrichter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein netzfrequent trafoloser Traktionsstromrichter ist aus der Veröffentlichung mit dem Titel "15kV/16.7Hz Energy Supply System with Medium Frequency Transformer and 6.5kV IGBTs in Resonant Operation" von B. Engel, M. Victor, G. Bachmann und A. Falk, veröffentlicht im Konferenzband der EPE-Konferenz 2003 in Toulouse, bekannt. Ein derartiger Traktionsstromrichter weist netzseitig eine Einspeisevorrichtung und lastseitig einen selbstgeführten Pulsstromrichter auf, an deren Ausgängen ein Antriebsmotor angeschlossen ist. Gemäß Figur 2 dieser Veröffentlichung weist die Einspeisevorrichtung netzseitig eine Vielzahl von Stromrichter-Gruppen, einen Mittelfrequenz- Transformator und einen Ausgangs-Stromrichter auf. Der Mit- telfrequenz-Transformator weist eine Vielzahl von Primärwick ¬ lungen und eine Sekundärwicklung auf, die mittels eines Kerns magnetisch miteinander gekoppelt sind. Jede Stromrichter- Gruppe ist transformatorseitig mit einer Primärwicklung ver ¬ schaltet. Netzseitig weist jede Stromrichter-Gruppe einen Vierquadrantensteller auf. Diese Stromrichter-Gruppen sind netzseitig in Reihe geschaltet. Dadurch teilt sich eine Netz ¬ spannung von beispielsweise 15kV, 16.7Hz gleichmäßig in Teil ¬ spannungen auf. Transformatorseitig weist jede Stromrichter- Gruppe einen Serien-Resonanz-Stromrichter auf. Dieser Serien- Resonanz-Stromrichter weist einen Serienkondensator auf, der mit einer Streuinduktivität einer zugeordneten Primärwicklung einen Serienresonanzkreis bildet. Mittels dieser Stromrich ¬ ter-Gruppen wird die Netzfrequenz von 16.7Hz in eine höher- frequente Transformatorfrequenz von beispielsweise 5kHz umge- wandelt. Mittels dieser netzseitigen Einspeisevorrichtung eines Traktionsstromrichters wird ein ansonsten verwendeter Traktionstransformator ersetzt, der insbesondere bei einer Netzfrequenz von 16.7Hz groß und schwer ist. Die Transforma- torfrequenz in Höhe von 5kHz ist ein technischer realistischer Kompromiss zwischen Volumen und Gewicht des Mittelfre ¬ quenz-Transformators und den Schaltverlusten. Aus der EP 1 226 994 A2 ist ebenfalls ein netzfrequent trafo ¬ loser Traktionsstromrichter bekannt, der außerdem von einer Netzgleichspannung in Höhe von l,5kV oder 3kV gespeist werden kann. Gemäß Figur 8 dieser EP-Offenlegungsschrift wird eine niedrige Netzgleichspannung in Höhe von l,5kV mittels eines Schaltgeräts direkt mit den gleichspannungsseitigen Ausgängen des Ausgangs-Stromrichters der Einspeisevorrichtung verknüpft. An diesen Ausgängen ist ein Gleichspannungs-Zwischen- kreis angeschlossen, an dem der lastseitige selbstgeführte Pulsstromrichter des Traktionsstromrichters gleichspannungs- seitig angeschlossen ist. Mittels des Schaltgeräts wird eine positive Potentialschiene des Spannungszwischenkreises mit ¬ tels eines Stromabnehmers mit einer Netzgleichspannung von beispielsweise l,5kV, die an einer Fahrleitung ansteht, verbunden. Eine negative Potentialschiene ist mit einem An- triebsrad eines schienengebundenen Fahrzeugs, das mittels ei ¬ ner Schiene geerdet ist, verbunden. Durch eine Umkonfigurie- rung der Stromrichter-Gruppen der netzseitigen Einspeisevorrichtung von einer Reihenschaltung in eine Parallelschaltung kann diese Schaltung auch vorteilhaft an eine Netzspannung von 3kV betrieben werden. Dieser Traktionsstromrichter kann an Wechselspannungen von 15kV, 16.7Hz oder 25kV, 50Hz und an einer Gleichspannung von l,5kV oder 3kV betrieben werden.

