一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源的制作方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子系統(tǒng)應用領域，尤其涉及一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源。
【【背景技術】】
[0002]電氣化鐵道貫通線路是為保障電氣化鐵路正常運行，為鐵路沿線場站通訊、信號、行車以及保證現(xiàn)場人員生存的重要電力線路。鐵路貫通線路的正常、穩(wěn)定供電關系到行車安全以及維持鐵路的正常運行。目前鐵路貫通線路常取自公用電網的10kV或35kV線路供電，但是在西北高原、戈壁、荒漠等地帶人跡罕至，貫通線路取電困難，周圍地區(qū)尚無公用電網，為保證鐵路的正常運行，不得已采用10kV或35kV線路遠距離甚至超遠距離輸電。而超遠距離輸電會造成大量的損耗，安全可靠性下降，同時線路運維成本高昂，且需要投入大量電能質量補償裝備保證電能質量的可靠穩(wěn)定。
【【實用新型內容】】
[0003]本實用新型針對目前西北高原、戈壁、荒漠地區(qū)鐵路沿線尚無公用電網接入，貫通線路供電困難，不得已采用遠距離甚至超遠距離輸電造成大量資源浪費，運維成本高昂，且需要投入電能質量補償裝置優(yōu)化電能質量等問題，提出一種新型電氣化鐵道貫通線路供電電源，該電源接入牽引系統(tǒng)電壓，通過電力電子技術轉換成適合電氣化鐵道貫通線路使用的電壓等級，供給貫通線路負荷，從而解決該地區(qū)無公用電網接入的問題，且不需要采用遠距離甚至超遠距離輸電，從而起到節(jié)約資源能源、降低運行維護成本的目的。
[0004]本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn):
[0005]一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源，包括:隔離變壓器、抽頭變壓器、功率單元模塊串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器和濾波電路；所述隔離變壓器為二相變三相型變壓器，包括與牽引變電所相連的電源輸入端和與抽頭變壓器相連的輸出端，抽頭變壓器的抽頭輸出接入功率單元模塊，功率單元串聯(lián)后組成多電平變換器并通過濾波電路輸出。
[0006]進一步地，所述的隔離變壓器是二相變三相型斯科特變壓器，其輸入端包括α端、β端和公共端G，輸出端包括X端、y端和ζ端；所述的α端、β端分別接入牽引變電所的兩個橋臂，公共端G接入牽引變電所的回流端com ;所述的X端、y端、ζ端直接接入抽頭變壓器。
[0007]進一步地，所述的抽頭變壓器是多抽頭隔離變壓器，其輸入端與二相變三相型斯科特變壓器的X端、y端和ζ端相連，其抽頭輸出端與級聯(lián)多電平變換器中功率單元模塊的濾波電抗L。相連。
[0008]進一步地，所述的功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器，其三相之間接成星形連接。
[0009]進一步地，所述的功率單元模塊(5)由濾波電抗L。、三相全控Η橋、直流儲能平波電容、單相全控Η橋組成，其中三相全控Η橋與單相全控Η橋通過直流儲能平波電容接成背靠背形成。
[0010]進一步地，所述的功率單元串聯(lián)組成的三相鏈式級聯(lián)多電平變換器輸出端接入濾波電路⑷，濾波電路為LC型濾波電路，濾波電路的電容C支路接成星形連接，電容C支路星形中點與三相級聯(lián)多電平變換器的星形中點相連，濾波電路的另一端與電氣化鐵道貫通線路相連。
[0011]本實用新型的有益效果如下:
[0012]本實用的一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源通過上述技術方案，并應用到電氣化鐵道系統(tǒng)中，將為西北高原、荒漠、戈壁地區(qū)鐵路建設提供便利，解決鐵路沿線因無公用電網接入而使貫通線路不得已采用遠距離甚至超遠距離輸電造成的大量資源、能源浪費的問題，降低了超長距離供電造成的運維成本，增強了貫通線路供電的安全可靠性，一定程度上保障了鐵路沿線場站通訊和行車的安全。
