一种交直流双制式列车供电系统及列车技术方案

本发明专利技术公开一种交直流双制式列车供电系统及列车，该系统包括分别设置在不同车厢内的一个以上的牵引变流器、牵引变压器，相邻车厢内的牵引变流器相互连接，相邻车厢内的牵引变流器与牵引变压器相互连接，各牵引变压器均分别与交流弓网、直流弓网连接，牵引变压器与牵引变流器内分别设置有切换开关，通过切换开关控制牵引变压器接入交流弓网，经牵引变流器的转换后输出交流电，或接入直流弓网经牵引变流器的转换后输出直流电；该列车上设置有上述供电系统；本发明专利技术具有结构简单紧凑、成本低、列车中不同车厢之间的线缆跨接少、体积重量小、稳定性高及抗干扰性强等优点。

A AC/DC dual system train power supply system and train

【技术实现步骤摘要】
一种交直流双制式列车供电系统及列车
本专利技术涉及双流制式列车
，尤其涉及一种交直流双制式列车供电系统及列车。
技术介绍
目前铁路线路上存在25kV交流弓网与3000V直流弓网并存的供电制式，两种弓网间通过一段无电区进行过渡。该交直流双流制式即要求在牵引变流器运行时，可自动切换供电制式，目前列车实现双流制式供电时，通常是由牵引变流器直接与直流弓网连接，当列车切换成直流弓网模式时，变流器需要将牵引变压器的各个次边绕组串入输入回路，而由于铁路(如高铁)中的直流弓网、牵引变压器、牵引变流器均是位于不同的车厢设备舱，供电线路需要跨车布置，为了实现变流器与变压器两个次边绕组的连接，变流器的输入线路需要经过多次跨车，使得所需的供电线路总长度非常长，额外增加了列车配线总重，同时会增大变流器输入线缆受EMC干扰的耦合几率。以牵引变压器设置两个次边绕组为例，上述双流制式中直流供电模式下弓网电缆需要先进入牵引变流器内部，再从变流器引出进入牵引变压器完成第一个次边绕组的串联后回到变流器，再从变流器引出进入牵引变压器完成第二个次变绕组的串联，最后回到变流器，即变流器的输入线路需要经过四次跨车，所需的供电线路总长度非常长。目前典型的一种双流制供电系统如图1、2所示，列车共8节车厢，牵引变压器、牵引变流器、直流弓网位于不同的车厢内，其中1、2、4、5、7、8车的车下设备舱安装有牵引变流器，3、6车的车下设备舱安装有牵引变压器，交流弓网布置在3、6车，直流弓网布置在2、7车，列车1、2车分别与8、7车对称布置；交流弓网与牵引变压器连接，牵引变流器设置有直流端口DC，该直流端口DC与直流弓网连接。如图1所示，当为交流模式时，交流弓网经过牵引变压器变压后，通过牵引变压器的两个次边绕组(1.1至1.2、2.1至2.2)进入变流器，经过牵引变流器转换为交流电输出；当牵引变流器切换成直流模式时，直流弓网经过牵引变流器后引出牵引变流器，再进入牵引变压器的一个次边绕组(1.1至1.2)同时返回变流器，经过QS1.2后直流输入线路从变流器引出进入牵引变压器的第二个次边绕组(2.2至2.1)并返回变流器中。如图2所示，以7车为例，直流模式下7车变流器的输入线缆从7车直流弓网取电后从变流器引出至6车牵引变压器进行第一个次边绕组的串联，后返回7车变流器短接线路(QS1.2闭合形成)再次进入6车牵引变压器进行第二个次边绕组的串联，最后再送入变流器中间直流回路正线，则7车变流器输入线缆在6、7车之间跨接4次，单次跨接长度通常约25米，则总跨接长度需要约100米。同理8车输入线缆在6、7、8车之间跨接4次，三车之间单次跨接长度约50米，则总跨接长度需要约200米，列车1、2车分别与8、7车对称布置，其输入线缆长度情况与8、7车相同，即整车所需的线缆长度非常长，极大的增加列车配线总重，同时使得变流器输入线缆受EMC干扰的耦合几率增大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单紧凑、成本低、列车中不同车厢之间的线缆跨接少、体积重量小、稳定性高及抗干扰性强的交直流双制式列车供电系统及列车。