一种铁路专用低压电源及半闭环控制方法技术

本发明专利技术涉及一种铁路专用低压电源及半闭环控制方法，该铁路专用低压电源的主电路由七个变换器模块M1、五个连接电抗器L、三个耦合式电容器C、一个单相不可控整流桥、一个三相不可控整流桥、三个输出滤波模块F和一个共用电感Lm组成。该电源通过采用整流PWM闭环稳压控制算法对变换器模块M1进行PWM整流，单相不可控整流桥进行电流补充回流；同时采用电压提升半闭环控制算法对三个变换器模块M1利用连接电抗L和耦合电容器C实现内部电压提升；最后采用PWM闭环逆变控制算法实现三个变换器模块M1进行三相380V电压的输出，为铁路低压电力系统提供稳定的交流电源，且结构简单巧妙，易于实现，实现成本低，有利于拓展和普及应用。

A special low voltage power supply for railway and its semi closed loop control method

【技术实现步骤摘要】
一种铁路专用低压电源及半闭环控制方法
本专利技术属于电气化铁路低压配电
，尤其涉及一种铁路专用低压电源及半闭环控制方法。
技术介绍
铁路电力配电一直是铁路供电领域的重要组成部分，铁路信号设备、信息设备、通信设备、隧道通风、照明、道岔融雪等都需要铁路低压380V电源。其中，部分一级负荷需要两路甚至三路独立电源进行供电。然而，在新疆、西藏、青海等地，周围环境恶劣，缺乏公用电网建设项目，导致低压电源难以取得。但是为了满足设计要求，又必须接引多路电源进行供电，这一矛盾始终得不到缓解。常规措施，采用27.5/0.22kV或27.5/0.4kV变压器进行供电。一方面，27.5kV受铁路机车冲击性和非线性的影响，存在电压波动和电压谐波，造成0.22kV和0.4kV侧电压质量恶化，一系列低压负荷不能可靠工作。另一方面，部分负荷要求三相380V电源，而该类27.5/0.4kV变压器只能在部分牵引变电所取得，沿线AT所，分区所无法取得，造成该类变压器应用范围受限。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种可适用于单相输入和三相输入场合，为铁路低压配电系统提供稳定的380V电源，且结构简单、巧妙，易于实现，实现成本低的铁路专用低压电源，以及该铁路专用低压电源的半闭环控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种铁路专用低压电源，包括有主电路，所述主电路由七个变换器模块M1、五个连接电抗器L、三个耦合式电容器C、一个单相不可控整流桥、一个三相不可控整流桥、三个输出滤波模块F和一个共用电感Lm组成；其中，第一个变换器模块M1的输入端设有分别接入在输入侧的A相和C相上的第一个连接电抗器L和第二个连接电抗器L，所述第一个变换器模块M1的输出端并联有单相不可控整流桥，且所述单相不可控整流桥的交流侧接入在输入侧的B相上，同时所述单相不可控整流桥的直流侧并联有第二个变换器模块M1、第三变换器模块M1和第四个变换器模块M1，所述第二个变换器模块M1、第三变换器模块M1和第四个变换器模块M1的其中一个桥臂分别设有第三个连接电抗器L、第四个连接电抗器L和第五个连接电抗器，并分别连接在第一个耦合式电容器C、第二个耦合式电容器C和第三个耦合式电容器C的p点上；所述第二个变换器模块M1、第三变换器模块M1和第四个变换器模块M1的另一个桥臂分别连接在第一个耦合式电容器C、第二个耦合式电容器C和第三个耦合式电容器C的q点上；同时所述第一个耦合式电容器C、第二个耦合式电容器C和第三个耦合式电容器C的p点分别连接在输入侧A相、B相和C相上，所述第一个耦合式电容器C、第二个耦合式电容器C和第三个耦合式电容器C的q点连接在三相不可控整流桥的输入端上；所述三相不可控整流桥的输出端并联有大容量储能电容，所述大容量储能电容的两端并联有第五个变换器模块M1、第六个变换器模块M1和第七个变换器模块M1，所述第五个变换器模块M1、第六个变换器模块M1和第七个变换器模块M1的交流侧分别设有第一个滤波器模块F、第二个滤波器模块F和第三个滤波器模块F；所述第一个滤波器模块F、第二个滤波器模块F和第三个滤波器模块F的其中一个输出端分别为低压电源的A相输出端、B相输出端和C相输出端，另一个输出端组成星点并引出作为低压电源的地线，同时该星点通过共用电感Lm引出作为低压电源的N相输出端。