一种新型电气化铁道净化电源装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电子系统应用领域，尤其涉及一种新型电气化铁道净化电源
目.ο
【【背景技术】】
[0002]近年来电气化铁道的建设里程逐渐增多，电气化铁道的发展给铁道沿线地区的发展注入了新的动力。尤其新疆、内蒙、西藏、青海等高原、偏远地区铁道的建设作用尤为重要，但是给铁道沿线场站通讯、信号、行车及保障现场人员生存的电力供应异常困难，特别是在高原戈壁、荒漠、冻土地带等人迹罕至的偏远地区，除铁道牵引供电外无可靠电源接入，致使铁道贯通线路缺乏电源保障。
[0003]目前高原、偏远地区贯通线路供电常用的措施为10kV或35kV远距离甚至超远距离输电，该种方式一方面增大了线路损耗，造成了大量的能源浪费；另一方面也降低了贯通线供电可靠性，增大了线路的维护难度；同时为保障贯通线路的供电质量，还需要增加大量的电能质量补偿装置。
【【实用新型内容】】
[0004]为了解决现有技术方案存在的上述问题，本实用新型提出一种新型电气化铁道净化电源。该净化电源针对高原、偏远地区铁道沿线无可靠电源接入供给贯通线路的难题，通过牵引线路接入两相电利用电力电子技术转换出适合贯通线路使用的10kV或35kV电源，解决现存贯通线路存在远距离甚至超远距离输电造成大量损耗和供电质量不高，且需要投入大量补偿装置的问题。
[0005]本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案为:
[0006]一种新型电气化铁道净化电源，包括:隔离变压器(1)、移相变压器(2)和功率单元串联型级联多电平变换器(3);所述隔离变压器(1)其输入端接入牵引供电系统，输出端接入移相变压器(2)，移相变压器的抽头输出连接到级联多电平变换器(3)的功率单元模块，级联多电平变换器的输出为电源的输出端。
[0007]进一步地，所述的隔离变压器(1)为两相电变成三相电型斯科特变压器，其输入端α、β分别接入27.5kV牵引网两侧桥臂，公共端G接入牵引网公共线，其输出端x、y、z端接入到移相变压器。
[0008]进一步地，所述的移相变压器(2)是多抽头移相变压器，其输入端与两相电变成三相电型斯科特变压器的X、1、z端相连，其抽头输出端与功率单元串联型级联多电平变换器的功率单元模块相连。
[0009]进一步地，所述的功率单元串联型级联多电平变换器(3)由功率单元模块(4)级联组成，其三相之间接成星形接法，且其输出采用LC型滤波器，电容C支路采用星形接法，C支路星形中点与多电平变换器星形中点相连。
[0010]进一步地，所述的功率单元模块(4)由三相不可控整流桥、直流储能平波电容、单相全控Η桥组成；其中三相不可控整流桥的输入与多抽头移相变压器的输出端相连，三相不可控整流桥与单相全控Η桥通过直流储能平波电容接成背靠背形式。
[0011]本实用新型的有益效果如下:
[0012]本实用的一种新型电气化铁道净化电源通过上述技术方案，并应用到电气化铁道电力供应系统，即可实现对电气化铁道内贯通线提供优质电源，使铁路沿线内信号、场站通讯、行车以及现场人员正常生活的电力负荷得到正常供应，避免为了保证信号、通讯、行车安全等需要远距离甚至超远距离供电的问题，同时解决了由远距离甚至超远距离供电造成的资源浪费，减少了线路的运维成本，降低了远距离供电带来的附加成本；且牵引电力27.5kV侧电压波动基本不会造成本电源输出的电压波动，因此可以称为“净化电源”；同时该新型电气化铁道净化电源具有结构简单，控制难度低，技术方案易于实现等优点。
【【附图说明】】
[0013]图1为本实用新型实施方案的结构示例图
[0014]图2为本实用新型功率单元模块构成图
【【具体实施方式】】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]如图1和图2中所示:
[0017]本实用新型实施例提供了一种新型电气化铁道净化电源，包括:隔离变压器(1)、移相变压器(2)和功率单元串联型级联多电平变换器(3);所述隔离变压器(1)其输入端接入牵引供电系统，输出端接入移相变压器(2)，移相变压器的抽头输出连接到级联多电平变换器(3)的功率单元模块，级联多电平变换器的输出为电源的输出端。
