一種新型電氣化鐵道凈化電源裝置的制造方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種新型電氣化鐵道凈化電源
目.ο
【【背景技術(shù)】】
[0002]近年來電氣化鐵道的建設(shè)里程逐漸增多，電氣化鐵道的發(fā)展給鐵道沿線地區(qū)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力。尤其新疆、內(nèi)蒙、西藏、青海等高原、偏遠(yuǎn)地區(qū)鐵道的建設(shè)作用尤為重要，但是給鐵道沿線場(chǎng)站通訊、信號(hào)、行車及保障現(xiàn)場(chǎng)人員生存的電力供應(yīng)異常困難，特別是在高原戈壁、荒漠、凍土地帶等人跡罕至的偏遠(yuǎn)地區(qū)，除鐵道牽引供電外無可靠電源接入，致使鐵道貫通線路缺乏電源保障。
[0003]目前高原、偏遠(yuǎn)地區(qū)貫通線路供電常用的措施為10kV或35kV遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離輸電，該種方式一方面增大了線路損耗，造成了大量的能源浪費(fèi)；另一方面也降低了貫通線供電可靠性，增大了線路的維護(hù)難度；同時(shí)為保障貫通線路的供電質(zhì)量，還需要增加大量的電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案存在的上述問題，本實(shí)用新型提出一種新型電氣化鐵道凈化電源。該凈化電源針對(duì)高原、偏遠(yuǎn)地區(qū)鐵道沿線無可靠電源接入供給貫通線路的難題，通過牽引線路接入兩相電利用電力電子技術(shù)轉(zhuǎn)換出適合貫通線路使用的10kV或35kV電源，解決現(xiàn)存貫通線路存在遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離輸電造成大量損耗和供電質(zhì)量不高，且需要投入大量補(bǔ)償裝置的問題。
[0005]本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種新型電氣化鐵道凈化電源，包括:隔離變壓器(1)、移相變壓器(2)和功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器(3);所述隔離變壓器(1)其輸入端接入牽引供電系統(tǒng)，輸出端接入移相變壓器(2)，移相變壓器的抽頭輸出連接到級(jí)聯(lián)多電平變換器(3)的功率單元模塊，級(jí)聯(lián)多電平變換器的輸出為電源的輸出端。
[0007]進(jìn)一步地，所述的隔離變壓器(1)為兩相電變成三相電型斯科特變壓器，其輸入端α、β分別接入27.5kV牽引網(wǎng)兩側(cè)橋臂，公共端G接入牽引網(wǎng)公共線，其輸出端x、y、z端接入到移相變壓器。
[0008]進(jìn)一步地，所述的移相變壓器(2)是多抽頭移相變壓器，其輸入端與兩相電變成三相電型斯科特變壓器的X、1、z端相連，其抽頭輸出端與功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器的功率單元模塊相連。
[0009]進(jìn)一步地，所述的功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器(3)由功率單元模塊(4)級(jí)聯(lián)組成，其三相之間接成星形接法，且其輸出采用LC型濾波器，電容C支路采用星形接法，C支路星形中點(diǎn)與多電平變換器星形中點(diǎn)相連。
[0010]進(jìn)一步地，所述的功率單元模塊(4)由三相不可控整流橋、直流儲(chǔ)能平波電容、單相全控Η橋組成；其中三相不可控整流橋的輸入與多抽頭移相變壓器的輸出端相連，三相不可控整流橋與單相全控Η橋通過直流儲(chǔ)能平波電容接成背靠背形式。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0012]本實(shí)用的一種新型電氣化鐵道凈化電源通過上述技術(shù)方案，并應(yīng)用到電氣化鐵道電力供應(yīng)系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣化鐵道內(nèi)貫通線提供優(yōu)質(zhì)電源，使鐵路沿線內(nèi)信號(hào)、場(chǎng)站通訊、行車以及現(xiàn)場(chǎng)人員正常生活的電力負(fù)荷得到正常供應(yīng)，避免為了保證信號(hào)、通訊、行車安全等需要遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離供電的問題，同時(shí)解決了由遠(yuǎn)距離甚至超遠(yuǎn)距離供電造成的資源浪費(fèi)，減少了線路的運(yùn)維成本，降低了遠(yuǎn)距離供電帶來的附加成本；且牽引電力27.5kV側(cè)電壓波動(dòng)基本不會(huì)造成本電源輸出的電壓波動(dòng)，因此可以稱為“凈化電源”；同時(shí)該新型電氣化鐵道凈化電源具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制難度低，技術(shù)方案易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
