本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)一種直流牽引供電裝置，包括依次連接的降壓模塊、交直流變換模塊、分壓模塊和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊；降壓模塊通過(guò)高壓斷路器接入三相供電電源，進(jìn)行三相降壓；交直流變換模塊將交流電轉(zhuǎn)換為直流電并進(jìn)行功率傳輸；分壓模塊包括多個(gè)串聯(lián)的分壓?jiǎn)卧瑢?duì)直流電進(jìn)行串聯(lián)分壓；DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)并聯(lián)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元，每個(gè)DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元并接在一個(gè)分壓?jiǎn)卧希瑢?duì)分壓?jiǎn)卧敵龅姆謮弘妷哼M(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換，各轉(zhuǎn)換后電壓并聯(lián)輸出至直流牽引供電系統(tǒng)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)適用范圍廣、節(jié)約成本且工程量小，在不改變交流牽引供電網(wǎng)結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)牽引系統(tǒng)直流供電，具有能解決輸入電壓高、輸出電流大應(yīng)用問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
—種直流牽引供電裝置
本專(zhuān)利技術(shù)涉及機(jī)車(chē)牽引供電
，尤其涉及在交流牽引供電系統(tǒng)中的一種直流牽引供電裝置。
技術(shù)介紹
目前，對(duì)于供電制式，歐洲鐵路主要有4種，分別是交流15kV/16.7Hz、交流25kV/50Hz、直流1.5kV和直流3kV ;而美國(guó)鐵路采用的供電制式則主要有交流12.5kV/60Hz及25kV/60Hz ;歐洲許多相鄰的國(guó)家和地區(qū)之間也往往具有2?4種供電制式。隨著多流制機(jī)車(chē)的發(fā)展，同時(shí)為了滿(mǎn)足跨區(qū)域、跨國(guó)運(yùn)輸?shù)囊螅捎孟鄬?duì)于完全統(tǒng)一的鐵路網(wǎng)供電制式可以使工作量更小、費(fèi)用更節(jié)省，也更切合實(shí)際。在我國(guó)，由于電壓等級(jí)和電流制的不同，鐵路電力機(jī)車(chē)牽引供電系統(tǒng)和城市軌道交通車(chē)輛牽引供電系統(tǒng)采用各自獨(dú)立的單制式供電，干線鐵路(包括高速鐵路)和城市軌道交通地鐵、輕軌分開(kāi)運(yùn)行，兩者均為交流傳動(dòng)，只是供電取能方式不同，其中干線鐵路采用交流25kV/50Hz供電，而地鐵、輕軌使用DC1500V (750V)供電。隨著我國(guó)軌道交通的發(fā)展，地區(qū)鐵路與城市軌道交通連接的問(wèn)題已經(jīng)出現(xiàn)，例如上海軌道交通11號(hào)線已經(jīng)規(guī)劃延伸到江蘇省的昆山市，不排除今后與地區(qū)鐵路連接；廣東省也已經(jīng)開(kāi)始規(guī)劃珠三角城際軌道交通與廣州、深圳地鐵的兼容問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)地區(qū)鐵路、城市郊區(qū)鐵路和城市軌道交通列車(chē)的跨線運(yùn)行，且不考慮電網(wǎng)容量，城軌機(jī)車(chē)、貨運(yùn)機(jī)車(chē)在有干線鐵路和城市軌道的供電網(wǎng)內(nèi)混跑在雙流制供電下，這在未來(lái)是可能出現(xiàn)的，尤其在干線鐵路跑城軌機(jī)車(chē)。而對(duì)于主機(jī)廠，若同時(shí)生產(chǎn)交流車(chē)和各電壓等級(jí)的直流車(chē)，這些機(jī)車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)如果既建交流線又建直流線則投資大。綜上所述，需要在不改變現(xiàn)有交流牽引供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)下，解決現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)的單一供電制式問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、適用范圍廣、節(jié)約成本及工程量、不改變現(xiàn)有交流牽引供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)牽引系統(tǒng)的直流供電、能夠解決輸入電壓高輸出電流大的應(yīng)用問(wèn)題的一種直流牽引供電裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出的技術(shù)方案為: 一種直流牽引供電裝置，包括依次連接的降壓模塊、交直流變換模塊、分壓模塊和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述降壓模塊通過(guò)高壓斷路器接入三相供電電源，對(duì)三相電進(jìn)行降壓；所述交直流變換模塊連接于降壓模塊低壓側(cè)，用于將降壓后的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并進(jìn)行功率傳輸；所述分壓模塊包括多個(gè)串聯(lián)的分壓?jiǎn)卧瑢?duì)交直流變換模塊輸出的直流電壓進(jìn)行串聯(lián)分壓；所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)并聯(lián)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元，每個(gè)所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元并接在一個(gè)分壓?jiǎn)卧希瑢?duì)分壓?jiǎn)卧敵龅姆謮弘妷哼M(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換，各DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元將轉(zhuǎn)換后電壓并聯(lián)輸出至直流牽引供電系統(tǒng)。