进一步地，七个所述变换器模块M1由4个IGBT和储能电容器组成，而且4个IGBT组成单相全控H桥，且所述单相全控H桥的直流侧并联有所述储能电容器。进一步地，三个所述输出滤波模块F由滤波电感、滤波电容、阻尼电阻组成，所述滤波电感的输入端作为滤波模块F的输入端，所述滤波电感的输出端并联有串行连接的滤波电容和阻尼电阻。进一步地，铁路专用低压电源的输入侧采用A、B、C三相输入，或者采用A相接入火线，B相接入零线的单相输入，又或者在大功率需求时，将A和C并联接入火线，B相接入零线。一种铁路专用低压电源的半闭环控制方法，首先利用全控整流PWM稳压控制方法进行大功率能量汇入，然后在内部采用半闭环PWM逆变控制算法产生补偿电压，将跌落的电压进行补偿，补偿后的电压采用电容进行耦合，接着将耦合提升后的电压进行三相不可控整流，最后整流后的直流电压经过三相分相逆变输出，以适用于不平衡负荷。进一步地，所述PWM整流稳压控制具体为，通过A相和C相全控PWM整流，B相不可控整流的方式实现直流侧电压的稳定；所述电压提升半闭环控制具体为，应用在与单相不可控整流桥并联的3个变换器模块M1，假设输入侧电压深度为S伏，则此时对应的直流电压为D伏，则3个变换器模块M1输出的占空比始终为S/D；所述PWM逆变控制算法具体为，应用在与三相不可控整流桥和大容量储能电容并联的三组变换器M1模块，输出稳定三相380V。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述技术方案，应用到电气化铁路中即可适用于单相输入和三相输入场合，为铁路低压配电系统提供稳定的380V电源，而且实现内部电压提升，无需增加传感器的数量，节约材料，使电源结构更加简单、巧妙，同时采用了多个相同的变换器模块M1等,实现了模块化设计和安装，有利于维护和生产组装，有效降低了加工难度和成本，有利于普及推广应用和拓展。附图说明图1是本专利技术所述铁路专用低压电源实施例的电路结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示：本专利技术实施例提供的所述铁路专用低压电源，包括有主电路100，所述主电路100由七个变换器模块M1(即：第一个变换器模块M11、第二个变换器模块M15、第三变换器模块M16、第四个变换器模块M17、第五个变换器模块M116、第六个变换器模块M117和第七个变换器模块M118)、五个连接电抗器L(即：第一个连接电抗器L2、第二个连接电抗器L3、第三个连接电抗器L8、第四个连接电抗器L9和第五个连接电抗器L10)、三个耦合式电容器C(即：第一个耦合式电容器C11、第二个耦合式电容器C12和第三个耦合式电容器C13)、一个单相不可控整流桥、一个三相不可控整流桥、三个输出滤波模块F(即：第一个滤波器模块F19、第二个滤波器模块F20和第三个滤波器模块F21)和一个共用电感Lm组成；其中，第一个变换器模块M11的输入端设有分别接入在输入侧的A相和C相上的第一个连接电抗器L2和第二个连接电抗器L3，所述第一个变换器模块M11的输出端并联有单相不可控整流桥4，且所述单相不可控整流桥4的交流侧接入在输入侧的B相上，同时所述单相不可控整流桥4的直流侧并联有第二个变换器模块M15、第三变换器模块M16和第四个变换器模块M17，所述第二个变换器模块M15、第三变换器模块M16和第四个变换器模块M17的其中一个桥臂分别设有第三个连接电抗器L8、第四个连接电抗器L9和第五个连接电抗器L10，并分别连接在第一个耦合式电容器C11、第二个耦合式电容器C12和第三个耦合式电容器C13的p点上；所述第二个变换器模块M15、第三变换器模块M16和第四个变换器模块M17的另一个桥臂分别连接在第一个耦合式电容器C11、第二个耦合式电容器C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁路专用低压电源，其特征在于：包括有主电路(100)，所述主电路(100)由七个变换器模块M1、五个连接电抗器L、三个耦合式电容器C、一个单相不可控整流桥、一个三相不可控整流桥、三个输出滤波模块F和一个共用电感Lm组成；其中，第一个变换器模块M1(1)的输入端设有分别接入在输入侧的A相和C相上的第一个连接电抗器L(2)和第二个连接电抗器L(3)，所述第一个变换器模块M1(1)的输出端并联有单相不可控整流桥(4)，且所述单相不可控整流桥(4)的交流侧接入在输入侧的B相上，同时所述单相不可控整流桥(4)的直流侧并联有