Nachteil dieser Einspeiseschaltung besteht darin, dass eine Vielzahl von mechanischen Schaltern verwendet werden müssen, um die netzseitigen Stromrichter-Gruppen dieser Einspeiseschaltung von einer Reihenschaltung in eine Parallelschaltung umzukonfigurieren . Beträgt die Amplitude einer Zwischenkreisspannung eines Traktionsstromrichters 3kV, werden als abschaltbare Leistungs ¬ halbleiterschalter eines lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6,5kV-IGBTs verwendet, wogegen bei einer Ampli- tude der Zwischenkreisspannung in Höhe von l,5kV 3,3kV-IGBTs verwendet werden. Beträgt die Amplitude der Zwischenkreis ¬ spannung 3kV kann dieser bekannte Traktionsstromrichter nicht an allen vier Bahnspannungssystemen betrieben werden, so dass es sich bei diesem Traktionsstromrichter nicht um einen Mehrsystem-Traktionsstromrichter mit voller Mehrsystemfähigkeit handelt .

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen bekann- ten Traktionsstromrichter derart weiterzubilden, dass dieser an allen vier bekannten Bahnspannungssystemen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.

Dadurch, dass ein weiterer Ausgangs-Stromrichter vorgesehen ist, der wechselspannungsseitig mit einer weiteren Sekundär- wicklung des Mittelfrequenz-Transformators verknüpft ist, sind diese beiden Ausgangs-Stromrichter wechselspannungssei ¬ tig miteinander verkoppelt. Außerdem sind zwei Schaltgeräte vorgesehen, mit denen die beiden Ausgangs-Stromrichter in Abhängigkeit einer Fahrleitungsspannung gleichspannungsseitig in eine Parallel- oder Reihenschaltung umkonfigurierbar sind. Dadurch wird eine Anschaltung an eine Netzgleichspannung in Höhe von l,5kV als auch von 3kV ermöglicht.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mehrsystem-Traktionsstromrichters schematisch veran ¬ schaulicht sind.

FIG 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines bekannten

Traktionsstromrichters und in den

FIG 2 bis 4 sind eine erste Ausführungsform eines erfin ¬ dungsgemäßen Mehrsystem-TraktionsStromrichters an unterschiedlichen Fahrleitungsspannungen dargestellt, wobei in den

FIG 5 bis 7 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemä ¬ ßen Mehrsystem-Traktionsstromrichters an unter- schiedlichen Fahrleitungsspannungen schematisch dargestellt sind.

Die FIG 1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines aus der

EP 1 226 994 A2 bekannten Traktionsstromrichters. Dieser be- kannte netzfrequent trafoloser Traktionsstromrichter weist netzseitig eine Einspeisevorrichtung 2 auf, die gleichspan- nungsseitig mittels eines Spannungszwischenkreises 4 mit ei ¬ nem lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 6 verknüpft ist, an dessen Ausgängen ein Antriebsmotor 8 angeschlossen ist. Eine positive Potentialschiene 10 des Spannungszwischen ¬ kreises 4 ist mittels einer Drossel 12 und eines Schützes 14 mit einem Stromabnehmer 16 verbindbar, der im elektrischen Kontakt mit einer Fahrleitung 18 ist, an dem eine Netzgleichspannung in Höhe von beispielsweise l,5kV ansteht. Eine nega- tive Potentialschiene 20 des Gleichspannungs-Zwischenkreises 4 ist mittels eines weiteren Schützes 22 mit einem Antriebs ¬ rad 24 eines schienengebundenen Fahrzeugs elektrisch leitend verbunden, das mittels einer Schiene 26 geerdet ist. Die Einspeisevorrichtung 2 ist netzseitig mittels einer Eingangsdrossel L F , eines Schützes 28 und eines Stromabnehmers 30 mit einer Fahrleitung 32 verbindbar, an dem entweder eine Netzwechselspannung von 15kV, 16.7Hz oder von 25kV, 50Hz ansteht. Diese Einspeisevorrichtung 2 weist netzseitig eine Vielzahl von elektrisch in Reihe geschalteten Stromrichter- Gruppen 34 auf, die lastseitig jeweils mit einer Primärwick ¬ lung 36 eines Mittelfrequenz-Transformators 38 verknüpft sind. Diese Vielzahl von Primärwicklungen 36 und eine Sekundärwicklung 40 dieses Mittelfrequenz-Transformators 38 sind gemeinsam auf einem magnetischen Kern 42 angeordnet. Dadurch sind diese Primärwicklungen 36 und die Sekundärwicklung 40 miteinander magnetisch gekoppelt. Jede Stromrichter-Gruppe 34 weist netzseitig einen Vierquadrantensteller 44 und transfor- matorseitig einen Resonanz-Stromrichter 46 auf, wobei dieser gleichspannungsseitig mit gleichspannungsseitigen Anschlüssen des Vierquadrantenstellers 44 verbunden ist. Realisierungs ¬ vorschläge des Vierquadrantenstellers 44 und des Resonanz- Stromrichters 46 sind der EP-Offenlegungsschrift bzw. der eingangs genannten Veröffentlichung entnehmbar. Diese Einspeisevorrichtung 2 weist ausgangsseitig außerdem einen Ausgangs-Stromrichter 48 auf, der wechselspannungsseitig elekt ¬ risch an die Sekundärwicklung 40 des Mittelfrequenz-Trans- formators 38 geschaltet ist. Gemäß der EP-Offenlegungsschrift bzw. der eingangs genannten Veröffentlichung ist dieser Ausgangs-Stromrichter 48 als Vierquadrantensteller ausgebildet. Seine gleichspannungsseitigen Anschlüsse, die jeweils einen Ausgang der Einspeiseschaltung bildet, sind mit der positiven und der negativen Potentialschiene 10 und 20 des Gleichspan- nungs-Zwischenkreises 4 des Traktionsstromrichters

