基于降压型直直变换器的直流牵引供电系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交通运输领域，尤其涉及一种基于降压型直直变换器的新型直流牵引供电系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]本发明属于交通运输领域，尤其涉及一种基于降压型直直变换器的新型直流牵引供电系统及其控制方法。
【背景技术】
[0003]
[0004]直流牵引供电系统是指从公用电网的交流电源经整流得到的直流电的牵引供电系统，多用于地铁、轻轨等城市轨道交通的供电。直流牵引供电系统由牵引变电所和接触网组成，通常，牵引变电所由两路独立的(中压)交流电源和两台并列组成等效24脉波的12脉波牵引整流机组构成，牵引整流机组由牵引变压器和二极管整流器及附件构成，牵引网由接触网(或接触轨)和钢轨构成。
[0005]运营高峰时，牵引网电流增大，接触网压损严重，系统极有可能无法提供牵引负荷所需的功率，这对系统的可靠运行起到严重的影响，另外，直流牵引供电系统的两牵引变电所之间的距离一般为2-4km，受接触网电压降的影响，供电距离无法加长，导致牵引变电所建设的巨额费用投资。显然，增大供电距离和保证负荷动力是提高直流牵引供电系统技术性能和经济性能的重要举措。
[0006]为解决接触网电压降和负荷动力的问题，本发明在两牵引变电所中间设了一台降压型直直变换器，通过电压、电流跟踪的控制方法，该变换器不仅可以保证接触网供电水平，还可以为牵引负荷提供动力，解决了接触网电压降严重和负荷动力不足的问题，从而为增大变电所间距离提供了技术保证。
【发明内容】
[0007]本发明的技术问题在于提供一种基于降压型直直变换器的直流牵引供电系统及其控制方法以解决接触网电压降严重和负荷动力不足的问题，为增大变电所间距离提供了技术保证。
[0008]本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为:
[0009]一种基于降压型直直变换器的直流牵引供电系统，由多个牵引变电所SS、接触线C和走行轨R构成的牵引网组成，各牵引变电所SS具有由牵引变压器TTi和整流机组U ^勾成的整流装置，整流机组仏直流侧直接通过接触线C和走行轨R相连，其特征在于，在各变电所增设一套由牵引变压器TIV1和整流机组U η构成的整流装置，增设整流装置亦跨接在交流电源与牵引网间，增设整流机组Up1的负极与原有24脉波(12脉波)整流机组^的正极串接；在两变电所之间设置一降压型直直变换器BUCK，该降压型直直变换器BUCK电源正极串联在增设整流柜Up1正极串接和相邻变电所的增设整流柜U i+2之间，i为非零自然偶数；该降压型直直变换器BUCK的负载正、负极分别接于两变电所中间的接触线C和走行轨R0
[0010]本发明的另一目的是提供一种采用如上供电系统的控制方法。采用以下的手段实现发明目的。
[0011]一种基于降压型直直变换器的直流牵引供电方法，在权利要求1所述系统中采用如下的三种模式径之一通过电压、电流跟踪控制降压型直直变换器BUCK，实现降压和功率输出的功能:
[0012]模式⑴:负荷受流给定值IcJ与负荷受流反馈值I ehe进行比较，通过PI调节送至PWM发生器；
[0013]模式⑵:降压型直直变换器BUCK输出电压给定值Vbuc/与降压型直直变换器BUCK输出电压反馈值VBuek进行比较，通过PI调节送至PWM发生器；
[0014]模式(3):降压型直直变换器BUCK输出电压给定值Vbuc/与降压型直直变换器BUCK输出电压反馈值VBudt进行比较，通过PI调节后再进行电流环跟踪控制，最后送至PWM发生器；
[0015]根据工作要求灵活对两路经PWM发生器的输出信号进行切换选择，然后将其输出信号Pulse输送至降压型直直变换器BUCK电路的开关K，控制其分合。
[0016]采用本发明的装置和方法，通过增设的整流机组U1和降压型直直变换器BUCK解决接触网电压降严重和负荷动力不足的问题，可增大供电臂和牵引变电所间的距离，是提高直流牵引供电系统技术性能和经济性能的创新及重要举措。
[0017]最重要的是:采用电压、电流跟踪的控制方法对降压型直至变换器BUCK进行控制，使其补偿负荷功率以及接触网末端电压，从而解决了运营高峰期时接触网电压降严重和负荷动力不足的问题，从而为增大供电臂和牵引变电所间的距离提供技术保证。。
【附图说明】
[0018]图1为传统直流牵引供电系统变电所结构图。
[0019]图2为本发明提供的基于降压型直直变换器的新型直流牵引供电系统结构图。
[0020]图3为本发明提供的降压型直直变换器的控制原理图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明的装置和方法做进一步的详述。
