本實(shí)用新型涉及供電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低壓側(cè)共直流母線的多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，中國是世界上高速鐵路規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的國家。據(jù)國際鐵路聯(lián)盟(UIC)統(tǒng)計(jì)，截至2016年12月，中國中車產(chǎn)品已經(jīng)出口到全球六大洲 102個國家和地區(qū)，覆蓋了全球83％擁有鐵路的國家和地區(qū)。中國高鐵運(yùn)營里程達(dá)2.1萬km，占全世界高鐵總里程的60％以上。最新《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中提出：到2020年，一批重大標(biāo)志性項(xiàng)目建成投產(chǎn)，鐵路網(wǎng)規(guī)模達(dá)到15萬公里，其中高速鐵路3萬公里，覆蓋80％以上的大城市。圍繞國家“一帶一路”和“走出去”戰(zhàn)略實(shí)施，中國正在加大境外鐵路項(xiàng)目工作力度，推進(jìn)與周邊國家鐵路互聯(lián)互通建設(shè)，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

如圖1所示，牽引變壓器是電力機(jī)車傳動系統(tǒng)的動力源頭和重要組成部分，在供電時，交流牽引網(wǎng)1與鐵軌2之間連接有受電弓3及牽引變壓器6，牽引變壓器6通過主變流器4與牽引電動機(jī)5相連。

牽引變壓器6其體積、重量龐大，占據(jù)了很大的乘用空間，且額外損耗了大量的能量。新一代電力電子牽引變壓器PETT，如圖2所示，高壓交流側(cè)7連接在交流牽引網(wǎng)上，新一代電力電子牽引變壓器的輸出側(cè)為低壓直流側(cè)8，在由于采用中、高頻變壓器，不僅擁有傳統(tǒng)工頻牽引變壓器的電氣隔離、雙向功率傳輸和電壓變換功能，而且具有重量體積減輕50％以上、功率因數(shù)高、諧波含量低、污染小等眾多優(yōu)勢，受到國際軌道交通領(lǐng)域理論和技術(shù)研究的高度重視。

世界著名機(jī)車制造廠商相繼對PETT做出了設(shè)計(jì)方案和試驗(yàn)樣機(jī)，而對多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)的研究還鮮有報(bào)道，研發(fā)多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)已成為新一代國際輕量化高性能電力機(jī)車的戰(zhàn)略高地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種低壓側(cè)共直流母線的多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)，本實(shí)用新型中多個電力電子變壓器并聯(lián)接到低壓直流母線，當(dāng)某個電力電子變壓器的受電弓離線時，其它電力電子變壓器仍然可以為電動機(jī)供能。

一種低壓側(cè)共直流母線的多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)連接在高壓交流母線上的多個電力電子變壓器，所述多個電力電子變壓器輸出的低壓直流側(cè)并聯(lián)形成低壓直流母線，所述低壓直流母線上連接給電動機(jī)供電的牽引逆變器。

進(jìn)一步的，所述低壓直流母線上連接混合儲能系統(tǒng)，低壓直流母線上連接混合儲能系統(tǒng)，一方面可以在弓網(wǎng)離線時短時間內(nèi)供能，另一方面，可以吸收回饋制動產(chǎn)生的能量，降低電力電子變壓器向牽引網(wǎng)注入的諧波。

進(jìn)一步的，所述電力電子變壓器均連接在與高壓交流母線相連的受電弓后。

進(jìn)一步的，所述牽引逆變器的數(shù)量為多個，多個牽引逆變器均并聯(lián)在低壓直流母線上，每個牽引逆變器對各自相應(yīng)的電動機(jī)供電。

進(jìn)一步的，所述混合儲能系統(tǒng)由蓄電池與超級電容組成。

進(jìn)一步的，所述受電弓上開關(guān)處并聯(lián)一個用于實(shí)現(xiàn)電力電子變壓器的軟啟動的電阻。

進(jìn)一步的，所述受電弓與電力電子變壓器之間串聯(lián)濾波器，當(dāng)回饋制動的能量較大時，電力電子變壓器向牽引網(wǎng)傳輸能量，濾波器用于對此時的饋送電流濾波。

進(jìn)一步的，所述電力電子變壓器的前級整流環(huán)節(jié)采用級聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)，每個 H橋的直流側(cè)連接DC-DC變換器，多個DC-DC變換器之間并聯(lián)，多個DC-DC 變換器輸出的正極線路分別相連，輸出的負(fù)極線路分別相連，多個電力電子變壓器輸出的低壓直流側(cè)并聯(lián)形成低壓直流母線。

進(jìn)一步的，所述電力電子牽引變壓器整流環(huán)節(jié)采用SPWM調(diào)制，H橋的直流側(cè)均并聯(lián)電容，其后面接諧振變換器，諧振變換器由兩個H橋、諧振電容、諧振電感，和一個高頻變壓器組成，諧振變換器采用移相控制，諧振變換器輸出端并聯(lián)形成電力電子變壓器的低壓直流輸出端。