elektrisch leitend verbunden.

Mittels dieser Einspeisevorrichtung 2 wird aus einer Netz- wechselspannung von 25kV, 50Hz, insbesondere einer Netzgleichspannung von 15kV, 16.7Hz, eine Gleichspannung in Höhe von l,5kV bzw. 3kV generiert, wobei auf einen herkömmlichen Traktionstransformator verzichtet wird. Aus dieser generierten Gleichspannung l,5kV oder 3kV wird mittels des selbstge- führten Pulsstromrichters 6 eine dreiphasige Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz zur Speisung des Antriebsmotors 8 eines schienengebundenen Fahrzeugs generiert.

Da die Zwischenkreisspannung amplitudenmäßig einer Netz- gleichspannung in Höhe von l,5kV bzw. 3kV entspricht, kann diese Netzgleichspannung direkt in den Spannungszwischenkreis 4 des Traktionsstromrichters eingespeist werden. Es kann bei dieser Ausführungsform nur die Netzspannung in Höhe von l,5kV oder 3kV eingespeist werden. Ist der lastseitige selbstge- führte Pulsstromrichter 6 für eine Eingangs-Gleichspannung in Höhe von l,5kV oder 3kV dimensioniert, kann nur eine Netzgleichspannung, die amplitudenmäßig kleiner gleich dieser Eingangs-Gleichspannung entspricht, verwendet werden. Die Verwendung der zweiten Netzgleichspannung ist dann ohne zusätzliche Wandlerschaltungen nicht mehr möglich.

In den FIG 2 bis 4 ist jeweils eine erste Ausführungsform ei- nes Mehrsystem-Traktionsstromrichters nach der Erfindung bei unterschiedlichen Netzspannungs-Einspeisungen und einer Zwischenkreis-Gleichspannungen in Höhe von l,5kV dargestellt. Wegen der Übersichtlichkeit sind von der Einspeisevorrichtung 2 gemäß Figur 1 nur eine Stromrichter-Gruppe 34 und der gleichspannungsseitige Ausgangs-Stromrichter 48 dargestellt. Erfindungsgemäß weist dieser Mehrsystem-Traktionsstromrichter einen zweiten Ausgangs-Stromrichter 50 auf, der wechselspan- nungsseitig mit einer zweiten Sekundärwicklung 52 verknüpft ist. Diese zweite Sekundärwicklung 52 ist ebenfalls wie die übrigen Wicklungen 36 und 40 auf den magnetischen Kern 42 des Mittelfrequenz-Transformators 38 angeordnet. Außerdem sind zwei Schaltgeräte 54 und 56 vorgesehen. Mittels dieser beiden Schaltgeräte 54 und 56 sind die beiden Ausgangs-Stromrichter 48 und 50 gleichspannungsseitig in eine Parallel- oder Rei- henschaltung umkonfigurierbar .