[0022]图1为传统直流牵引供电系统变电所结构图，图2为基于降压型直直变换器BUCK的新型直流牵引供电系统结构图。如图1所示，两个变电所直流侧直接通过接触线C和走行轨R相连。
[0023]为便于叙述，以下取两个变电所SSjP SS2S例叙述，此时i取2，不失一般性。
[0024]本发明实施例如图2所示，在两牵引变电所SSJP SS 2中间设一台降压型直直变换器BUCK，降压型直直变换器BUCK的电源正极与增设整流机组U1的正极串接，降压型直直变换器BUCK的负载正极与接触线C相接，降压型直直变换器BUCK的负载负极与走行轨R相连。增设整流机组U1的负极与原有24脉波(12脉波)整流机组U 2的正极串接，降压型直直变换器BUCK设于两变电所31与S2中间，降压型直直变换器BUCK的电源正极与增设整流柜U1正极串接，降压型直直变换器BUCK的负载正、负极分别接于两变电所中间的接触线C和走行轨R。
[0025]其控制方法参见图3，降压型直直变换器的控制原理图，通过电压、电流跟踪的控制方法对降压型直直变换器BUCK的控制，从而实现功率输出和保证供电电压的功能。
[0026]其具体步骤为:模式1:负荷受流给定值IcJ与负荷受流反馈值1-进行比较，通过PI调节，将其输出送至PWM发生器。模式2:降压型直直变换器BUCK输出电压给定值
与降压型直直变换器BUCK输出电压反馈值V Budt进行比较，通过PI调节，将其输出送至PWM发生器。模式3:综合前两种模式，采用外环电压、内环电流的方法，保证电压稳定的情况下保证电流输出跟踪指令。根据工作要求可灵活对两路经PWM发生器的输出信号进行切换选择，然后将其输出信号Pulse输送至降压型直直变换器BUCK电路的开关K，控制其分入口 ο
[0027]采用图3的控制方法可以控制降压型直直变换器BUCK，实现功率输出和保证供电电压的功能，从而解决接触网电压降严重和负荷动力不足的问题，增大供电和牵引变电所的距离。
[0028]以上显示和描述了本发明的结构方案、控制方法、基本原理及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书描述的只是本发明的结构方案、控制方法和基本原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内，本发明要求保护范围由所附权利要求书及其等效界定。
【主权项】
1.一种基于降压型直直变换器的直流牵引供电系统，由多个牵引变电所SS、接触线C和走行轨R构成的牵引网组成，各牵引变电所SS具有由牵引变压器TTi和整流机组Ui构成的整流装置，整流机组Ui直流侧直接通过接触线C和走行轨R相连，其特征在于，在各变电所增设一套由牵引变压器TIV1和整流机组U η构成的整流装置，增设整流装置亦跨接在交流电源与牵引网间，增设整流机组Ug的负极与原有整流机组Ui的正极串接；在两变电所之间设置一降压型直直变换器BUCK，该降压型直直变换器BUCK电源正极串联在增设整流柜Up1正极串接和相邻变电所的增设整流柜U i+2之间，i为非零自然偶数；该降压型直直变换器BUCK的负载正、负极分别接于两变电所中间的接触线C和走行轨R。
2.一种基于降压型直直变换器的直流牵引供电方法，在权利要求1所述系统中采用如下的三种模式径之一通过电压、电流跟踪控制降压型直直变换器BUCK，实现降压和功率输出的功能: 模式⑴:负荷受流给定值Idl/与负荷受流反馈值I。1^进行比较，通过PI调节送至PWM发生器； 模式(2):降压型直直变换器BUCK输出电压给定值Vbuc/与降压型直直变换器BUCK输出电压反馈值VBudt?行比较，通过PI调节送至PWM发生器； 模式(3):降压型直直变换器BUCK输出电压给定值Vbuc/与降压型直直变换器BUCK输出电压反馈值VBudt?行比较，通过PI调节后再进行电流环跟踪控制，最后送至PWM发生器； 根据工作要求灵活对两路经PWM发生器的输出信号进行切换选择，然后将其输出信号Pulse输送至降压型直直变换器BUCK电路的开关K，控制其分合。
【专利摘要】本发明公开了一种基于降压型直直变换器的直流牵引供电系统及其控制方法，在各变电所增设一套由牵引变压器TTi-1和整流机组Ui-1构成的整流装置；在两变电所之间设置一降压型直直变换器BUCK。通过电压、电流跟踪控制降压型直直变换器BUCK，实现降压和功率输出的功能,补偿负荷功率以及接触网末端电压，从而解决了运营高峰期时接触网电压降严重和负荷动力不足的问题，为增大供电臂和牵引变电所间的距离提供技术保证。
【IPC分类】H02J1-06
【公开号】CN104821576
【申请号】CN201510176262
【发明人】夏焰坤, 王军, 曹太强, 陈隆
【申请人】西华大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月14日