作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn):所述交直流變換模塊采用基于H橋結(jié)構(gòu)的換流器，所述換流器包括三相，分別接入降壓模塊輸出的三相交流側(cè)，每相包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由多個(gè)功率單元和一個(gè)閥電抗器串聯(lián)構(gòu)成。作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn):所述功率單元包括呈并聯(lián)連接的均壓電阻R、支撐電容C及H型整流橋，所述H型整流橋包括四個(gè)整流單元，每個(gè)整流單元均包括一個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管和一個(gè)二極管，所述二極管與所對(duì)應(yīng)的IGBT開(kāi)關(guān)管反向并聯(lián)；通過(guò)控制各個(gè)整流單元中IGBT開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，控制所述功率單元輸出零、&或-?的電壓，其中&為支撐電容C的額定電壓。作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn):每個(gè)所述分壓?jiǎn)卧捎梅謮弘娙荩瑢⒔恢绷髯儞Q模塊輸出的直流電壓等分為多個(gè)電壓。作為本專(zhuān)利技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn):所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元包括依次連接的DC/AC變換器、隔離變壓器以及AC/DC變換器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于: (1)本專(zhuān)利技術(shù)在不改變現(xiàn)有交流牽引供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)下，將三相交流電源經(jīng)過(guò)降壓、直流變換、分壓、電壓轉(zhuǎn)換后并聯(lián)輸出適用于城軌系統(tǒng)供電的1500V或750V直流電,實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引系統(tǒng)的直流供電，也可以應(yīng)用于其他直流供電場(chǎng)合，適用范圍廣泛，解決主機(jī)廠的交直流試驗(yàn)線的統(tǒng)一問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)地鐵和城軌鐵路接軌時(shí)的雙流制供電，且能夠減少大量的重復(fù)建設(shè)，以避免巨大的資源浪費(fèi)、有效節(jié)省投資成本及工程量。(2)本專(zhuān)利技術(shù)采用模塊化多電平換流器實(shí)現(xiàn)將交流電到直流電的變換，能夠靈活擴(kuò)寬輸入電壓和輸出電流范圍并提高可靠性，同時(shí)通過(guò)直流輸電能夠降低線路損耗、提高電網(wǎng)的輸送能力，從而節(jié)約電能；模塊化多電平換流器采用基于H橋結(jié)構(gòu)的換流器時(shí)，能夠輸出連續(xù)可調(diào)的高電壓、大電流，可直接用于高壓直流輸電，也可以用于直流融冰，且其整流電路諧波含量極低，可以解決牽引網(wǎng)三相平衡、功率因數(shù)及諧波等一系列問(wèn)題，保證供電可靠性、提高電網(wǎng)的輸電能力。(3)本專(zhuān)利技術(shù)采用先通過(guò)串聯(lián)的分壓?jiǎn)卧獙?duì)直流電進(jìn)行分壓再對(duì)各分壓后電壓進(jìn)行DC/DC變換，并聯(lián)輸出變換后電流，即實(shí)現(xiàn)輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)，能夠很好的解決輸入電壓高、輸出電流大的應(yīng)用問(wèn)題。(4)本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)采用模塊化多電平換流器進(jìn)行直流變換，并對(duì)直流電進(jìn)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，替換了傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中的牽引變壓器和整流機(jī)組，減少了占地面積，能夠有效降低諧波含量、提高系統(tǒng)功率因數(shù)。【附圖說(shuō)明】圖1是本實(shí)施例一種直流牽引供電裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)施例中功率單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說(shuō)明 1、降壓變壓器；2、換流器；3、分壓電容；4、DC/DC轉(zhuǎn)換單元。【具體實(shí)施方式】以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本專(zhuān)利技術(shù)的保護(hù)范圍。如圖1所示，本實(shí)施例一種直流牽引供電裝置，包括依次連接的降壓模塊、交直流變換模塊、分壓模塊和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊。降壓模塊通過(guò)高壓斷路器QF接入三相供電電源，對(duì)三相電進(jìn)行降壓；交直流變換模塊連接于降壓模塊低壓側(cè)，用于進(jìn)行交流-直流電壓轉(zhuǎn)換、傳輸功率以及為交流系統(tǒng)提供一定無(wú)功功率支撐；分壓模塊包括多個(gè)串聯(lián)的分壓?jiǎn)卧瑢?duì)交直流變換模塊輸出的直流電壓進(jìn)行串聯(lián)分壓；DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)并聯(lián)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元，對(duì)每個(gè)分壓?jiǎn)卧敵龅姆謮弘妷悍謩e進(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換，各路轉(zhuǎn)換后電壓并聯(lián)輸出至直流牽引供電系統(tǒng)；每一個(gè)DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元并接在一個(gè)分壓?jiǎn)卧希渲薪祲耗K采用降壓變壓器I，交直流變換模塊采用基于H橋結(jié)構(gòu)的換流器2，分壓?jiǎn)卧捎梅謮弘娙?。本實(shí)施例中，降壓變壓器I的高壓側(cè)通過(guò)網(wǎng)側(cè)高壓斷路器接入三相供電電源，二次側(cè)繞組通過(guò)網(wǎng)側(cè)高壓斷路器QF與交直流變換模塊連接。閉合網(wǎng)側(cè)高壓斷路器QF，降壓變壓器I的輸入端直接接于高壓電網(wǎng)，根據(jù)實(shí)際需求，降壓變壓器I將三相供電電源降壓至合適的電壓等級(jí)后輸出至換流器2。本實(shí)施例采用模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)將交流電到直流電的變換，通過(guò)模塊化多電平換流器設(shè)置能夠靈活擴(kuò)寬輸入電壓和輸出電流范圍，提高可靠性和靈活性，同時(shí)將交流電轉(zhuǎn)換為直流輸電后還能夠降低線路損耗、提高電網(wǎng)的輸送能力，從而節(jié)約電能。本實(shí)施例中，換流器2包括三相，分別接入降壓變壓器I的三相交流側(cè)，輸入降壓后的三相高壓交流電，每相分為上、下兩個(gè)橋臂，且各橋臂包括多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的功率單元以及一個(gè)與功率單元串聯(lián)的閥電抗器，其中三相的上、下橋臂中功率單元分別為:UfUn、Un+rU2n ;V1?Vn、Vn+1?V2n ;W1?Wn、Wn+1?W2n，閥電抗器分別為:La、Lb和L本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種直流牽引供電裝置，其特征在于：包括依次連接的降壓模塊、交直流變換模塊、分壓模塊和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述降壓模塊通過(guò)高壓斷路器接入三相供電電源，對(duì)三相電進(jìn)行降壓；所述交直流變換模塊連接于降壓模塊低壓側(cè)，將降壓后的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并進(jìn)行功率傳輸；所述分壓模塊包括多個(gè)串聯(lián)的分壓?jiǎn)卧瑢?duì)交直流變換模塊輸出的直流電進(jìn)行串聯(lián)分壓；所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)并聯(lián)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元，每個(gè)所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元并接在一個(gè)分壓?jiǎn)卧希瑢?duì)分壓?jiǎn)卧敵龅姆謮弘妷哼M(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換，各DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元將轉(zhuǎn)換后電壓并聯(lián)輸出至直流牽引供電系統(tǒng)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種直流牽引供電裝置，其特征在于:包括依次連接的降壓模塊、交直流變換模塊、分壓模塊和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述降壓模塊通過(guò)高壓斷路器接入三相供電電源，對(duì)三相電進(jìn)行降壓；所述交直流變換模塊連接于降壓模塊低壓側(cè)，將降壓后的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并進(jìn)行功率傳輸；所述分壓模塊包括多個(gè)串聯(lián)的分壓?jiǎn)卧瑢?duì)交直流變換模塊輸出的直流電進(jìn)行串聯(lián)分壓；所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括多個(gè)并聯(lián)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元，每個(gè)所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元并接在一個(gè)分壓?jiǎn)卧希瑢?duì)分壓?jiǎn)卧敵龅姆謮弘妷哼M(jìn)行直流電壓轉(zhuǎn)換，各DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元將轉(zhuǎn)換后電壓并聯(lián)輸出至直流牽引供電系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流牽引供電裝置，其特征在于:所述交直流變換模塊采用基于H橋結(jié)構(gòu)的換流器(2)，所述換流器(2)包括三相，分別接入降壓模塊輸出的三相交流側(cè)，每相包括兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龍禮蘭，黃燕艷，周方圓，王衛(wèi)安，吳強(qiáng)，羅仁俊，張敏，邱文俊，涂紹平，龔芬，吳明水，胡前，吳選保，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南;43
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