一种共用变压器的牵引供电装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及一种共用变压器的牵引供电装置及控制方法，其中方法包括：检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压；根据设定的直流电压和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲；将所述两组驱动脉冲分别发送到两个变流单元中的PWM整流器的驱动端。本发明专利技术实施例实现了二极管整流器与PWM整流器共用一台变压器，降低了设备成本，同时减小了体积，增加了实际工程应用的灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及供电
，尤其涉及。
技术介绍
目前，城市轨道交通普遍采用750V或1500V直流电为机车车辆供电。变电所牵引供电装置采用的是12或24脉波二极管整流机组，其主要优点是系统结构简单、可靠性好、功率密度高、过载能力强、设备成本低；缺点在于其直流输出电压不可控，电压波动范围大，而且其能量只能从交流侧到直流侧单向传输，列车再生制动的多余能量不能回馈交流电网，需要制动电阻消耗掉，造成能量的白白浪费。专利ZL 200810103678. 7公开了一种混合式牵引供电装置及控制方法，其中混合式牵引供电装置是在传统二极管整流机组的基础上，并联了一套(Pulse WidthModulation,简称PWM)整流机组，充分利用二极管整流机组的优点和PWM整流机组能量双向流动、功率因数可调的优点，从而改善直流电网电压稳定性，提高供电品质，同时实现列车制动能量回馈交流侧电网，避免制动能量在电阻上消耗，节约能量，甚至还能用于对中压环网进行无功补偿。专利技术人在实施本专利技术的过程中发现，现有技术至少存在如下缺陷现有技术中PWM整流机组需要额外配置专用变压器，其成本较高，同时变压器的安装需要占用很大的空间，使得实际工程应用受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，用以解决现有技术中PWM整流机组需要额外配置专用变压器的问题。一方面，本专利技术实施例提供一种共用变压器的牵引供电装置，包括一个移相变压器，所述移相变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组，所述原边绕组采用三角形连接，所述两个副边绕组分别采用星型和三角形连接，每个副边绕组均包括额定输出端子和中间抽头输出端子；两个变流单元，每个变流单元分别与一个副边绕组对应，每个变流单元均包括输出并联的二极管整流器和脉冲调制PWM整流器，每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接；用于检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，根据设定的直流电压和两个变流单元中PWM整流器的总无功 指令电流以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲，并分别发送给所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端的控制单元，所述控制单元分别与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端以及所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端连接。另一方面，本专利技术实施例提供一种基于上述共用变压器的牵引供电装置的控制方法，包括检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压；根据设定的直流电压和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲； 将所述两组驱动脉冲分别发送到两个变流单元中的PWM整流器的驱动端。本专利技术实施例采用包括一个三角形连接的原边绕组和分别为星型连接、三角形连接的两个副边绕组的移相变压器和两个变流单元，将每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接，控制单元根据设定的直流电压指令值和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到分别控制PWM整流器的驱动脉冲的技术手段，实现二极管整流器与PWM整流器共用一台变压器，降低了设备成本，同时减小了体积，增加了实际工程应用的灵活性。附图说明图I为本专利技术实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置的结构示意图；图2为图I所示实施例中移相变压器和两个变流单元的一种电路示意图；图3为图I所示实施例中控制单元的一种结构示意图；图4为图I所不实施例中的PWM整流器的一种电路不意图；图5为图I所示实施例中二极管整流器的一种电路示意图；图6为图5所示实施例中二极管单元Dl的一种电路示意图；图7为图I实施例中控制单元的一种应用结构图；图8为图7中交流电流环I_loopl的一种应用不意图；图9为本专利技术实施例提供的一种基于上述共用变压器的牵引供电装置的控制方法的流程示意图；图10为图9所示实施例中步骤902的一种具体实现的流程示意图。具体实施例方式图I为本专利技术实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置的结构示意图，如图I所示，该装置包括移相变压器11、变流单元12和变流单元13、控制单元14 ；移相变压器11包括一个原边绕组111、副边绕组112和副边绕组113，原边绕组11采用三角形连接，副边绕组112、113分别采用星型和三角形连接，且副边绕组112包括额定输出端子1121和中间抽头输出端子1122，副边绕组113包括额定输出端子1131和中间抽头输出端子1132。变流单元12包括二极管整流器121和PWM整流器122，二极管整流器121的交流侧与副边绕组112的额定输出端子1121连接，PWM整流器122与副边绕组112的中间抽头输出端子1122连接；变流单元13包括二极管整流器131和PWM整流器132，二极管整流器131的交流侧与副边绕组113的额定输出端子1131连接，PWM整流器132与副边绕组113的中间抽头输出端子1132连接，二极管整流器121的输出与PWM整流器122的输出并联，二极管整流器131的输出端与PWM整流器132的输出端并联。