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种交直流双制式列车供电系统，包括分别设置在不同车厢内的一个以上的牵引变流器、牵引变压器，相邻车厢内的所述牵引变流器相互连接，相邻车厢内的所述牵引变流器与所述牵引变压器相互连接，各所述牵引变压器均分别与交流弓网、直流弓网连接，所述牵引变压器与所述牵引变流器内分别设置有切换开关，通过所述切换开关控制所述牵引变压器接入交流弓网，经所述牵引变流器的转换后输出交流电，或接入直流弓网经所述牵引变流器的转换后输出直流电。作为本专利技术系统的进一步改进：所述直流弓网具体与每个所述牵引变压器的一个次边绕组连接，每个所述牵引变压器的相邻次边绕组通过切换开关QS2串联连接。作为本专利技术系统的进一步改进：所述牵引变流器包括变流器本体，所述变流器本体内设置有依次连接的整流单元、中间直流回路以及逆变单元，所述整流单元包括两重以上的整流模块，每重所述整流模块通过切换开关QS1分别对应与所述牵引变压器的一个次边绕组连接。作为本专利技术系统的进一步改进：所述变流器本体上设置有输入端口，所述牵引变流器中各所述整流模块分别通过所述输入端口与所述牵引变压器的各次边绕组连接。作为本专利技术系统的进一步改进：所述整流单元中一重所述整流模块的输入端还通过第一控制开关电路与所述中间直流回路的正输出端连接，所述牵引变压器通过第二控制开关电路与所述中间直流回路的负输出端连接。作为本专利技术系统的进一步改进：所述第一控制开关电路具体为用于直流模式下的直流充电短接回路，所述直流充电短接回路包括并联连接的第一充电回路以及第一旁路开关，所述第一充电回路包括第一充电电阻以及第一充电控制开关。作为本专利技术系统的进一步改进：所述变流器本体上还设置有直流端口DC，所述牵引变压器通过所述直流端口DC与所述牵引变流器中所述中间直流回路的负输出端连接。作为本专利技术系统的进一步改进：每个所述整流模块的输入端均设置有用于交流模式下的交流充电短接回路，所述交流充电短接回路包括并联连接的第二充电回路以及第二旁路开关，所述第二充电回路包括第二充电电阻以及第二充电控制开关。作为本专利技术系统的进一步改进：所述逆变单元包括辅变输出回路以及一个以上的逆变输出回路，所述辅变输出回路用于将所述中间直流回路输出的直流电转换为第一交流电以提供辅助设备供电，所述逆变输出回路用于将所述中间直流回路输出的直流电转换为第二交流电以提供牵引供电。本专利技术进一步公开一种交直流双制式列车，所述列车包括多节车厢，在各节所述车厢上设置有如上述的交直流双制式列车供电系统。作为本专利技术列车的进一步改进：所述列车具体包括依次连接的8节车厢，其中第一车厢、第二车厢、第四车厢、第五车厢、第七车厢以及第八车厢分别设置有所述牵引变流器，第三车厢、第六车厢分别设置有所述牵引变压器，其中当处于直流模式时，第四车厢、第五车厢内的所述牵引变流器不工作。作为本专利技术列车的进一步改进：所述第三车厢、第六车厢上分别布置有所述交流弓网，所述第二车厢、第七车厢上分别布置有所述直流弓网，所述交流弓网、所述直流弓网分别与所述第三车厢、第七车厢中牵引变压器连接。