一种电气化铁路贯通式牵引供电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，属于铁路牵引供电装置技术领域。所述联接变压器CT输出端经滤波电感Ls连接三相MMC整流器的交流侧，其直流侧DC连接直流母线；单相MMC逆变器的输入端接直流母线，输出侧连接单相降压变压器SDT一次绕组，所述单相降压变压器的二次侧输出电压为27.5kV的单相交流电接入铁路牵引网为列车供电。风力发电WP的AC‑DC变换器交流侧连接风机输出，直流输出侧连接直流母线，光伏发电PV的DC‑DC变换器的一侧连接光伏板的输出，另一侧连接直流母线，储能装置NS的DC‑DC变换器的一侧连接蓄电池和超级电容构成的混合储能装置，另一侧连接直流母线。

A through type traction power supply device for electrified railway

【技术实现步骤摘要】
一种电气化铁路贯通式牵引供电装置
本技术属于铁路牵引供电

技术介绍
目前，我国铁路装置中多采用三相-两相降压变压器为牵引网供电，但是由于不同牵引变电所取电电网不同以及牵引变压器难以做到两相输出电压的相位、幅值以及频率的完全相同，因此不同牵引变电所之间以及同一牵引变电所的两相输出之间均需设置电分相。由于电分相的存在，使得牵引网存在供电死区，列车只能依靠惯性滑过，严重制约列车的运行速度，威胁列车运行安全。并且由于电分相的存在，变电所间容量不能互补，因此需要大容量的变压器备用，造成较大资源浪费；当列车再生制动运行时，其再生制动的能量无法得到有效利用，还会造成供电区间牵引网电压抬升，直接影响列车和牵引网等主要设备的正常运行，威胁着列车和牵引供电装置安全稳定运行，同时造成大量能量浪费。此外，由于机车属于单相负荷，因此机车运行时会向三相电网注入大量的负序电流，负序电流将会带来许多问题，如导致以检测负序分量为动作条件的继电保护装置误动作，威胁装置安全；使得中性点发生零电位漂移，产生电噪声干扰，致使临近的通信装置无法正常运行等。列车产生的无功功率和谐波电流也将通过牵引变压器注入三相电网。无功功率的产生会增大设备容量，还会使得电网电压剧烈波动，增加设备及线路损耗。谐波电流可能引发牵引供电装置谐波谐振威胁电气设备安全，还会对仪表测量精度和正常通信造成影响。为了解决上述牵引供电问题，有学者提出了一种同相供电技术，但是该技术只能取消所内电分相，而所间电分相依然存在。为了彻底解决电能质量问题以及过分相等问题，西南交通大学的学者提出了一种由前端降压变压器和三相-单相变换器以及输出端升压变压器构成的贯通式牵引供电装置，但这种结构使得变换器输出端需接大容量的滤波装置和升压变压器，此外存在中间环节电流过大、变换器扩展性不好、输出电压控制精度受限等诸多问题亟待解决。另外，铁路沿线自然资源丰富，风能、光能等新能源充足，但是传统的铁路牵引供电装置属于交流装置，而风力发电、光伏发电等新能源发电装置其输出存在较强的随机性，因此如果大规模的新能源发电装置接入传统铁路牵引供电装置，其有功功率和无功功率的随机波动将会造成牵引网电压的剧烈波动。所以，铁路沿线丰富的自然资源难以得到充分利用。为了彻底解决当前铁路牵引供电装置存在的电分相问题以及电能质量问题，并且为分布式电源装置的接入提供接口，本技术提出一种基于MMC结构的贯通式牵引供电装置，可彻底取消电分相，实现贯通供电，完全解决电能质量问题，并将直流母线引入铁路牵引供电装置，为分布式电源装置提供直流接口。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，它能有效地解决分布式电源的直流接入口以及电能质量的技术问题。本技术的目的是通过以下技术方案来实现：一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，包括联接变压器CT、三相MMC整流器Rec、单相MMC逆变器Inv、降压变压器SDT和牵引网，联接变压器CT原边分别接入三相公用电网的a、b、c三相，所述联接变压器CT输出端经滤波电感Ls连接三相MMC整流器Rec的交流侧，其直流侧DC连接直流母线；单相MMC逆变器Inv的输入端接直流母线，输出侧连接单相降压变压器SDT一次绕组，所述单相降压变压器的二次侧输出电压为27.5kV的单相交流电接入铁路牵引网为列车供电。所述三相MMC整流器Rec、单相MMC逆变器Inv均为单电感滤波，且为半桥结构的子模块叠加结构。所述直流母线为分布式电源提供接口，风力发电WP的AC-DC变换器交流侧连接风机输出，直流输出侧连接直流母线，光伏发电PV的DC-DC变换器的一侧连接光伏板的输出，另一侧连接直流母线，储能装置NS的DC-DC变换器的一侧连接蓄电池和超级电容构成的混合储能装置，另一侧连接直流母线，列车产生的再生制动能量通过就近牵引变电所SS回馈至直流母线或存入储能装置。