進(jìn)一步的，所述濾波器為L濾波電路。

進(jìn)一步的，所述DC-DC變換器為諧振變換器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)受電弓上開關(guān)處并聯(lián)一個電阻，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車電力電子變壓器的軟啟動，降低啟動時對電力電子變壓器的沖擊。

(2)本實(shí)用新型中電力電子變壓器DC-DC環(huán)節(jié)采用高頻諧振變換器，既可以降低變壓器體積，又可以降低開關(guān)損耗。

(3)本實(shí)用新型中多個電力電子變壓器并聯(lián)接到低壓直流母線，當(dāng)某個電力電子變壓器的受電弓離線時，其它電力電子變壓器仍然可以為電動機(jī)供能。

(4)低壓直流母線上連接混合儲能系統(tǒng)，可以在弓網(wǎng)離線時短時間內(nèi)供能。

(5)低壓直流母線上連接混合儲能系統(tǒng)，可以吸收回饋制動產(chǎn)生的能量，降低電力電子變壓器向牽引網(wǎng)注入的諧波。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。

圖1為傳統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為電力電子變壓器結(jié)構(gòu)圖；

圖3為多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

其中，1、交流牽引網(wǎng)，2、鐵軌，3、受電弓，4、主變流器，5、牽引電動機(jī)，6、牽引變壓器，7、高壓交流側(cè)，8、低壓直流側(cè)，9、低壓直流母線。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)存在弓網(wǎng)離線對牽引系統(tǒng)影響大、機(jī)車回饋制動時向電網(wǎng)注入的諧波大等不足，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N低壓側(cè)共直流母線的多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)。

本申請的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種低壓側(cè)共直流母線的多電力電子變壓器牽引供電系統(tǒng)，如圖3所示，其中虛線框代表一列電力機(jī)車，PETT 結(jié)構(gòu)如圖2所示。本實(shí)用新型在受電弓后連接多個PETT將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，進(jìn)而由低壓直流母線9向各個電動機(jī)供電，多個牽引逆變器均并聯(lián)在低壓直流母線上。

本實(shí)用新型在低壓直流母線上連接蓄電池與超級電容組成的混合儲能系統(tǒng)，在低壓直流母線上連接蓄電池與超級電容組成的混合儲能系統(tǒng)其目的有兩個：1)由于回饋制動過程中會有少量能量回饋到牽引網(wǎng)中，而此回饋電流中包含較大諧波成分，連接的混合儲能系統(tǒng)可以吸收該部分回饋能量，降低牽引網(wǎng)中的諧波含量；2)當(dāng)受電弓因振動、過分相等原因離線時，混合儲能系統(tǒng)可以為電力機(jī)車提供短時間內(nèi)的功能，降低弓網(wǎng)離線對電力電子變壓器的不利影響。

另外，本申請?jiān)谑茈姽祥_關(guān)處并聯(lián)一個電阻，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車電力電子變壓器的軟啟動；受電弓與電力電子變壓器之間串聯(lián)濾波器，當(dāng)回饋制動的能量較大時，電力電子變壓器向牽引網(wǎng)傳輸能量，濾波器用于對此時的饋送電流濾波。優(yōu)選的，濾波器為L濾波電路。

如圖2所述，電力電子變壓器的前級整流環(huán)節(jié)采用級聯(lián)H橋結(jié)構(gòu)，每個H 橋的直流側(cè)連接DC-DC變換器，多個DC-DC變換器之間并聯(lián)，多個DC-DC變換器輸出的正極線路分別相連，輸出的負(fù)極線路分別相連；多個電力電子變壓器輸出的低壓直流側(cè)并聯(lián)形成低壓直流母線9；在低壓直流母線9上連接牽引逆變器給電動機(jī)供電；低壓直流母線9上連接混合儲能系統(tǒng)。DC-DC變換器為諧振變換器。

工作原理：本申請?jiān)谑茈姽筮B接多個PETT將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，進(jìn)而由低壓直流母線向各個電動機(jī)供電，多個牽引逆變器均并聯(lián)在低壓直流母線上，在低壓直流母線上連接蓄電池與超級電容組成的混合儲能系統(tǒng)。其中：電力電子牽引變壓器如圖2所示，其的整流環(huán)節(jié)由級聯(lián)H橋組成，采用SPWM 調(diào)制；H橋的直流側(cè)均并聯(lián)電容，其后面接諧振變換器，諧振變換器由兩個H 橋、諧振電容、諧振電感，和一個高頻變壓器組成，諧振變換器采用移相控制；諧振變換器輸出端并聯(lián)形成電力電子變壓器的低壓直流輸出端；多個電力電子變壓器的低壓直流輸出端都連接到一條母線上，形成低壓直流母線。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。