In der FIG 2 wird dieser Mehrsystem-Traktionsstromrichter an einer der beiden möglichen Netzwechselspannungen betrieben. Bei einer Wechselspannungs-Einspeisung sind die beiden Aus- gangs-Stromrichter 48 und 50 der Einspeisevorrichtung 2 gleichspannungsseitig elektrisch parallel geschaltet. Diese gleichspannungsseitige Parallelschaltung der beiden Ausgangs- Stromrichter 48 und 50 wird dadurch erreicht, dass ein posi ¬ tiver Gleichspannungs-Ausgang des Ausgangs-Stromrichters 48 mit einem ersten Eingang des Schaltgeräts 56 verknüpft ist, wobei dessen Ausgang mit einem positiven Gleichspannungs-Aus ¬ gang des zweiten Ausgangs-Stromrichters 50 und mit einem po ¬ sitiven Gleichspannungs-Anschluss des selbstgeführten Puls ¬ stromrichters 6 elektrisch leitend verbunden sind. Ein nega- tiver Gleichspannungs-Ausgang des ersten Ausgangs-Stromrichters 48 ist mit einem Ausgang des Schaltgeräts 54 elektrisch leitend verbunden, dessen erster Eingang mit einem negativen Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs-Stromrichters 50 und mit einem positiven Gleichspannungs-Anschluss des selbst ¬ geführten Pulsstromrichters 6 elektrisch leitend verbunden ist. Die beiden Schaltgeräte 54 und 56 befinden sich somit in einer ersten von drei möglichen Schaltpositionen. Die beiden Schütze 14 und 22 sind bei einer Wechselspannungs-Einspeisung geöffnet. Der selbstgeführte Pulsstromrichter 6 ist in dieser Ausführungsform für eine Eingangs-Gleichspannung in Höhe von l,5kV dimensioniert. Die beiden Ausgangs-Stromrichter 48 und 50 liefern jeweils eine derartige Gleichspannung in Höhe von l,5kV.

In der FIG 3 ist der Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach der Erfindung für eine Gleichspannungs-Einspeisung in Höhe von 3kV dargestellt. Da der selbstgeführte Pulsstromrichter 6 nur für eine Eingangs-Gleichspannung in Höhe von l,5kV dimensioniert ist, muss die Netzgleichspannung halbiert werden. Dazu werden die beiden Ausgangs-Stromrichter 48 und 50 gleichspannungsseitig elektrisch in eine Reihenschaltung umkonfiguriert. Dazu werden die beiden Schaltgeräte 54 und 56 in ihre zweite Schaltposition gebracht. Das heißt, der zweite Eingang des Schaltgeräts 56 ist mit einem zweiten Eingang des Schaltgeräts 54 verknüpft. Außerdem sind die Schütze 14 und 22 geschlossen, so dass der Stromabnehmer 16 mittels des Schützes 14 und der Drossel 12 mit einem positiven Gleich- spannungs-Ausgang des ersten Ausgangs-Stromrichters 48 ver ¬ bunden ist. Der negative Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs-Stromrichters 50 und der Gleichspannungs-Anschluss des selbstgeführten Pulsstromrichters 6 ist mittels des

Schützes 22 mit dem Antriebsrad 24 eines schienengebundenen Fahrzeugs, das mittels einer Schiene 26 geerdet ist, ver ¬ knüpft. Durch die gleichspannungsseitige Serienschaltung der beiden Ausgangs-Stromrichter 48 und 50 wird die Netzgleichspannung in Höhe von 3kV für den lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 6 halbiert. Der Leistungsfluss ist über die magnetisch gekoppelten Sekundärwicklungen 40 und 52 geschlossen . Die FIG 4 zeigt den Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach der Erfindung bei einer Gleichspannungs-Einspeisung in Höhe von l,5kV. Diese Netzgleichspannung entspricht amplitudenmäßig der Eingangs-Gleichspannung des selbstgeführten Pulsstrom- richters 6 und damit ebenfalls der Gleichspannung des Gleich- spannungs-Zwischenkreises 4 des Traktionsstromrichters. Aus diesem Grund wird der lastseitige selbstgeführte Pulsstrom ¬ richter 6 in den Gleichspannungspfad geerdeten, der gebildet wird von der Fahrleitung 18, dem Schütz 14, der Drossel 12, den beiden Gleichspannungs-Anschlüssen des lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6 und dem Antriebsrad 24 eines schienengebundenen Fahrzeugs, der mittels einer Schiene 26 geerdet ist. Dazu wird das Schaltgerät 54 in seine dritte Schaltposition, nämlich der neutralen Schaltposition, ge- bracht, wogegen das Schaltgerät 56 wieder in seine erste

Schaltposition gesteuert wird. Das heißt, die Fahrleitung 18 ist mittels des Schützes 14 und der Drossel 12 und einem ers ¬ ten Eingang des Schaltgeräts 56 mit einem positiven Gleich- spannungs-Anschluss des lastseitigen selbstgeführten Puls- Stromrichters 6 verbunden.

