列车对电力的需要种类繁多。牵引设备本身需要电力，其他许多辅助设备，例如， 从牵引励磁到车内照明、采暖和空调都需要电力。空间及成本方面的限制越来越要 求单个变流器能够满足所有这些需求。该变流器必须既能提供交流输出，又能提供 直流输出。其输出要满足高标准的要求CONTROL ENGINEERING China版权所有，又必须能够解决输入电压范围大和供电质 量的问题。
        本文将简要介绍 ABB 的 BORDLINE ® M 系列辅助变流器的一些技术特点及其在设 计中所遇到的一些挑战。
        新一代牵引电源不仅必须满足 负载特性的要求，而且还能 提供足够的功率 (例如，由于对列车 舒适性需求的不断提高，导致负载 设备数量的大幅增加)，因此必须有 一个高效率、高可靠性和高功率密 度的设备来满足这些要求。再者www.cechina.cn， 成本也是一个非常重要的因素。在 高功率密度的变流器内www.cechina.cn，半导体功 率器件的开关频率通常很高。高开 关频率必然带来高开关损耗。在开 关模式为脉宽调制的电源上控制工程网版权所有，由于 开关损耗太高，从而导致系统不能 在超高频率下运行，即便采用软开 关技术也是如此。
        由于谐振模式电源 1) 能够降低开关 损耗 [1]，因而可以解决上述所有问 题。使用此种架构的电源可作为满 足上述要求并提高设备性能的一种 选择方案。
        在当今的牵引应用中，绝缘栅双极 晶体管 (IGBTs) 是最合适的开关器 件，它既能满足电压和电流要求， 而且也具备非常高的绝缘电压等 级。对那些在高开关频率下运行的 器件而言，采用零电压开关 (ZVS) 可 能是提高变流器效率的一种有价值 的方案。通过这种方案控制工程网版权所有，与模块固 有的寄生电容 (与开通损耗有关) 和 反并二极管反向恢复 (与关断损耗有 关) 有关的开关损耗可降至零。 标称输入电压为 1,000 Vrms AC 时，相应的输入电压变化 范围在 700 Vrms 和 1,200 Vrms 之间。
        变流器输入端的输入电压变化范围 较大是牵引电源设计人员面临的最 大挑战之一。在不同的运行条件 下，这种变化都不应影响到系统的 总体性能和效率。所有各种可能的 电气牵引系统输入电压的变化范 围如图 1 所示。如果标称输入电压 为 1,000 Vrms AC，相应的电压变化 范围则在 700 Vrms 和 1,200 Vrms 之 间，变化范围非常大。

        虽然一些已发表的文章对于宽输入 电压的补偿方法进行了讨论，但鲜 有论及如何应对如此大范围的运行 条件。
        对图 1 所示的极端输入电压变化的 情况，变流器优化设计中所关心的 问题仍然是究竟在什么地方可以使 用谐振拓扑技术。事实上，宽电压 输入范围可能会造成很高的环流能 量，从而大大地降低了总体效率及 变流器功率密度。
        在当今的牵引应用中，绝缘栅 双极晶体管 (IGBTs) 是最合适 的开关器件，它既能满足电压 和电流要求，而且也具备非常 高的绝缘电压等级。
        过去已经提出过一些解决方案，试 图解决输入电压范围大与负载变化 范围大的问题。对于有源器件，当 开关频率高于谐振频率时，常规的 串联谐振变流器采用零电压开关方 式运行。但对于宽输入电压范围和输出负载变化大的情况，变流器必 须在宽开关频率范围内运行。这使 得变流器的优化问题变得更为复杂 [2, 3]。
        再有，如同铁路方面的应用，由于 输入电压较高，因此必须使用高电 压等级的器件，这就使问题变得更 加复杂。于是有人建议将变流器串 联起来以降低主要器件的电压应力 [4, 5]。这样既能使用低电压等级的器 件，又能保持变流器的开关特性。 但这需要一个额外的控制策略来平 衡输入电容器上的输入电压。