第二个变换器模块M1(5)、第三变换器模块M1(6)和第四个变换器模块M1(7)，所述第二个变换器模块M1(5)、第三变换器模块M1(6)和第四个变换器模块M1(7)的其中一个桥臂分别设有第三个连接电抗器L(8)、第四个连接电抗器L(9)和第五个连接电抗器(10)，并分别连接在第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的p点上；所述第二个变换器模块M1(5)、第三变换器模块M1(6)和第四个变换器模块M1(7)的另一个桥臂分别连接在第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的q点上；同时所述第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的p点分别连接在输入侧A相、B相和C相上，所述第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的q点连接在三相不可控整流桥(14)的输入端上；所述三相不可控整流桥(14)的输出端并联有大容量储能电容(15)，所述大容量储能电容(15)的两端并联有第五个变换器模块M1(16)、第六个变换器模块M1(17)和第七个变换器模块M1(18)，所述第五个变换器模块M1(16)、第六个变换器模块M1(17)和第七个变换器模块M1(18)的交流侧分别设有第一个滤波器模块F(19)、第二个滤波器模块F(20)和第三个滤波器模块F(21)；所述第一个滤波器模块F(19)、第二个滤波器模块F(20)和第三个滤波器模块F(21)的其中一个输出端分别为低压电源的A相输出端、B相输出端和C相输出端，另一个输出端组成星点并引出作为低压电源的地线，同时该星点通过共用电感Lm(22)引出作为低压电源的N相输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种铁路专用低压电源，其特征在于：包括有主电路(100)，所述主电路(100)由七个变换器模块M1、五个连接电抗器L、三个耦合式电容器C、一个单相不可控整流桥、一个三相不可控整流桥、三个输出滤波模块F和一个共用电感Lm组成；其中，第一个变换器模块M1(1)的输入端设有分别接入在输入侧的A相和C相上的第一个连接电抗器L(2)和第二个连接电抗器L(3)，所述第一个变换器模块M1(1)的输出端并联有单相不可控整流桥(4)，且所述单相不可控整流桥(4)的交流侧接入在输入侧的B相上，同时所述单相不可控整流桥(4)的直流侧并联有第二个变换器模块M1(5)、第三变换器模块M1(6)和第四个变换器模块M1(7)，所述第二个变换器模块M1(5)、第三变换器模块M1(6)和第四个变换器模块M1(7)的其中一个桥臂分别设有第三个连接电抗器L(8)、第四个连接电抗器L(9)和第五个连接电抗器(10)，并分别连接在第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的p点上；所述第二个变换器模块M1(5)、第三变换器模块M1(6)和第四个变换器模块M1(7)的另一个桥臂分别连接在第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的q点上；同时所述第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的p点分别连接在输入侧A相、B相和C相上，所述第一个耦合式电容器C(11)、第二个耦合式电容器C(12)和第三个耦合式电容器C(13)的q点连接在三相不可控整流桥(14)的输入端上；所述三相不可控整流桥(14)的输出端并联有大容量储能电容(15)，所述大容量储能电容(15)的两端并联有第五个变换器模块M1(16)、第六个变换器模块M1(17)和第七个变换器模块M1(18)，所述第五个变换器模块M1(16)、第六个变换器模块M1(17)和第七个变换器模块M1(18)的交流侧分别设有第一个滤波器...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鹏，朱志伟，王博巍，黄涛，邵海，王海玉，范强军，林子超，邓志浩，王军红，张金荣，向琴，
申请(专利权)人：珠海万力达电气自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44