具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本实施例的机车牵引变压器，机车牵引变压器由三个单相变压器组合形成三相变压器，三个单相变压器的原边线圈连接至两个逆变模块的不同输出相，且同一单相变压器的原边线圈的两端分别连接两个逆变模块的同一输出相；各单相变压器的副边线圈的一端形成三相变压器的输出端，各单相变压器的副边线圈的另一端相互连接并接地；各单相变压器的原边线圈的中性点与副边线圈的一端通过第一开关连接，各单相变压器的副边线圈上设有多个连接开关，用于在接通时形成不同匝数的副边线圈。上述机车牵引变压器，通过第一开关和连接开关之间的相互配合切换，即能够实现变压器与电抗器功能的相互切换，如第一开关闭合接通原边线圈的中性点与副边线圈，而且断开各连接开关使副边线圈开路，原边线圈的中性点与副边线圈接通，电流直接通过原边线圈给负载供电，三相变压器处于电抗器工况；如第一开关断开，原边线圈的中性点与副边线圈的一端断开，同时其中一个连接开关闭合，三相变压器处于变压器工况；原边线圈既可以正常作为变压器的初级绕组，又可以通过各开关切换后充当电抗器线圈，从而可以适用于有变压器与电抗器双重需求的场合；而且上述变压器与电抗器之间的切换通过各个开关的切换即可实现，结构简单、不需要对变压器内部进行特殊设计，操作简便且成本低。

本实施例中，机车牵引变压器采用三个单相变压器组合成三相变压器的组合式结构，单相接法为Ii0，三相组合变接法为Dyn11或者Dyn5；三相变压器为干式变压器或者浸液式变压器等。另外，连接开关的数量为2～5个，在一个优选实施例中，连接开关的数量为3个，分别为k2、k3和k4，其中k2、k3和k4接通时对应的副边线圈匝数依次减少。

本发明还公开了一种机车牵引系统，包括依次相连的整流模块、中间直流回路、多个逆变模块，还包括如上所述的机车牵引变压器，机车牵引变压器中的三相变压器的输入端分别与各逆变模块的输出端相连。具体地，逆变模块的数量为两个，分别为D1和D2；三个单相变压器分别为T1、T2和T3，其中T1的原边线圈的两端A2分别与逆变模块D1的U1相和逆变模块D2的U2相连接；T2的原边线圈的两端B2分别与逆变模块D1的V1相和逆变模块D2的V2相连接；T3的原边线圈的两端C2分别与逆变模块D1的W1相和逆变模块D2的W2相连接。

上述机车牵引系统包括如上所述的变压器，同样具有如上变压器所述的优点，而且使得机车牵引系统能够适用于不同工况，实现变压器在0～400Hz的宽范围内实现变频调容，满足高速列车在不同运行状态下的牵引功率输出。具体地，在机车启动阶段，各单相变压器中第一开关闭合，原边线圈的中性点与副边线圈的一端通过第一开关连接，同时各连接开关均断开使得变压器的副边开路，电流直接通过原边线圈给负载供电，三相变压器处于电抗器工况；

在机车正常行驶阶段时，各单相变压器中第一开关断开，原边线圈的中性点与副边线圈的一端断开，同时其中一个连接开关闭合，三相变压器处于变压器工况；如在机车正常行驶阶段时，当需要进行加速时，通过切换连接开关以增加副边线圈的匝数，以使三相变压器输出电压提高，输出功率也随之增加；当需要进行减速时，通过切换连接开关以减少副边线圈的匝数，以使三相变压器输出电压降低，输出功率也随之减少。

本实施例中，各连接开关均对应有机车预设电流频率，在达到对应的预设电流频率时进行相应连接开关的切换；以连接开关的数量为3个进行说明，连接开关包括k2、k3和k4，其中k2、k3和k4接通时对应的副边线圈匝数依次减少，第一开关为k1。在机车加速运行到第一预设电流频率时，闭合k4、断开k2和k3；当机车达到第二预设电流频率时，闭合k3、断开k2和k4；当机车达到第三预设电流频率时，闭合k2、断开k3和k4；其中第一预设电流频率<第二预设电流频率<第三预设电流频率。

在机车减速运行到第一预设电流频率时，闭合k3、断开k2和k4；在机车减速运行到第二预设电流频率时，闭合k4、断开k2和k3，重复上述步骤。

下面结合一完整的具体实施例对上述方案进行整体说明：

在列车刚启动时，k1开关闭合，k2、k3、k4开关均断开，变压器的副边开路，电流直接通过原边绕组给负载供电，此时牵引变压器处于电抗器工况；单相两柱线圈同时通过幅值、频率、脉冲宽度、相位相同的PWM波电流，但两路电流方向相反，产生的磁通也相反，磁通互相抵消，线圈内部有少量漏磁电感，利用此漏感抑制两组逆变模块间的环流；

当列车运行到一定速度，两组模块输出的电流从直流逐渐变为一定频率的PWM波(机车达到预设速度)时，k1开关断开，k4开关闭合，变压器进入到变压器工况；随着变压器功率的不断增加，变压器的频率也不断提高，到电流频率第2个阀值时，k3开关闭合，k4开关断开，变压器工作输出电压提高，输出功率也随之增加；但电流频率到第3个阀值时，k2开关闭合，k3开关断开，变压器工作输出电压、输出功率达到最大；

当列车减速运行时，两组模块输出的频率PWM波频率逐步减小低于第3个阀值时，k3开关闭合，k2开关断开；到第2个阀值时，k4开关闭合，k3开关断开，变压器工作输出电压、输出功率也随之减小；牵引变压器在每个工作周期中重复上述步骤；

牵引变压器副边线圈不同匝数对应不同输出电压和频率范围，通过连接开关切换依次改变副边线圈匝数，实现变压器在调频、调容工况下工作，另外通过设置切换开关的顺序，利用各线圈的阻抗抑制各连接开关分、合闸时的冲击电压和电流。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。