本实用新型专利技术公开了一种具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，装置包括高压开关单元、变压器、二极管整流器、第一直流开关单元、能馈变流器、第二直流开关单元、大功率电子开关器件和开关器件驱动电路，变压器的初级线圈通过高压开关单元与中压交流网相连，大功率电子开关器件串联连接于二极管整流器的直流侧出口的正负极和第一直流开关单元之间，开关器件驱动电路的输出端与大功率电子开关器件的控制端相连。本实用新型专利技术能够确保在城轨列车在牵引供电状态、能量回馈状态以及两种工作状态切换的所有过程中能馈变流器与二极管整流器之间不构成回路，从而达到消除环流的功能，并且不需要增加隔离变压器和电抗器，成本相对较低，结构紧凑。
【技术实现步骤摘要】
一种具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置
本技术涉及城轨牵引供电系统的能馈供电装置，具体涉及一种具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置。
技术介绍
城轨的再生制动能量回收装置中，能馈供电装置能够充分利用列车的再生制动能量，节能效果好，与中压交流网兼容性好，再生制动能量能够直接回馈至交流电网供其他设备使用，没有耗能电阻的发热问题，也不需要其他储能元件，因此成为了城轨牵引供电系统最有前景的再生能量回收方案。 城轨能馈供电装置按交流回馈点的不同分为城轨高压型能馈供电装置、城轨中压型能馈供电装置、城轨低压型能馈供电装置。其中城轨高压型能馈供电装置、城轨低压型能馈供电装置都通过能馈变压器将逆变后的交流电升压或降压后回馈至变电所内部的中压交流网或低压配电网。城轨中压型能馈供电装置包括二极管整流器、能馈变流器以及共用的变压器，城轨牵引供电系统的直流电网依次通过二极管整流器、变压器与中压交流网相连，且所述能馈变流器与二极管整流器并联连接，在城轨列车制动时，再生制动能量通过能馈变流器逆变后，得到的交流电回馈至牵引变电所内整流机组中的整流变压器低压侧，通过整流变压器升压，最终将能量回馈到牵引变电所内的中压交流网中。城轨中压型能馈供电装置由于节省了能馈变压器装置，成本相对较低，占地面积小，并且回馈的电能能完全利用，是一种很有前景的能量回馈装置方案。 目前在城轨牵引供电系统中应用的城轨中压型能馈供电装置中，能馈变流器与二极管整流器共用一个变压器，这样虽然能节省能馈变压器的成本，减小能馈供电装置体积，但该技术方案中能馈变流器与整流器能构成一个回路，在能量回馈的过程中，当能馈变流器交流侧的线电压达到峰值时，再生制动能量会导致整流变压器二次侧电压升高，部分峰值电压会高于直流电网的直流母线电压，从而导致二极管整流器的二极管自开通，与能馈变流器形成回路，产生环流。该环流在城轨中压型能馈供电装置中会引起电流畸变，降低装置的整体性能，增加装置的系统损耗，增大供电装置噪音，降低装置的回馈效率，这成为目前城轨中压型能馈供电装置的一个固有缺点，不利于能量回馈供电系统稳定、可靠的运行，限制了城轨中压型能馈供电装置的推广和应用。 因此，环流问题已经成为城轨中压型能馈供电装置亟待解决的关键技术问题。针对该技术问题，现有技术有以下几种解决方案。 现有技术一:在能馈变流器交流侧串联电抗器，由于环流电流量的大小与环路电感的大小成反比，因此可以通过外加电抗器增大环路电感的方法抑制环流。但该方案在实施过程中，为了防止电感饱和，需要选用较大体积的磁心或空心电抗器，从而增大了装置体积和重量，增加了成本。 现有技术二:在能馈变流器直流侧串联电抗器，与现有技术一的原理相同，通过增大环路电感来抑制环流。但电抗器将引起变流器交流侧和直流网压升高，而以上两种方案都只能尽量减小环流，并不能完全抑制环流。 现有技术三:通过在能馈变流器低压交流侧加入隔离变压器抑制环流，利用隔离变压器的隔离作用，能断开环流通路，从而实现抑制环流的功能。该方案相对上述两种方案的环流抑制效果要好，但增加了隔离变压器，增加了成本，也使体积增大。 综上所述，现有技术的城轨中压型能馈供电装置存在的最主要的缺点是在能馈装置投入运行时，能馈变流器与整流器之间存在环流。环流将会引起电流畸变，增大系统损耗，降低系统的性能和效率，这都影响了系统的稳定性和可靠性。目前存在的几种抑制环流的技术方案，都有增加装置成本，增大装置体积的缺点，且增加环路电感的方案只能尽量减小环流，环流对系统的影响仍然存在。众所周知，城轨能馈式供电系统已经成为一种基本成熟的应用系统，在地铁等轨道交通领域使用，能量回馈装置的可靠性、稳定性成为城轨供电系统的重要指标。因此，如何提供一种可靠性、稳定性的具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是:针对现有技术的上述技术问题，提供一种能够确保在城轨列车在牵引供电状态、能量回馈状态以及两种工作状态切换的所有过程中能馈变流器与二极管整流器之间不构成回路，从而达到消除环流的功能，并且不需要增加隔离变压器和电抗器，成本相对较低，结构紧凑的具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置。 