一种高速磁浮列车供电系统的制作方法

本发明主要涉及磁浮列车技术领域，特指一种高速磁浮列车供电系统。

背景技术：

高速磁浮是目前国内外研究的热点，国内现在也正在研究600km时速的高速磁浮系统，高速磁浮供电系统是其中的一个重要课题，关系着磁浮系统能否正常运行；而在目前的磁浮系统中，由于供电系统的局限性，无法对车辆制动产生的能量进行回收，导致能量浪费。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、节能环保的高速磁浮列车供电系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高速磁浮列车供电系统，包括依次相连的输入变压器、第一双向变流器单元、第二双向变流器单元和输出变压器，所述输入变压器的输入端与中压交流网相连，所述第一双向变流器单元与第二双向变流器单元构成交直交供电电路，用于在列车正常运行时输出幅值、相位和频率可调的交流电，以及在列车制动时，将制动能量回馈至中压交流网。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一双向变流器单元和第二双向变流器单元的开关元件均采用大功率变流igbt。

所述输入变压器与中压交流网之间通过输入开关连接，用于在系统故障时切断供电回路。

所述输入开关为真空断路器。

所述输入变压器采用集成了滤波电抗器的高漏抗输入变压器。

所述输出变压器的输出端连接有一开关组件，所述输出变压器在开关组件的切换下实现在直接脉冲模式与变压器模式之间的切换。

所述输出变压器包括三个单相变压器，每个单相变压器的原边绕组中间带有抽头，所述原边绕组的首末两端与第二双向变流器单元的对应输出相相连；所述开关组件包括第一开关和第二开关，所述第一开关与副边绕组相连，第二开关与中间抽头相连。

所述第一双向变流器单元和第二双向变流器单元均包括两个双向变流器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的磁浮列车供电系统适用于高速磁悬浮列车，能为列车提供电能，同时能在列车制动时将产生的再生制动能量回馈至交流电网，维持直流母线电压的稳定，不需要采用斩波器来维持直流母线电压的稳定，可靠性更高，系统更节能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中输出变压器的结构示意图。

图中标号表示：1、中压交流网；2、输入开关；3、输入变压器；4、第一双向变流器单元；5、第二双向变流器单元；6、输出变压器。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本实施例的高速磁浮列车供电系统，包括依次相连的输入变压器3、第一双向变流器单元4、第二双向变流器单元5和输出变压器6，输入变压器3的输入端与中压交流网1相连，第一双向变流器单元4与第二双向变流器单元5构成交直交供电电路，用于在列车正常运行时输出幅值、相位和频率可调的交流电，以及在列车制动时将制动能量回馈至中压交流网1。本发明的磁浮列车供电系统适用于高速磁悬浮列车，能为列车提供电能，同时能在列车制动时将产生的再生制动能量回馈至交流电网，维持直流母线电压的稳定，不需要采用斩波器来维持母线电压的稳定，可靠性更高，系统更节能。

当磁悬浮列车运行时，控制系统根据车辆速度、加速度计算出牵引力，根据车辆位置可计算出需要的定子电流相位及幅值，从而计算出牵引力需要的电压幅值及相位，并以此作为供电系统变流器闭环控制的给定值，输出需要的电源。具体地，中压交流网1通过输入变压器3，将中压交流电转化为ac1000v交流电，交流电通过第一双向变流器单元4转换为直流电压可控的直流电能，直流电能再经过第二双向变流器单元5转换为幅值、相位和频率都可控的交流电，通过定子开关站向电机的定子绕组线圈供电。当磁浮列车制动时，再生制动能量将导致直流母线电压上升，第一双向变流器单元4能将再生制动能量逆变为交流电，通过输入变压器3回馈至中压交流电网，维持直流母线电压的稳定。

本实施例中，输入变压器3与中压交流网1之间通过输入开关2（如真空断路器）连接，用于在系统故障时切断供电回路。其中输入变压器3采用高漏抗的设计方案，集成了滤波电抗器，减小了整个系统的体积，连接方式为dy11y11，能实现对回馈至交流电网的电能进行滤波的功能。

本实施例中，第一双向变流器单元4和第二双向变流器单元5均采用大功率变流igbt，能实现四象限工作范围。两个双向变流器单元构成了交-直-交供电系统，能输出幅值、相位、频率都可控的交流电，同时能在磁浮列车制动时，将再生制动能量回馈至中压交流网1，供其它供电设备使用。其中第一双向变流器单元4和第二双向变流器单元5均包括两个双向变流器，其中第一双向变流器单元4和第二双向变流器单元5中的两个双向变流器的直流侧并联。

本实施例中，输出变压器6的输出端连接有一开关组件，输出变压器6在开关组件的切换下实现在直接脉冲模式与变压器模式之间的切换。如图2所示，具体地，输出变压器6包括三个单相变压器，每个单相变压器的原边绕组的中间带有抽头，原边绕组的首末两端与第二双向变流器单元5的对应输出端相连；开关组件包括第一开关和第二开关，其中第一开关与副边绕组相连，第二开关与中间抽头相连；对于第二双向变流器单元5，输出有两种方式：直接脉冲输出方式和变压器输出方式。当列车在起动或制动阶段，需要较大的加速度时，第二双向变流器单元5的两套变流器经输出变压器6原边抽头并联输出，输出变压器6原边起扼流电抗器的作用（此时第一开关k1断开，第二开关k2闭合）；当列车要求较高速运行时，两套变流器串联经输出变压器6升压后输出（此时第一开关k1闭合，第二开关k2断开）；在两种模式下k3均处于常闭状态。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高速磁浮列车供电系统，包括依次相连的输入变压器、第一双向变流器单元、第二双向变流器单元和输出变压器，所述输入变压器的输入端与中压交流网相连，所述第一双向变流器单元与第二双向变流器单元构成交直交供电电路，用于在列车正常运行时输出幅值、相位和频率可调的交流电，以及在列车制动时，将制动能量回馈至中压交流网。本发明的高速磁浮列车供电系统具有结构简单、节能环保等优点。

技术研发人员：易韵岚;徐浩;尹维恒;陈广赞;张铁军;陈雪;张玉平;彭秋波;张瑜;周立明
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2017.10.16
技术公布日：2019.04.23