【【附圖說明】】
[0013]圖1為本實用新型實施方案的結構圖。
[0014]圖2為本實用新型功率單元模塊構成圖。
【【具體實施方式】】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0016]如圖1和圖2中所示:
[0017]本實用新型提供了一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源，包括:隔離變壓器(1)、抽頭變壓器(2)、功率單元模塊串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器(3)和濾波電路(4);所述隔離變壓器為二相變三相型斯科特變壓器，包括與牽引變電所相連的電源輸入端和與抽頭變壓器相連的輸出端，抽頭變壓器的抽頭輸出接入功率單元模塊，功率單元串聯(lián)后組成多電平變換器并通過濾波電路輸出。
[0018]具體結構可以為，所述的隔離變壓器(1)是二相變三相型斯科特變壓器，其輸入端包括α端、β端和公共端G，輸出端包括X端、y端和ζ端；所述的α端、β端分別接入牽引變電所的兩個橋臂，公共端G接入牽引變電所的回流端com;所述的X端、y端、ζ端直接接入抽頭變壓器；其中二相變三相型斯科特變壓器的輸入電壓a-G、β-G之間為27.5kV，輸出端x、y、z之間電壓可以為10kV。所述的抽頭變壓器(2)是多抽頭隔離變壓器，其輸入端與二相變三相型斯科特變壓器的X端、y端和ζ端相連，其輸出端與級聯(lián)多電平變換器中功率單元模塊的濾波電抗L。相連；其中多抽頭隔離變壓器的輸入電壓為10kV，抽頭輸出電壓可以為600V，抽頭數(shù)目由級聯(lián)數(shù)目決定。所述的功率單元模塊通過串聯(lián)方式組成三相鏈式級聯(lián)多電平變換器，其三相之間接成星形連接，其級聯(lián)級數(shù)可以為9級，則多抽頭隔離變壓器的抽頭數(shù)目為27個。所述的功率單元模塊(5)由濾波電抗L。、三相全控Η橋、直流儲能平波電容、單相全控Η橋組成，其中三相全控Η橋與單相全控Η橋通過直流儲能平波電容接成背靠背形成。功率單元串聯(lián)組成的三相鏈式級聯(lián)多電平變換器的輸出端接入濾波電路，濾波電路為LC型濾波電路，濾波電路的電容C支路接成星形連接，電容C支路星形中點與三相鏈式級聯(lián)多電平變換器的星形中點相連，濾波電路的另一端與電氣化鐵道貫通線路相連，其通過濾波電路后的輸出電壓可以為10kv。
[0019]本實用新型所述的一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源應用到電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中時，具體結構為:該牽引供電系統(tǒng)包含牽引變電所和新型電氣化鐵道貫通線供電電源，其牽引變電所從電力系統(tǒng)內llOkV或220kV取電，轉變?yōu)殍F路機車所需27.5kV供電臂；其新型電氣化鐵道貫通線供電電源接入牽引變電所的兩側牽引供電橋臂和回流線com，輸出端接入電氣化鐵道所需的貫通線路，為貫通線路供電。
[0020]上述新型電氣化鐵道貫通線供電電源工作時，從牽引側27.5kV取電，通過二相變三相型斯科特變壓器轉為三相電壓，通過多抽頭隔離變壓器降低電壓等級同時提供多個獨立交流電為功率單元模塊供電，功率單元模塊串聯(lián)組成三相鏈式級聯(lián)多電平變換器，級聯(lián)方式輸出電平臺階多，輸出電壓波形好，畸變率低。另外，多抽頭隔離變壓器可以為普通多繞組變壓器也可以為移相變壓器，普通多繞組變壓器成本相對較低的，但是諧波含量可能較高，而移相變壓器成本相對較高的，但是諧波含量較低。由于機車負荷屬于沖擊性負荷，27.5kV電壓會隨著機車位置的變動發(fā)生波動，由于本實施例功率單元模塊采用三相全控Η橋，可以保證直流儲能平波電容電壓的穩(wěn)定，實現(xiàn)級聯(lián)數(shù)目不多的情況下保證本新型電氣化鐵道貫通線供電電源輸出的穩(wěn)定。
