一种用于电力推进的磁集成式24脉波牵引供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，包括一台采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器和四台三相桥式二极管整流器，整流变压器四组三相输出绕组分别与四台桥式二极管整流器的三相输入端相连。同时采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器上桥和下桥输入三相绕组的首端依次并联，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统的三相输入端，四台桥式二极管整流器的输出端并联运行，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流输出端，为电力推进系统提供稳定的直流电压。本发明专利技术有效提高整流牵引供电系统的网侧、直流侧电能质量，同时可以显著减少供电系统体积、重量，降低系统造价，降低连接工艺的复杂性。

A magnetic integrated 24 pulse traction power supply system for electric propulsion

The invention discloses a magnetically integrated 24 pulse rectifier traction power supply system for electric propulsion, which comprises a 24 pulse magnetically integrated rectifier transformer and four three-phase bridge diode rectifiers with staggered winding arrangement, and four groups of three-phase output windings of the rectifier transformer are respectively connected with three-phase input terminals of four bridge diode rectifiers. At the same time, the head ends of the upper bridge and the lower bridge input three-phase windings of the 24 pulse magnetically integrated rectifier transformer with staggered winding arrangement are connected in parallel in turn, which are the three-phase input ends of the magnetically integrated 24 pulse rectifier traction power supply system, and the output ends of four bridge diode rectifiers operate in parallel, which are the DC output ends of the magnetically integrated 24 pulse rectifier traction power supply system, which are provided for the electric propulsion system Supply stable DC voltage. The invention effectively improves the power quality of the network side and the DC side of the rectifier traction power supply system, at the same time, it can significantly reduce the volume and weight of the power supply system, reduce the system cost, and reduce the complexity of the connection process.