[0018]具体结构可以为:所述的隔离变压器(1)为两相电变成三相电型斯科特变压器，其输入端α、β分别接入27.5kV牵引网两侧桥臂，公共端G接入牵引网公共线，其输出端x、y、z端接入到移相变压器，输出电压可以为10kV。所述的移相变压器(2)是多抽头移相变压器，其输入端与两相电变成三相电型斯科特变压器的X、y、z端相连，其抽头输出端与功率单元串联型级联多电平变换器的功率单元模块相连，输出端的电压可以为690V，移相角度根据级联模块的数目决定。所述的功率单元串联型级联多电平变换器(3)由功率单元模块(4)级联组成，级联数目可以为12级，其三相之间接成星形接法，且其输出采用LC型滤波器，电容C支路采用星形接法，C支路星形中点与多电平变换器的星形中点相连。根据级联数目，移相变压器的抽头数目为12组共36个，组与组之间移相角度可以为5度，每组内部有三个抽头，每个抽头输出的三相电压大小、相位相同。所述的功率单元模块(4)由三相不可控整流桥、直流储能平波电容、单相全控Η桥组成；其中三相不可控整流桥的输入与多抽头移相变压器的输出端相连，三相不可控整流桥与单相全控Η桥通过直流储能平波电容接成背靠背形式。经过滤波电路后多电平变换器进行输出，其输出电压可以为10kV。
[0019]本实用新型所述新型电气化铁道净化电源应用到铁路系统时，其具体结构可以为:牵引变电所通过电力网络llOkV或220kV获得A，B，C三相电力供应，通过牵引变压器转换为27.5kV的两相电压向牵引线两个桥臂供电，电流通过牵引网公共线回流；所述新型电气化铁道净化电源输入端(即两相电变成三相电型斯科特变压器的输入端)接入牵引网络的两个供电桥臂，公共端G接入牵引网的公共线，新型电气化铁道净化电源的输出端(即级联多电平变换器的输出端)为牵引系统的贯通线负荷供电。
[0020]由于机车负荷的非线性、冲击性通常造成27.5kV侧电压波动，连带造成斯科特变压器输出10kv、移相变压器输出690V侧电压波动。尤其在机车通过时，27.5kV侧由于重载会造成电压偏低，实施方案必须具有足够的级联数目才能保证在低电压下本实用新型净化电源10kV侧能够稳定输出。通过本实施例的引入，可解决高原、偏远地区铁道沿线缺乏贯通线供电电源的问题，避免贯通线采用超远距离供电造成大量能源浪费，同时避免投入大量补偿装置保证贯通线路的电能质量，为高原、偏远地区的铁道建设作出贡献。
[0021 ] 由于本实施例通过斯科特变压器将两相电压转为三相电压，并通过降压移相变压器建立低电压、低谐波的结构，为不可控整流、级联结构等器件选型提供便利。本实施例从控制实现的难易程度、拓扑结构的特点等方面具有明显的优势。以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。
【主权项】
1.一种新型电气化铁道净化电源装置，包括:隔离变压器(1)、移相变压器(2)和功率单元串联型级联多电平变换器(3);所述隔离变压器(1)其输入端接入牵引供电系统，输出端接入移相变压器(2)，移相变压器的输出连接到级联多电平变换器(3)的功率单元模块，级联多电平变换器的输出为电源的输出端。2.根据权利要求1所述的新型电气化铁道净化电源装置，其特征在于:所述的隔离变压器(1)为两相电变成三相电型斯科特变压器，其输入端α、β分别接入27.5kV牵引网两侧桥臂，公共端G接入牵引网公共线，其输出端X、1、z端接入到移相变压器。3.根据权利要求2所述的新型电气化铁道净化电源装置，其特征在于:所述的移相变压器(2)是多抽头移相变压器，其输入端与两相电变成三相电型斯科特变压器的x、y、z端相连，其抽头输出端与功率单元串联型级联多电平变换器的功率单元模块相连。4.根据权利要求3所述的新型电气化铁道净化电源装置，其特征在于:所述的功率单元串联型级联多电平变换器(3)由功率单元模块(4)级联组成，其三相之间接成星形接法，且其输出采用LC型滤波器，电容C支路采用星形接法，C支路星形中点与多电平变换器星形中点相连。5.根据权利要求4所述的新型电气化铁道净化电源装置，其特征在于:所述的功率单元模块(4)由三相不可控整流桥、直流储能平波电容、单相全控Η桥组成；其中三相不可控整流桥的输入与多抽头移相变压器的输出端相连，三相不可控整流桥与单相全控Η桥通过直流储能平波电容接成背靠背形式。
【专利摘要】本实用新型提出一种新型电气化铁道净化电源装置，包括隔离变压器、移相变压器、功率单元串联型级联多电平变换器；所述的隔离变压器为两相电变成三相电型斯科特变压器，其输入端与牵引供电系统相接，其输出与移相变压器相接；所述移相变压器为多抽头移相变压器，其输入端与斯科特变压器相连，其抽头输出端与功率单元串联型级联多电平变换器相连；所述功率单元串联型级联多电平变换器为三相级联多电平变换器，其整流部分与多抽头移相变压器相接，其输出通过滤波电路输出稳定电压。将其应用到电气化铁道中，可以实现为偏远地区铁路沿线场站通讯、信号、行车以及现场人员生活等重要负荷提供电力支撑，解决电气化铁路中部分偏远地区周围无可靠电源接入的问题。
【IPC分类】B60M3/00
【公开号】CN204978289
【申请号】CN201520618511
【发明人】陈峻岭, 姚鹏, 林涛, 黄明星
【申请人】珠海万力达电气自动化有限公司, 珠海布瑞克智能装备有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月17日