[0021]以上內容是結合具體的優(yōu)選技術方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源，包括:隔離變壓器⑴、抽頭變壓器⑵、功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器(3)和濾波電路(4);所述隔離變壓器(1)為二相變三相型斯科特變壓器，包括與牽引變電所相連的電源輸入端和與抽頭變壓器相連的輸出端；抽頭變壓器(2)的輸入接斯科特變壓器(1)的輸出，抽頭變壓器(2)的抽頭輸出接入級聯(lián)多電平變換器(3);所述功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器(3)為三相級聯(lián)多電平變換器，其可控整流部分與抽頭變壓器(2)相接，其輸出通過濾波電路(4)輸出穩(wěn)定電壓。2.根據(jù)權利要求1所述的新型電氣化鐵道貫通線供電電源，其特征在于:所述的隔離變壓器(1)是二相變三相型斯科特變壓器，其輸入端包括α端、β端和公共端G，輸出端包括X端、y端和ζ端；所述的α端、β端分別接入牽引變電所的兩個橋臂，公共端G接入牽引變電所的回流端com ;所述的X端、y端、ζ端直接接入抽頭變壓器。3.根據(jù)權利要求2所述的新型電氣化鐵道貫通線供電電源，其特征在于:所述的抽頭變壓器(2)是多抽頭隔離變壓器，其輸入端與二相變三相型斯科特變壓器的X端、y端和ζ端相連，其抽頭輸出端與功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器相連。4.根據(jù)權利要求3所述的新型電氣化鐵道貫通線供電電源，其特征在于:所述的串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器三相之間接成星形連接。5.根據(jù)權利要求4所述的新型電氣化鐵道貫通線供電電源，其串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器由功率單元(5)組成，功率單元特征在于:所述的功率單元由濾波電抗L。、三相全控Η橋、直流儲能平波電容、單相全控Η橋組成，其中三相全控Η橋與單相全控Η橋通過直流儲能平波電容接成背靠背形成。6.根據(jù)權利要求5所述的新型電氣化鐵道貫通線供電電源，其特征在于:功率單元串聯(lián)組成的三相鏈式級聯(lián)多電平變換器的輸出端接入濾波電路(4)，濾波電路(4)為LC型濾波電路，濾波電路的電容C支路接成星形連接，電容C支路星形中點與三相級聯(lián)多電平變換器的星形中點相連，濾波電路的另一端與貫通線路相連。
【專利摘要】本實用新型提供了一種新型電氣化鐵道貫通線供電電源，包括隔離變壓器、抽頭變壓器、功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器和濾波電路；所述隔離變壓器是二相變三相型斯科特變壓器，其輸入端與牽引變電所的牽引供電系統(tǒng)相連，其輸出端與抽頭變壓器相連；所述的抽頭變壓器輸入端與二相轉三相型斯科特變壓器的輸出端相連，其抽頭輸出端與功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器相連；所述的功率單元串聯(lián)型級聯(lián)多電平變換器為功率單元模塊級聯(lián)組成，通過濾波電路輸出穩(wěn)定的電壓。將其應用到電氣化鐵路系統(tǒng)，可解決高原、荒漠、戈壁等無可靠電源接入到貫通線的難題，避免因遠距離、超遠距離給貫通線路供電造成大量能源、資源浪費，且本貫通線供電電源結構可靠、控制簡單、技術方案易于實現(xiàn)。
【IPC分類】H02M5/44, B60M3/02, B60M3/00, H02M5/10
【公開號】CN205123595
【申請?zhí)枴緾N201520618512
【發(fā)明人】陳峻嶺, 姚鵬, 林濤, 黃明星
【申請人】珠海萬力達電氣自動化有限公司, 珠海布瑞克智能裝備有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年8月17日