所述三相MMC整流器Rec通过采集三相电网侧的电压uva、uvb、uvc和电流iva、ivb、ivc以及直流侧的电容电压udc和各个子模块的电容电压值，并通过外环功率控制、内环电流控制的双环的控制与dq解耦控制相结合的方法产生调制波，再经调制模块产生驱动信号控制各个子模块的开关通断，从而使得直流侧DC输出稳定在额定电压。所述单相MMC逆变器Inv，通过采集单相逆变侧的输出电压vss、输出电流iL以及各子模块的电容电压，采用双闭环控制与下垂控制策略结合的共享同步信号环流抑制策略产生调制波，再经调制模块产生驱动信号控制各个子模块的开关通断，使得交流侧输出额定电压。相比较与
技术介绍
中提及的牵引供电装置，本技术提出的一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，其主要优势在于：(1)高度模块化设计，通过调整模块数，满足不同的容量需求；(2)子模块可替代性强，便于装置维护与安全冗余设计；(3)输出电能质量卓越，滤波设计简单；(3)取消了直流侧大电容，避免直流短路故障出现的浪涌电流；(4)可取消全线电分相，实现贯通供电，并且有效解决牵引供电装置中存在的电能质量问题；(5)再生制动能量可通过最近的单相MMC逆变器Inv回馈至直流母线，供其余牵引变电所使用或者进入储能装置，实现再生制动能量的回收利用。(6)引入直流母线，为分布式电源接入提供接口。附图说明图1是本技术结构图。图2是本技术三相MMC整流器Rec主电路拓扑图。图3是本技术单相MMC逆变器Inv主电路拓扑图。图4是本技术三相MMC整流器Rec控制框图。图5是本技术单相MMC逆变器Inv控制框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。图1为本技术提出的一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，包括联接变压器CT、三相MMC整流器Rec、直流母线、牵引变电所单相MMC逆变器Inv、单相降压变压器SDT、铁路牵引网。三相MMC整流器Rec通过联接变压器CT接入三相公用电网的a、b、c三相，输出直流侧连接直流母线，直流母线与铁路沿线各个牵引变电所SS1、SS2、…、SSn中的单相MMC逆变器Inv输入端相连，其输出单相交流电与降压变压器SDT一次绕组相连，降压变压器SDT二次侧输出27.5kV的单相交流电，并连接至铁路牵引网为列车供电。风力发电WP的AC-DC变换器交流侧连接风机输出，直流输出侧连接直流母线，光伏发电PV的DC-DC变换器的一侧连接光伏板的输出，另一侧连接直流母线，储能装置NS的DC-DC变换器的一侧连接蓄电池和超级电容构成的混合储能装置，另一侧连接直流母线，列车产生的再生制动能量通过就近牵引变电所SS回馈至直流母线或存入储能装置，实现再生制动能量的回收利用，防止牵引网电压抬升。图2和图3分别为三相MMC整流器Rec和单相MMC逆变器Inv的结构示意图，两者均采用模块化设计，每一相由上、下两个桥臂组成，每个桥臂由一个桥臂电感L0(其阻值为R0)和n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，包括联接变压器CT、三相MMC整流器Rec、单相MMC逆变器Inv、降压变压器SDT和牵引网，联接变压器CT原边分别接入三相公用电网的a、b、c三相，其特征在于：所述联接变压器CT输出端经滤波电感L

【技术特征摘要】
1.一种电气化铁路贯通式牵引供电装置，包括联接变压器CT、三相MMC整流器Rec、单相MMC逆变器Inv、降压变压器SDT和牵引网，联接变压器CT原边分别接入三相公用电网的a、b、c三相，其特征在于：所述联接变压器CT输出端经滤波电感Ls连接三相MMC整流器Rec的交流侧，其直流侧DC连接直流母线；单相MMC逆变器Inv的输入端接直流母线，输出侧连接单相降压变压器SDT一次绕组，所述单相降压变压器的二次侧输出电压为27.5kV的单相交流电接入铁路牵引网为列车供电。


2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路贯通式牵引供电装...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓琼，彭俊，刘梓，韩鹏程，舒泽亮，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51