Mit einer Einspeisung mit einer Netzgleichspannung von l,5kV oder 3kV ist das Schütz 28 geöffnet, so dass an den elekt ¬ risch in Reihe geschalteten Stromrichter-Gruppen 34 keine Spannung ansteht.

In den FIG 5 bis 7 ist jeweils eine zweite Ausführungsform eines Mehrsystem-Traktionsstromrichters nach der Erfindung bei unterschiedlichen Netzspannungs-Einspeisungen und einer Zwischenkreis-Gleichspannung in Höhe von 3kV schematisch dargestellt. Auch bei diesen Darstellungen ist wegen der Übersichtlichkeit von der Einspeisevorrichtung 2 gemäß Figur 1 nur eine Stromrichter-Baugruppe 34 und der gleichspannungs- seitige Ausgangs-Stromrichter 48 dargestellt. Auch die Ein- Speisevorrichtung 2 dieser zweiten Ausführungsform des Mehrsystem-Traktionsstromrichters nach der Erfindung weist einen zweiten Ausgangs-Stromrichter 50 auf, der ebenfalls wechsel- spannungsseitig mit einer auf den Kern 42 des Mittelfrequenz- Transformators 38 aufgebrachten zweiten Sekundärwicklung 52 elektrisch leitend verbunden ist. Zur Umkonfigurierung der beiden Ausgangs-Stromrichter 48 und 50 der Einspeisevorrichtung 2 gleichspannungsseitig in eine Parallel- oder Serien- Schaltung sind zwei Schaltgeräte 54 und 56 vorgesehen, die aber gegenüber der ersten Ausführungsform anders verschaltet sind .

Das Schaltgerät 54 ist ausgangsseitig mit einem negativen Gleichspannungs-Anschluss des lastseitigen selbstgeführten

Pulsstromrichters 6 elektrisch leitend verbunden, wobei des ¬ sen erster Eingang mit einem negativen Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs-Stromrichters 50 verknüpft ist. Der zweite Eingang dieses Schaltgeräts 54 ist mit einem ersten Eingang des Schaltgeräts 56 verknüpft, dessen Ausgang mit dem Antriebsrad 22 eines schienengebundenen Fahrzeugs elektrisch leitend verbunden ist. Der zweite Eingang dieses Schaltgeräts 56 ist elektrisch leitend mit einem negativen Gleichspannungs-Ausgang des ersten Ausgangs-Stromrichters 48 und mit einem positiven Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs- Stromrichters 50 der Einspeisevorrichtung 2 verbunden. Durch diese in den FIG 5 bis 7 gezeigte Verschaltung der beiden Schaltgeräte 54 und 56 wird gegenüber der ersten Ausführungs ¬ form gemäß der FIG 2 bis 4 das Schütz 22 eingespart.

Bei dieser zweiten Ausführungsform der Einspeisevorrichtung 2 eines Mehrsystem-Traktionsstromrichters nach der Erfindung weist ein Gleichspannungs-Zwischenkreis 4 des Traktionsstrom ¬ richters eine Gleichspannung mit einer Amplitude von 3kV auf. Aus diesem Grund verwendet der lastseitige selbstgeführte

Pulsstromrichter 6 als abschaltbare Leistungshalbleiterschal ¬ ter 6.5kV-IGBTs anstelle von 3,3kV IGBTs. In FIG 5 ist der Mehrsystem-Traktionsstromrichter nach der Erfindung bei einer Einspeisung mit einer Netzwechselspannung von 25kV, 50Hz oder 15kV, 16.7Hz dargestellt. Bei einer Einspeisung mit einer