【【附圖說明】】
[0013]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示例圖
[0014]圖2為本實(shí)用新型功率單元模塊構(gòu)成圖
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0016]如圖1和圖2中所示:
[0017]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種新型電氣化鐵道凈化電源，包括:隔離變壓器(1)、移相變壓器(2)和功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器(3);所述隔離變壓器(1)其輸入端接入牽引供電系統(tǒng)，輸出端接入移相變壓器(2)，移相變壓器的抽頭輸出連接到級(jí)聯(lián)多電平變換器(3)的功率單元模塊，級(jí)聯(lián)多電平變換器的輸出為電源的輸出端。
[0018]具體結(jié)構(gòu)可以為:所述的隔離變壓器(1)為兩相電變成三相電型斯科特變壓器，其輸入端α、β分別接入27.5kV牽引網(wǎng)兩側(cè)橋臂，公共端G接入牽引網(wǎng)公共線，其輸出端x、y、z端接入到移相變壓器，輸出電壓可以為10kV。所述的移相變壓器(2)是多抽頭移相變壓器，其輸入端與兩相電變成三相電型斯科特變壓器的X、y、z端相連，其抽頭輸出端與功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器的功率單元模塊相連，輸出端的電壓可以為690V，移相角度根據(jù)級(jí)聯(lián)模塊的數(shù)目決定。所述的功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器(3)由功率單元模塊(4)級(jí)聯(lián)組成，級(jí)聯(lián)數(shù)目可以為12級(jí)，其三相之間接成星形接法，且其輸出采用LC型濾波器，電容C支路采用星形接法，C支路星形中點(diǎn)與多電平變換器的星形中點(diǎn)相連。根據(jù)級(jí)聯(lián)數(shù)目，移相變壓器的抽頭數(shù)目為12組共36個(gè)，組與組之間移相角度可以為5度，每組內(nèi)部有三個(gè)抽頭，每個(gè)抽頭輸出的三相電壓大小、相位相同。所述的功率單元模塊(4)由三相不可控整流橋、直流儲(chǔ)能平波電容、單相全控Η橋組成；其中三相不可控整流橋的輸入與多抽頭移相變壓器的輸出端相連，三相不可控整流橋與單相全控Η橋通過直流儲(chǔ)能平波電容接成背靠背形式。經(jīng)過濾波電路后多電平變換器進(jìn)行輸出，其輸出電壓可以為10kV。
[0019]本實(shí)用新型所述新型電氣化鐵道凈化電源應(yīng)用到鐵路系統(tǒng)時(shí)，其具體結(jié)構(gòu)可以為:牽引變電所通過電力網(wǎng)絡(luò)llOkV或220kV獲得A，B，C三相電力供應(yīng)，通過牽引變壓器轉(zhuǎn)換為27.5kV的兩相電壓向牽引線兩個(gè)橋臂供電，電流通過牽引網(wǎng)公共線回流；所述新型電氣化鐵道凈化電源輸入端(即兩相電變成三相電型斯科特變壓器的輸入端)接入牽引網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)供電橋臂，公共端G接入牽引網(wǎng)的公共線，新型電氣化鐵道凈化電源的輸出端(即級(jí)聯(lián)多電平變換器的輸出端)為牽引系統(tǒng)的貫通線負(fù)荷供電。
[0020]由于機(jī)車負(fù)荷的非線性、沖擊性通常造成27.5kV側(cè)電壓波動(dòng)，連帶造成斯科特變壓器輸出10kv、移相變壓器輸出690V側(cè)電壓波動(dòng)。尤其在機(jī)車通過時(shí)，27.5kV側(cè)由于重載會(huì)造成電壓偏低，實(shí)施方案必須具有足夠的級(jí)聯(lián)數(shù)目才能保證在低電壓下本實(shí)用新型凈化電源10kV側(cè)能夠穩(wěn)定輸出。通過本實(shí)施例的引入，可解決高原、偏遠(yuǎn)地區(qū)鐵道沿線缺乏貫通線供電電源的問題，避免貫通線采用超遠(yuǎn)距離供電造成大量能源浪費(fèi)，同時(shí)避免投入大量補(bǔ)償裝置保證貫通線路的電能質(zhì)量，為高原、偏遠(yuǎn)地區(qū)的鐵道建設(shè)作出貢獻(xiàn)。