为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为: 本技术还提供一种具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，包括高压开关单元、变压器、二极管整流器、第一直流开关单元、能馈变流器、第二直流开关单元、大功率电子开关器件和开关器件驱动电路，所述变压器的初级线圈通过高压开关单元与中压交流网相连，所述变压器的次级线圈依次通过二极管整流器、第一直流开关单元与城轨牵引供电系统的直流电网相连，且所述变压器的次级线圈还依次通过能馈变流器、第二直流开关单元与城轨牵引供电系统的直流电网相连，所述大功率电子开关器件串联连接于二极管整流器的直流侧出口的正负极和第一直流开关单元之间，所述开关器件驱动电路的输出端与大功率电子开关器件的控制端相连。 优选地，所述变压器包括一个初级线圈和至少两个次级线圈。 优选地，所述二极管整流器为24脉波整流器。 优选地，所述大功率电子开关器件为集成门极换流晶闸管。 优选地，所述开关器件驱动电路包括电源模块、逻辑控制器、开通维持模块、关断模块、检测保护模块、发送模块、接收模块和状态显示模块，所述电源模块的输出端分别与逻辑控制器、开通维持模块、关断模块相连，所述逻辑控制器的输出端分别与开通维持模块、关断模块、发送模块、状态显示模块相连，所述逻辑控制器的输入端分别与检测保护模块、接收模块相连。 优选地，所述逻辑控制器为可编程逻辑控制芯片FPGA，所述发送模块为光纤发送模块，所述接收模块为光纤接收模块。 本技术具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置具有下述优点:本技术变压器的次级线圈依次通过二极管整流器、第一直流开关单元与城轨牵引供电系统的直流电网相连，且变压器的次级线圈还依次通过能馈变流器、第二直流开关单元与城轨牵引供电系统的直流电网相连，大功率电子开关器件串联连接于二极管整流器的直流侧出口的正负极和第一直流开关单元之间，开关器件驱动电路的输出端与大功率电子开关器件的控制端相连，以控制二极管整流器直流侧电子开关在各种工作状态下进行相应的动作，即可确保在城轨列车的牵引供电状态、能量回馈状态以及两种工作状态切换的所有过程中，通过对二极管整流机组直流侧大功率电子开关器件的通断控制，能馈变流器与二极管整流器之间不构成回路，从而实现完全消除环流的功能，并且不需要增加隔离变压器和电抗器，成本相对较低，不会增大装置体积。 【附图说明】 图1为本技术实施例装置的工作原理示意图。 图2为本技术实施例装置的电路结构示意图。 图3为现有技术GCT结构的剖面示意图。 图4为现有技术IGCT导通时的等效电路图。 图5为现有技术IGCT关断时的等效电路图。 图6为本技术实施例中开关器件驱动电路的框架结构示意图。 图7为本技术实施例中在大功率电子开关器件闭合时的等效电路结构示意图。 图例说明:1、高压开关单元；2、变压器；3、二极管整流器；4、第一直流开关本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，其特征在于：包括高压开关单元（1）、变压器（2）、二极管整流器（3）、第一直流开关单元（4）、能馈变流器（5）、第二直流开关单元（6）、大功率电子开关器件（7）和开关器件驱动电路（8），所述变压器（2）的初级线圈通过高压开关单元（1）与中压交流网相连，所述变压器（2）的次级线圈依次通过二极管整流器（3）、第一直流开关单元（4）与城轨牵引供电系统的直流电网相连，且所述变压器（2）的次级线圈还依次通过能馈变流器（5）、第二直流开关单元（6）与城轨牵引供电系统的直流电网相连，所述大功率电子开关器件（7）串联连接于二极管整流器（3）的直流侧出口的正负极和第一直流开关单元（4）之间，所述开关器件驱动电路（8）的输出端与大功率电子开关器件（7）的控制端相连。
【技术特征摘要】
1.一种具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，其特征在于:包括高压开关单元(1)、变压器(2)、二极管整流器(3)、第一直流开关单元(4)、能馈变流器(5)、第二直流开关单元(6 )、大功率电子开关器件(7 )和开关器件驱动电路(8 )，所述变压器(2 )的初级线圈通过高压开关单元(1)与中压交流网相连，所述变压器(2)的次级线圈依次通过二极管整流器(3)、第一直流开关单元(4)与城轨牵引供电系统的直流电网相连，且所述变压器(2)的次级线圈还依次通过能馈变流器(5)、第二直流开关单元(6)与城轨牵引供电系统的直流电网相连，所述大功率电子开关器件(7)串联连接于二极管整流器(3)的直流侧出口的正负极和第一直流开关单元(4)之间，所述开关器件驱动电路(8)的输出端与大功率电子开关器件(7)的控制端相连。2.根据权利要求1所述的具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，其特征在于:所述变压器(2)包括一个初级线圈和至少两个次级线圈。3.根据权利要求2所述的具有环流消除功能的城轨中压型能馈供电装置，其特征在于:所述二极管...
【专利技术属性】
技术研发人员：张铁军，贺文，陈广赞，陈雪，陈文光，张瑜，尹维恒，袁超，潘小雷，易韵岚，彭秋波，
申请(专利权)人：株洲时代装备技术有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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