Netzwechselspannung sind die beiden Ausgangs-Stromrichter 48 und 50 der Einspeisevorrichtung 2 gleichspannungsseitig elektrisch parallel geschaltet. Diese Parallelschaltung wird erreicht, wenn das Schaltgerät 54 in seiner ersten Schaltpo ¬ sition gesteuert ist. Das heißt, der negative Gleichspan- nungs-Anschluss des lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6 ist mit dem negativen Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs-Stromrichters 50 der Einspeisevorrichtung 2 verknüpft. Das Schaltgerät 56 befindet sich zu diesem Zeit ¬ punkt in eine neutrale Schaltposition, seine dritte Schaltpo ¬ sition. Das Schütz 28 ist geschlossen, so dass die Netzwechselspannung der Fahrleitung 32 an den elektrisch in Reihe ge- schalteten Stromrichter-Gruppen 34 ansteht.

In der FIG 6 ist der Traktionsstromrichter nach der Erfindung bei einer Einspeisung einer Netzgleichspannung mit einer Amplitude von 3kV dargestellt. Diese Netzgleichspannung ent ¬ spricht amplitudenmäßig der Eingangs-Gleichspannung des last ¬ seitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6 und damit der Gleichspannung des Zwischenkreises 4. Wegen der amplitudenmä ¬ ßigen Übereinstimmung kann die Netzgleichspannung direkt am lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter 6 angelegt werden. Dazu wird das Schaltgerät 54 in seine zweite Schaltposi ¬ tion gesteuert. Das heißt, der Gleichspannungs-Anschluss des lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6 ist mittels des zweiten Eingangs des Schaltgeräts 54 mit dem Antriebsrad 24 verbunden. Das zweite Schaltgerät 56 ist dabei in einer ersten Schaltposition gesteuert.

In FIG 7 ist der Traktionsstromrichter nach der Erfindung bei einer Einspeisung einer Netzgleichspannung mit einer Amplitude von l,5kV dargestellt. Diese Netzgleichspannung ist amplitudenmäßig halb so groß wie die Gleichspannung des

Gleichspannungs-Zwischenkreises 4 und damit der Eingangs- Gleichspannung des lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6. Damit dieser lastseitige selbstgeführte Puls ¬ stromrichter 6 betrieben werden kann, muss die Netzgleich- Spannung amplitudenmäßig verdoppelt werden. Dazu wechselt das Schaltgerät 54 wieder in seine erste Schaltposition und das Schaltgerät 56 in seine zweite Schaltposition. Dadurch ist der negative Gleichspannungs-Anschluss des lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6 mit dem negativen Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs-Stromrichters 50 der Einspeisevorrichtung 2 verbunden, wogegen das Antriebsrad mit dem positiven Gleichspannungs-Ausgang des zweiten Ausgangs- Stromrichters 50 und mit dem negativen Gleichspannungs- Ausgang des ersten Ausgangs-Stromrichters 48 der Einspeise ¬ vorrichtung 2 verknüpft ist. Der positive Gleichspannungs- Ausgang des ersten Ausgangs-Stromrichters 48 der Einspeise ¬ vorrichtung 2 und der positive Gleichspannungs-Anschluss des lastseitigen selbstgeführten Pulsstromrichters 6 sind mittels der positiven Potentialschiene 10 des Gleichspannungs-Zwi- schenkreises 4 miteinander verknüpft, wobei die Drossel 12 mit einem Anschluss mit dieser positiven Potentialschiene 10 verbunden ist. Dadurch, dass diese beiden Schaltgeräte 54 und 56 in den angegebenen Schaltpositionen gesteuert sind, addieren sich die an den beiden Ausgangs-Stromrichtern 48 und 50 generierten Gleichspannungen mit jeweils einer Amplitude von l,5kV zur Gleichspannung des Gleichspannungs-Zwischenkreises 4 mit einer Amplitude von 3kV.

Durch die erfindungsgemäße Weiterbildung des Traktionsstromrichters mit einer Einspeisevorrichtung 2 mit einem Mittelfrequenz-Transformator 38 kann dieser Traktionsstromrichter mit den gängigen Bahnnetzspannungen 25kV, 50Hz; 15kV, 16.7Hz; 3kV und l,5kV betrieben werden. Somit wird aus dem bekannten Traktionsstromrichter mit einer Einspeisevorrichtung 2 mit einem Mittelfrequenz-Transformator 38 ein voller Mehrsystem- TraktionsStromrichter .