控制单元14，分别与原边绕组111的输入端子、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子、变流单元12和变流单元13的输出端、PWM整流器122和PWM整流器132的驱动端连接，用于检测原边绕组111的电动势、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子的交流电流、变流单元12和变流单元13的输出电流和输出电压，根据设定的直流电压、变流单元12和变流单元13中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组111的电动势、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子的交流电流、变流单元12和变流单元13的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲，并分别发送给PWM整流器122和PWM整流器132的驱动端。其中，移相变压器11可以采用环氧树脂浇注干式三相变压器。移相变压器11的原边绕组111采用三角形连接，两个副边绕组112、113分别采用星型和三角形连接，使得副边绕组112、113的输出电压相位相差30度，因此变流单元12和变流单元13中的二极管整流器可以形成12脉波整流，进而改善IOkv电网侧的交流电流波形，减小注入电网谐波电流。图2为图I所不实施例中移相变压器和两个变流单兀的一种电路不意图。如图2所示，变流单元12和变流单元13的输出端并联，变流单元12和变流单元13的输出电压相等，为Vd。。进一步地，在变流单元12和变流单元13的正极输出端分别串接一个直流滤波电感L1、L2，平衡两个变流单元直流侧的瞬时电位差，避免对二极管整流器的工作产生不利影响。可选地，还可以仅在变流单元12和变流单元13的负极输出端分别串接一个直流滤波电感。或者，在变流单元12和变流单元13的正、负极输出端均分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共用变压器的牵引供电装置，其特征在于，包括 一个移相变压器，所述移相变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组，所述原边绕组采用三角形连接，所述两个副边绕组分别采用星型和三角形连接，每个副边绕组均包括额定输出端子和中间抽头输出端子； 两个变流单元，每个变流单元分别与一个副边绕组对应，每个变流单元均包括输出并联的二极管整流器和脉冲调制PWM整流器，每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接； 用于检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，根据设定的直流电压和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲，并分别发送给所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端的控制单元，所述控制单元分别与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端以及所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端连接。2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述两个变流单元的输出端并联或者串联，且每个变流单元的输出端均串接有直流滤波电感。3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括 用于检测所述原边绕组的电动势、所述两个副边绕组的各输出端子的交流电流、所述两个变流单元的输出电流和输出电压的检测单元，所述检测单元与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端连接； 用于根据设定的直流电压和所述检测单元检测到的所述两个变流单元的输出电流和输出电压得到各PWM整流器的有功指令电流的直流电压环，所述直流电压环与所述检测单元连接； 用于对所述检测单元检测到的所述原边绕组的电动势进行运算得到所述原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量和各副边绕组的电动势的相角，并根据设定的两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流得到各变流单元中PWM整流器的无功指令电流的运算单元，所述运算单元与所述检测单元连接； 分别用于根据所述检测单元检测到的对应副边绕组的各输出端子的交流电流、所述直流电压环得到的对应变流单元中PWM整流器的有功指令电流、所述运算单元得到的原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、对应的副边绕组的电动势的相角、对应变流单元中PWM整流器的无功指令电流得到一组驱动脉冲，并发送给对应的变流单元中PWM整流器的驱动端的两个交流电流环，所述两个交流电流环与所述两个副边绕组、两个变流单元一一对应，分别与所述检测单元、直流电压环和运算单元连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测单元具体包括 四个交流电流传感器，分别与所述两个副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接； 三个电压传感器，分别与所述原边绕组的输入端子和所述两个变流单元的输出端连接； 两个直流电流传感器，分别与所述两个变流单元的输出端连接。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述运算单元具体包括 用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张钢，刘志刚，牟富强，全恒立，刁利军，王磊，阮白水，杨帆，林文立，陈杰，徐春梅，路亮，
申请(专利权)人：北京千驷驭电气有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：