基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置制造方法及图纸

本申请涉及牵引供电与电力输配电技术领域，特别涉及一种基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，包括：第一Scott变压器及第二Scott变压器，其原边的第一至第三端口均分别与公共电网相连，MMC的整流侧分别与第一Scott变压器第一副边和第二副边的正极端口、第二Scott变压器第一副边和第二副边的负极端口相连，其逆变侧与接触网相连，用于在第一Scott变压器和第二Scott变压器均无故障时，调整MMC与第二Scott变压器之间的连接状态，由第一Scott变压器和/或第二Scott变压器供电。由此，解决了相关技术的供电存在电分相且易造成电能质量等问题，提高了供电的可靠性。提高了供电的可靠性。提高了供电的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置


[0001]本申请涉及牵引供电与电力输配电
，特别涉及一种基于平衡变压器和 MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平变流器)的贯通式柔性牵引供电装置。

技术介绍

[0002]传统牵引供电系统大多是基于Scott变压器等三相
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两相平衡变压器实现的，相关技术中的同相供电方案大体上可以分为两类：组合式同相供电和贯通式同相供电。
[0003]组合式同相供电通常在牵引所采用单相变压器或三相
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两相牵引变压器的某一个副边绕组向接触网供电，并另外配置变流器补偿牵引所内的无功功率和负序电流，或配置变流器调节得到与变压器单相绕组相同的电压。该类方案本质上是变压器和变流器共同向接触网供电的组合方案，虽然牵引所内的无功功率和负序电流的问题得以解决，但是由于牵引所母线电压依赖外电源无法直接控制，该方案只能取消牵引所的电分相，无法取消分区所的电分相，而且公共电网和接触网是直接连接的，且在电气上耦合，容易导致两侧的短路故障和谐波等问题相互影响。
[0004]贯通式同相供电则是在公共电网和接触网之间配置变流器，实现三相
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单相的交交变换，使得双侧网络解耦，且牵引所母线电压完全可控，以确保电网和接触网的电能质量，从而取消所有电分相，实现双边供电并提高供电能力，提高机车制动能量的利用率。如何设计三相
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单相变流器的拓扑是贯通式同相供电方案的核心。
[0005]相关技术提出的供电方案大多都存在成本高，结构复杂造价高，变压器的整体容量利用率低，变流器的运行范围受到限制，整流侧需要特制的多绕组变压器且能量只能单向流动，负载电流会回流至整流侧的参考地，易造成系统的不稳定，无法用于现有牵引供电系统的改造。
[0006]在传统供电方式下，单相负载给公共电网造成了严重的电能质量问题，诸如负序、无功、谐波等。进行电气隔离的电分相，导致了分段的不连续馈电结构，使得频繁的过分相操作是必须的，限制了车速提升。电分相是制约当前电气化铁路进一步发展的关键问题，基于大功率电力电子变流器的同相供电系统是解决该问题的关键技术。

