一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，包括斯科特变压器以及两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机；所述斯科特变压器的输出端电性连接于所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端，用于来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机用于将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。本发明专利技术通过斯科特变压器将三相电变换为两相交流电，再通过变相电机将两相交流电变换为单相交流电，解决了三相不平衡的问题，兼顾分相、谐波和无功问题，结构简单，可靠性高并且造价较低。

【技术实现步骤摘要】
一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统及方法
本专利技术涉及电气化铁路
，具体涉及一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统及方法。
技术介绍
我国电气化铁路采用单相工频交流制式，但三相电流不平衡、谐波、无功、电分相问题依然存在，尤其以三相电流不平衡问题最为突出。为解决此问题，在现有技术中，电气化铁路通常采用以下两种方式：1、采用交直交的变流技术；2、采用基于可调电容电感的对称补偿技术。它们虽解决了三相电流不平衡、谐波、无功的问题，但还存在系统复杂，造价高昂、可靠性相对较低的缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统及方法，通过斯科特变压器将三相电变换为两相交流电，再通过变相电机将两相交流电变换为单相交流电，解决了三相不平衡的问题，兼顾分相、谐波和无功问题，结构简单，可靠性高并且造价较低。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，包括斯科特变压器以及两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机；所述斯科特变压器的输出端电性连接于所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端，用于将来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机用于将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。进一步地，所述牵引供电系统还包括有励磁控制装置，所述励磁控制装置分别连接在所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端和输出端，用于对所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端的功率因数和输出端的电压进行励磁控制。进一步地，所述斯科特变压器和两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机均设置在牵引变电所内。本专利技术还提供一种利用上述所述两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统的方法，具体为：斯科特变压器将来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。更进一步地，上述方法还包括：励磁控制装置对所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端的功率因数和输出端的电压进行励磁控制，使所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机输出的27.5kV电压保持稳定。进一步地，上述方法中，当所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输出电压提高到55kV时，可实现现有的接触网的AT供电方式。本专利技术的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术采用平衡变压器加变相电机组合的供电方法，与现有交直交、对称补偿技术相比，以一台变相电机代替了升压或降压变压器、电容、电感、整流及逆变模块，结构简单，可靠性高，并且可以直接通过现有的交流电机进行改造，造价低。附图说明图1为本专利技术实施例1的系统结构示意图；图2为本专利技术实施例1中交流变相电机的两相输入电压与单相输出电压示意图；图3为本专利技术实施例1中交流变相电机的两相输入电流与单相输出电流示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。实施例1本实施例提供一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，如图1所示，包括斯科特变压器100以及两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机101；所述斯科特变压器100的输出端电性连接于所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机101的输入端，用于将来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机101用于将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的具体实现结构参见CN201910016531.2。进一步地，所述牵引供电系统还包括有励磁控制装置，所述励磁控制装置分别连接在所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机101的输入端和输出端，用于对所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机101的输入端的功率因数和输出端的电压进行励磁控制。通过励磁控制，可以使所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机输出的27.5kV电压保持稳定。通过励磁调节可以使牵引供电系统的功率因数满足电力系统要求，例如不低于0.9；当变相机空载运行时，可作为电网的调相机机运行。进一步地，所述斯科特变压器100和两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机101均设置在牵引变电所内。实施例2本实施例提供一种利用实施例1所述两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统的方法，具体为：斯科特变压器将来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。在上述方法中，无论单相牵引负荷如何随机变化，所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机输入侧的负荷电流始终保持对称，进而保证了斯科特变压器输入侧的三相电流对称，牵引供电系统中不存在负序电流。本专利技术采用平衡变压器加变相电机组合的供电方法，与现有交直交、对称补偿技术相比，以一台变相电机代替了升压或降压变压器、电容、电感、整流及逆变模块，结构简单，可靠性高，并且可以直接通过现有的交流电机进行改造，造价低。上述方法中，还包括：励磁控制装置对所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端的功率因数和输出端的电压进行励磁控制，使所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机输出的27.5kV电压保持稳定。上述方法中，当所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输出电压提高到55kV时，可实现现有的接触网的AT供电方式。实施例3本实施例针对实施例1和实施例2给出应用实例。公用电网提供的三相电源A、B、C输入到斯科特变压器，斯科特变压器将三相电源变换为两相对称交流电UT和UM，二者有效值相等，UT超前UM90°。两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机连接于斯科特变压器的二次侧，输入电源为UT和UM，交流变相电机的二次绕组将UT向后移相45°，将UM向前移相45°，交流变相电机输出单相电源为UD；UD比UT之后45°，比UM超前45°，如附图2所示。单相电源UD输出到接触网，当有电力机车通过时，输出电流ID，交流变相电机输入电流为IT和IM，二者是两相对称电流，如图3所示，交流变相电机实现两相对称交流电到单相的变换。励磁控制装置作为交流变相电机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，其特征在于，包括斯科特变压器以及两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机；/n所述斯科特变压器的输出端电性连接于所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端，用于将来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；/n所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机用于将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。/n

【技术特征摘要】
1.一种两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，其特征在于，包括斯科特变压器以及两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机；
所述斯科特变压器的输出端电性连接于所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端，用于将来自公用电网的330kV、220kV或110kV三相交流电变换为13.75kV两相对称交流电；
所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机用于将13.75kV两相对称交流电变换为27.5kV单相交流电输出接触网。


2.根据权利要求1所述的两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，其特征在于，还包括有励磁控制装置，所述励磁控制装置分别连接在所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端和输出端，用于对所述两相对称交流电变单相交流电的交流变相电机的输入端的功率因数和输出端的电压进行励磁控制。


3.根据权利要求1所述的两相对称交流电变单相交流电的牵引供电系统，其特征在于，所述斯科特...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖书印，罗月兵，王健，李国栋，林武宾，赵宗宝，刘波，孟凡鑫，李璨，李晓坤，李直，候燕青，李鹏辉，杨鑫，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司，中铁电气化局集团有限公司第二工程分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11