【技术实现步骤摘要】
一种用于电力推进的磁集成式24脉波牵引供电系统
本专利技术涉及电磁技术、整流技术及牵引供电系统
，具体涉及一种用于电力推进的磁集成式24脉波牵引供电系统。
技术介绍
作为电力推进系统中重要的一环，整流牵引供电系统将发电机产生的交流电转化为直流电，为电力推进装置提供稳定且高品质的电能。但与传统的整流供电系统相比，用于电力推进整流牵引供电系统所处的工作环境较为恶劣，通常应用于船舶推进系统，地铁列车牵引系统、海洋平台驱动系统等。同时此类电站容量相对较小，对整流牵引供电系统的供电品质及安全运行提出了更高的要求。另一方面，狭小的供电空间内系统用电设备之间距离较短，导致设备间相互影响程度加剧，也迫使用于电力推进的整流牵引供电系统的设备向轻量化、集成型发展和升级。此外，由于海上航行时船舶设备，海洋平台内设备等维修困难，也要求用于电力推进的整流牵引供电系统的拓扑结构简单，设备使用寿命长，维修管理简易方便。目前多以整流变压器及整流设备作为核心装备，配合平衡电抗器、滤波电感、滤波电容等辅助设备构成多脉波整流电路，为电力推进装置提供电能。在现有的用于电力推进的整流牵引供电系统中，传统的12脉波整流牵引供电系统尽管造价较低、配置简单，但其供电的电能质量难以满足日益增加的大功率电力推进装置的供电要求，因而通常采用24脉波整流牵引供电系统。但其往往占地空间，系统总体重量往往较大，不仅整体系统总价较高，为容纳设备而被迫加高的船舱，地铁牵引变电所及海洋平台驱动站也为安全运行带来一定安全隐患。同时此类整流牵引供电系统结构较为复杂，为维修和养护带来一定困扰。同时在实际工程中，往往需要平衡电抗器等附加装置才能保证其24脉波整流牵引供电系统的电能质量，更进一步增加了系统的造价及占地空间。另一方面，24脉波自耦移相整流牵引供电系统可大幅降低系统的体积、重量及成本，但其复杂的连接工艺及非电隔离的工作性质，导致其安全性能下降，难以应用于电力推进系统中。
技术实现思路
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，以解决上述
技术介绍
中传统多脉波整流牵引供电系统在为电力推进装置提供电能时存在的系统占地空间大、系统拓扑结构复杂、系统内部循环电流较大、系统运行效率较低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，包括一台采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器和四台三相桥式二极管整流器，整流变压器四组三相输出绕组分别与四台桥式二极管整流器的三相输入端相连；将交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器上桥和下桥输入三相绕组的首端依次并联，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统的三相输入端；将四台桥式二极管整流器的输出端并联运行，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流输出端；所述用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统将发电机发出的交流电转换为直流电，为电力推进装置提供稳定的直流电压。进一步地，所述交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器包括三套原边绕组组件、三套副边绕组组件和一套共轭铁芯；所述共轭铁芯包括三根等距的立式铁心柱、与各个立式铁心柱相互垂直连接且位于各个立式铁心柱上方的上铁轭和与各个立式铁心柱相互垂直连接且位于各个立式铁心柱下方的下铁轭；所述原边绕组组件包括上桥原边绕组和下桥原边绕组，均采用三角形连接方式，且对应的结构、绕组匝数、相序均相同；所述上桥原边绕组的三相绕组的首端一一对应地与下桥原边绕组三相绕组的首端相连接；所述副边绕组组件包括上桥第一副边绕组、上桥第二副边绕组、下桥第一副边绕组、下桥第二副边绕组，均采用延边三角形连接方式；其中上桥第一副边绕组和下桥第一副边绕组对应的结构、绕组匝数、相序完全相同，上桥第二副边绕组和下桥第二副边绕组对应的结构、绕组匝数、相序完全相同；所述上桥原边绕组、上桥第一副边绕组、上桥第二副边绕组各相绕组一一对应地套装于一个立式铁心柱的周围且位于立式铁心柱的上桥位；所述下桥原边绕组、下桥第一副边绕组、下桥第二副边绕组各相绕组一一对应地套装于一个立式铁心柱的周围且位于立式铁心柱的下桥位。进一步地，所述上桥第一副边绕组、上桥第二副边绕组、下桥第一副边绕组、下桥第二副边绕组输出线电压幅值、对原边绕组短路阻抗基本相等，且上桥第一副边绕组、上桥第二副边绕组、下桥第一副边绕组、下桥第二副边绕组输出线电压相位角分别对应为移相+22.5°、-7.5°、-22.5°、+7.5°。进一步地，所述三相桥式二极管整流器包括六只整流二极管，采用桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成；四台三相桥式二极管整流器型号、容量等完全相同，依次为第一三相桥式二极管整流器，第二三相桥式二极管整流器，第三三相桥式二极管整流器，第四三相桥式二极管整流器。进一步地，所述上桥第一副边绕组三相交流输出端子与第一三相桥式二极管整流器三相交流输入端子一一对应地依次相连，所述上桥第二副边绕组三相交流输出端子与第二三相桥式二极管整流器三相交流输入端子一一对应地依次相连，所述下桥第一副边绕组三相交流输出端子与第三三相桥式二极管整流器三相交流输入端子一一对应地依次相连，所述下桥第二副边绕组三相交流输出端子与第四三相桥式二极管整流器三相交流输入端子一一对应地依次相连。进一步地，所述第一三相桥式二极管整流器，第二三相桥式二极管整流器，第三三相桥式二极管整流器，第四三相桥式二极管整流器的直流输出端子的正极依次连接，作为用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流端输出的正极；所述第一三相桥式二极管整流器，第二三相桥式二极管整流器，第三三相桥式二极管整流器，第四三相桥式二极管整流器的直流输出端子的负极依次连接，作为用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流端输出的负极。进一步地，所述用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统当其交流输入端输入的电压为对称且幅值相同的三相电压时，直流输出端输出的空载直流电压平均值约为上桥第一副边绕组/上桥第二副边绕组/下桥第一副边绕组/下桥第二副边绕组输出线电压有效值的0.7052倍。进一步地，所述三相桥式二极管整流器可根据系统实际需求更换为三相桥式可控整流器或三相半桥整流器；所述四台三相桥式二极管整流器可根据系统实际需求更换为全部串联、或先并后串、或先串后并等不同的组合方式得到不同的直流端的直流电压输出。进一步地，所述用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统在采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器副边绕组组件输出端输出的后部连接平衡电抗器，在电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流端输出的后端连接滤波电容与滤波电感，进一步增强系统性能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：本专利技术仅采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器与三相桥式二极管整流器即可实现24脉波整流电路，为电力推进装置为提供高品质电能。采用的磁集成技术可以大大降低交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器的体积，减少电磁装备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，其特征在于，包括一台采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器(2)和四台三相桥式二极管整流器(3)，整流变压器四组三相输出绕组分别与四台桥式二极管整流器的三相输入端相连；将交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器上桥和下桥输入三相绕组的首端依次并联，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统的三相输入端；将四台桥式二极管整流器的输出端并联运行，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流输出端；所述电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统(1)将发电机(4)发出的交流电转换为直流电，为电力推进装置(5)提供稳定的直流电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，其特征在于，包括一台采用交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器(2)和四台三相桥式二极管整流器(3)，整流变压器四组三相输出绕组分别与四台桥式二极管整流器的三相输入端相连；将交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器上桥和下桥输入三相绕组的首端依次并联，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统的三相输入端；将四台桥式二极管整流器的输出端并联运行，作为磁集成式24脉波整流牵引供电系统直流输出端；所述电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统(1)将发电机(4)发出的交流电转换为直流电，为电力推进装置(5)提供稳定的直流电压。