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术可以实现交流、直流的双流制式供电，能够同时满足交流与直流两种供电制式的供电需求，同时通过将直流弓网直接与牵引变压器连接，使得直流弓网的供电线缆无需先进入变流器，而是直接接入牵引变压器，相比于传统的双流制式供电系统需要以牵引变流器作为中转，减少了以牵引变流器作为中转的中间环节，可大大减少不同车厢之间牵引变流器输入端跨车线缆的长度，从而降低列车配线的总重量及成本，提高动力系统运行的稳定性和抗干扰能力。2)本专利技术通过在牵引变压器内部布置切换开关QS2，使得直流供电模式时实现牵引变压器的次边绕组串联可以直接在牵引变压器中完成，而不用通过跨接电缆的方式重复返回至牵引变流器，能够进一步减少不同车厢之间的跨车线缆，从而最大限度的减少列车中的跨车线缆长度。3)本专利技术中牵引变流器上无需设置连接直流弓网的直流端口，牵引变流器内部仅需设置少量的切换开关，较传统的双流制供电系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交直流双制式列车供电系统，包括分别设置在不同车厢内的一个以上的牵引变流器(1)、牵引变压器(2)，相邻车厢内的所述牵引变流器(1)相互连接，相邻车厢内的所述牵引变流器(1)与所述牵引变压器(2)相互连接，其特征在于：各所述牵引变压器(2)均分别与交流弓网、直流弓网连接，所述牵引变压器(2)与所述牵引变流器(1)内分别设置有切换开关，通过所述切换开关控制所述牵引变压器(2)接入交流弓网，经所述牵引变流器(1)的转换后输出交流电，或接入直流弓网经所述牵引变流器(1)的转换后输出直流电。

【技术特征摘要】
1.一种交直流双制式列车供电系统，包括分别设置在不同车厢内的一个以上的牵引变流器(1)、牵引变压器(2)，相邻车厢内的所述牵引变流器(1)相互连接，相邻车厢内的所述牵引变流器(1)与所述牵引变压器(2)相互连接，其特征在于：各所述牵引变压器(2)均分别与交流弓网、直流弓网连接，所述牵引变压器(2)与所述牵引变流器(1)内分别设置有切换开关，通过所述切换开关控制所述牵引变压器(2)接入交流弓网，经所述牵引变流器(1)的转换后输出交流电，或接入直流弓网经所述牵引变流器(1)的转换后输出直流电。2.根据权利要求1所述的交直流双制式列车供电系统，其特征在于：所述直流弓网具体与每个所述牵引变压器(2)的一个次边绕组连接，每个所述牵引变压器(2)的相邻次边绕组通过切换开关QS2串联连接。3.根据权利要求2所述的交直流双制式列车供电系统，其特征在于：所述牵引变流器(1)包括变流器本体，所述变流器本体内设置有依次连接的整流单元(11)、中间直流回路(12)以及逆变单元(13)，所述整流单元(11)包括两重以上的整流模块(111)，每重所述整流模块(111)通过切换开关QS1分别对应与所述牵引变压器(2)的一个次边绕组连接。4.根据权利要求3所述的交直流双制式列车供电系统，其特征在于：所述变流器本体上设置有输入端口，所述牵引变流器(1)中各所述整流模块(111)分别通过所述输入端口与所述牵引变压器(2)的各次边绕组连接。5.根据权利要求3所述的交直流双制式列车供电系统，其特征在于：所述整流单元(11)中一重所述整流模块(111)的输入端还通过第一控制开关电路(14)与所述中间直流回路(12)的正输出端连接，所述牵引变压器(2)通过第二控制开关电路与所述中间直流电路(12)的负输出端连接。6.根据权利要求5所述的交直流双制式列车供电系统，其特征在于：所述第一控制开关电路(14)具体为用于直流模式下的直流充...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭程，刘大，刘永江，周坚，宋文举，周汉，张晓，李少章，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43