技术实现思路

[0007]本申请提供一种基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，以解决相关技术的供电存在电分相且易造成电能质量等问题。
[0008]本申请第一方面实施例提供一种基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，包括：
[0009]第一Scott变压器，所述第一Scott变压器原边的第一至第三端口分别与公共电网相连；
[0010]第二Scott变压器，所述第二Scott变压器原边的第一至第三端口分别与所述公共电网相连；
[0011]模块化多电平变流器MMC，所述MMC的整流侧分别与所述第一Scott变压器第一副边的正极端口、所述第一Scott变压器第二副边的正极端口、所述第二Scott变压器第一副边的负极端口和所述第二Scott变压器第二副边的负极端口相连，所述MMC的逆变侧与接触网相连，用于在所述第一Scott变压器和所述第二Scott变压器均无故障时，调整所述 MMC与所述第二Scott变压器之间的连接状态，由所述第一Scott变压器和/或所述第二Scott 变压器供电。
[0012]可选地，所述MMC，包括：
[0013]第一至第六个相单元，其中，每个相单元包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂均由级联的子模块和桥臂电感组成；
[0014]第一至第四相单元分别与所述第一Scott变压器第一副边的正极端口、所述第一Scott 变压器第二副边的正极端口、所述第二Scott变压器第一副边的负极端口和所述第二Scott 变压器第二副边的负极端口相连；第五至所述第六相单元均与所述接触网相连；
[0015]其中，所述子模块的拓扑结构为半桥子模块、全桥子模块、二极管钳位子模块中的至少一种。可选地，所述第一Scott变压器第一副边的正极端口和所述第二Scott变压器第一副边的负极端口的桥臂环流相位幅值相等、相位一致；
[0016]所述第一Scott变压器第二副边的正极端口和所述第二Scott变压器第二副边的负极端口的桥臂环流相位幅值相等、相位一致；
[0017]所述第一Scott变压器第一副边的正极端口和所述第一Scott变压器第二副边的正极端口的桥臂环流相位幅值相等、相位相反。
[0018]可选地，上述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，还包括：
[0019]设置于所述MMC的逆变侧与所述接触网之间的单相变压器，用于电气隔离所述MMC 的逆变侧与所述接触网。
[0020]与所述MMC的逆变侧并联的滤波器支路，用于在所述MMC向无源网络供电时，对所述MMC的逆变侧输出的交流电压滤波处理，为所述无源网络提供稳定的交流电压。
[0021]可选地，上述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，还包括：
[0022]设置在所述第一Scott变压器原边的第一至第三端口与所述公共电网之间的第一开关组件；
[0023]设置在所述第二Scott变压器原边的第一至第三端口与所述公共电网之间的第二开关组件；
[0024]设置在所述第一Scott变压器第一副边的正极端口与所述MMC整流侧之间的第三开关组件；
[0025]设置在所述第一Scott变压器第二副边的正极端口与所述MMC整流侧之间的第四开关组件；
[0026]设置在所述第二Scott变压器第一副边的负极端口与所述MMC整流侧之间的第五开关组件；
[0027]设置在所述第二Scott变压器第二副边的负极端口与所述MMC整流侧之间的第六开关组件。
[0028]可选地，上述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，其特征在于，还包括：
[0029]第七开关组件，所述第七开关组件的一端设置于所述第三开关组件与所述MMC整流侧之间，所述第七开关组件的一端接地；
[0030]第八开关组件，所述第八开关组件的一端设置于所述第四开关组件与所述MMC整流侧之间，所述第八开关组件的一端接地；
[0031]第九开关组件，所述第九开关组件的一端设置于所述第五开关组件与所述MMC整流侧之间，所述第九开关组件的一端接地；
[0032]第十开关组件，所述第十开关组件的一端设置于所述第六开关组件与所述MMC整流侧之间，所述第十开关组件的一端接地。
[0033]可选地，所述模块化多电平变流器MMC，还用于：
[0034]在所述第一Scott变压器和所述第二Scott变压器均无故障时，控制所述第一开关组件至所述第四开关组件闭合的同时，控制第十一开关组件和第十二开关组件闭合，并控制所述第七开关组件至所述第十开关组件断开，由所述第一Scott变压器和所述第二Scott变压器供电，其中，所述第十一开关组件设置于所述单相变压器与牵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，其特征在于，包括：第一Scott变压器，所述第一Scott变压器原边的第一至第三端口分别与公共电网相连；第二Scott变压器，所述第二Scott变压器原边的第一至第三端口分别与所述公共电网相连；模块化多电平变流器MMC，所述MMC的整流侧分别与所述第一Scott变压器第一副边的正极端口、所述第一Scott变压器第二副边的正极端口、所述第二Scott变压器第一副边的负极端口和所述第二Scott变压器第二副边的负极端口相连，所述MMC的逆变侧与接触网相连，用于在所述第一Scott变压器和所述第二Scott变压器均无故障时，调整所述MMC与所述第二Scott变压器之间的连接状态，由所述第一Scott变压器和/或所述第二Scott变压器供电。2.根据权利要求1所述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，其特征在于，所述MMC，包括：第一至第六个相单元，其中，每个相单元包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂均由级联的子模块和桥臂电感组成；第一至第四相单元分别与所述第一Scott变压器第一副边的正极端口、所述第一Scott变压器第二副边的正极端口、所述第二Scott变压器第一副边的负极端口和所述第二Scott变压器第二副边的负极端口相连；第五至所述第六相单元均与所述接触网相连；其中，所述子模块的拓扑结构为半桥子模块、全桥子模块、二极管钳位子模块中的至少一种。3.根据权利要求2所述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，其特征在于，所述第一Scott变压器第一副边的正极端口和所述第二Scott变压器第一副边的负极端口的桥臂环流相位幅值相等、相位一致；所述第一Scott变压器第二副边的正极端口和所述第二Scott变压器第二副边的负极端口的桥臂环流相位幅值相等、相位一致；所述第一Scott变压器第一副边的正极端口和所述第一Scott变压器第二副边的正极端口的桥臂环流相位幅值相等、相位相反。4.根据权利要求2所述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，其特征在于，还包括：设置于所述MMC的逆变侧与所述接触网之间的单相变压器，用于电气隔离所述MMC的逆变侧与所述接触网。与所述MMC的逆变侧并联的滤波器支路，用于在所述MMC向无源网络供电时，对所述MMC的逆变侧输出的交流电压滤波处理，为所述无源网络提供稳定的交流电压。5.根据权利要求1所述的基于平衡变压器和MMC的贯通式柔性牵引供电装置，其特征在于，还包括：设置在所述第一Scott变压器原边的第一至第三端口与所述公共电网之间的第一开关组件；设置在所述第二Scott变压器原边的第一至第三端口与所述公共电网之间的第二开关
组件；设置在所述第一Scott变压器第一副边的正极端口与所述MMC整流侧之间的第三开关组件；设置在所述第一Scott变压器第二副边的正极端口与所述MMC整流侧之间的第四开关组件；设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李笑倩，林云志，魏应冬，徐勇烈，李子明，赵印军，陆超，李增勤，李伟瑞，张冬冬，
申请(专利权)人：中铁电气化局集团有限公司中铁电气工业有限公司，
类型：发明
国别省市：