2.根据权利要求1所述的用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，其特征在于，所述交错式绕组排布的24脉波磁集成的整流变压器(2)包括三套原边绕组组件(16)、三套副边绕组组件(17)和一套共轭铁芯；所述共轭铁芯包括三根等距的立式铁心柱、与各个立式铁心柱相互垂直连接且位于各个立式铁心柱上方的上铁轭和与各个立式铁心柱相互垂直连接且位于各个立式铁心柱下方的下铁轭；
所述原边绕组组件(16)包括上桥原边绕组(6)和下桥原边绕组(7)，均采用三角形连接方式，且对应的结构、绕组匝数、相序均相同；所述上桥原边绕组(6)的三相绕组的首端一一对应地与下桥原边绕组(7)三相绕组的首端相连接；
所述副边绕组组件(17)包括上桥第一副边绕组(8)、上桥第二副边绕组(9)、下桥第一副边绕组(10)、下桥第二副边绕组(11)，均采用延边三角形连接方式；其中上桥第一副边绕组(8)和下桥第一副边绕组(10)对应的结构、绕组匝数、相序完全相同，上桥第二副边绕组(9)和下桥第二副边绕组(11)对应的结构、绕组匝数、相序完全相同；
所述上桥原边绕组(6)、上桥第一副边绕组(8)、上桥第二副边绕组(9)各相绕组一一对应地套装于一个立式铁心柱的周围且位于立式铁心柱的上桥位(18)；所述下桥原边绕组(7)、下桥第一副边绕组(10)、下桥第二副边绕组(11)各相绕组一一对应地套装于一个立式铁心柱的周围且位于立式铁心柱的下桥位(19)。


3.根据权利要求2所述的用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，其特征在于，所述上桥第一副边绕组(8)、上桥第二副边绕组(9)、下桥第一副边绕组(10)、下桥第二副边绕组(11)输出线电压幅值、对原边绕组短路阻抗基本相等，且上桥第一副边绕组(8)、上桥第二副边绕组(9)、下桥第一副边绕组(10)、下桥第二副边绕组(11)输出线电压相位角分别对应为移相+22.5°、-7.5°、-22.5°、+7.5°。


4.根据权利要求2所述的用于电力推进的磁集成式24脉波整流牵引供电系统，其特征在于，所述三相桥式二极管整流器(3)包括六只整流二极管，采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：安柏楠，李勇，谢斌，肖华，罗隆福，曹一家，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43