[0021 ] 由于本實(shí)施例通過斯科特變壓器將兩相電壓轉(zhuǎn)為三相電壓，并通過降壓移相變壓器建立低電壓、低諧波的結(jié)構(gòu)，為不可控整流、級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)等器件選型提供便利。本實(shí)施例從控制實(shí)現(xiàn)的難易程度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型電氣化鐵道凈化電源裝置，包括:隔離變壓器(1)、移相變壓器(2)和功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器(3);所述隔離變壓器(1)其輸入端接入牽引供電系統(tǒng)，輸出端接入移相變壓器(2)，移相變壓器的輸出連接到級(jí)聯(lián)多電平變換器(3)的功率單元模塊，級(jí)聯(lián)多電平變換器的輸出為電源的輸出端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電氣化鐵道凈化電源裝置，其特征在于:所述的隔離變壓器(1)為兩相電變成三相電型斯科特變壓器，其輸入端α、β分別接入27.5kV牽引網(wǎng)兩側(cè)橋臂，公共端G接入牽引網(wǎng)公共線，其輸出端X、1、z端接入到移相變壓器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型電氣化鐵道凈化電源裝置，其特征在于:所述的移相變壓器(2)是多抽頭移相變壓器，其輸入端與兩相電變成三相電型斯科特變壓器的x、y、z端相連，其抽頭輸出端與功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器的功率單元模塊相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型電氣化鐵道凈化電源裝置，其特征在于:所述的功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器(3)由功率單元模塊(4)級(jí)聯(lián)組成，其三相之間接成星形接法，且其輸出采用LC型濾波器，電容C支路采用星形接法，C支路星形中點(diǎn)與多電平變換器星形中點(diǎn)相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型電氣化鐵道凈化電源裝置，其特征在于:所述的功率單元模塊(4)由三相不可控整流橋、直流儲(chǔ)能平波電容、單相全控Η橋組成；其中三相不可控整流橋的輸入與多抽頭移相變壓器的輸出端相連，三相不可控整流橋與單相全控Η橋通過直流儲(chǔ)能平波電容接成背靠背形式。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種新型電氣化鐵道凈化電源裝置，包括隔離變壓器、移相變壓器、功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器；所述的隔離變壓器為兩相電變成三相電型斯科特變壓器，其輸入端與牽引供電系統(tǒng)相接，其輸出與移相變壓器相接；所述移相變壓器為多抽頭移相變壓器，其輸入端與斯科特變壓器相連，其抽頭輸出端與功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器相連；所述功率單元串聯(lián)型級(jí)聯(lián)多電平變換器為三相級(jí)聯(lián)多電平變換器，其整流部分與多抽頭移相變壓器相接，其輸出通過濾波電路輸出穩(wěn)定電壓。將其應(yīng)用到電氣化鐵道中，可以實(shí)現(xiàn)為偏遠(yuǎn)地區(qū)鐵路沿線場(chǎng)站通訊、信號(hào)、行車以及現(xiàn)場(chǎng)人員生活等重要負(fù)荷提供電力支撐，解決電氣化鐵路中部分偏遠(yuǎn)地區(qū)周圍無可靠電源接入的問題。
【IPC分類】B60M3/00
【公開號(hào)】CN204978289
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520618511
【發(fā)明人】陳峻嶺, 姚鵬, 林濤, 黃明星
【申請(qǐng)人】珠海萬(wàn)力達(dá)電氣自動(dòng)化有限公司, 珠海布瑞克智能裝備有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年8月17日