一种交流电气化铁路不停电智能分相器的制作方法

本发明涉及电气化铁路过分相技术领域，尤其涉及一种交流电气化铁路地面开关转换控制的列车带电过分相的装置。

背景技术：

我国的交流电气化铁路主要采用单相工频换相供电方式。为了避免相间短路，在牵引变电所出口及分区亭处设置了一段两端都有电气分段的接触网，即电分相。电分相主要分为器件式和关节式两种，且以关节式居多。关节式电分相由中性区、两端锚段关节组成。由于中性区接触网本身不带电，当列车通过时，车载设备或地面装置需要进行特殊的操作。

为了确保列车持续受流、平稳通过电分相，多种不同的地面带电过分相系统被先后提出。然而，这些带电过分相系统都存在不同程度上的缺陷。基于机械开关的地面自动过分相系统存在机械开关寿命短、故障率高、中性区断电时间长、需要车网匹配等缺点。变频移相不断电过分相系统的固定投资成本高，存在控制复杂、难以适应多受电弓列车等问题。基于高压晶闸管阀组的地面自动过分相系统，受车载牵引变压器、车载四象限变流器特性的影响，中性区的断电切换过程仍需列车配合。然而，由于我国列车数量庞大、种类繁多，为适用带电过分相系统而修改列车控制算法需要多部门协调配合，实际操作困难，成本较高。

此外，在现有的带电自动过分相系统中，每当列车运行到锚段关节转换区域时，往往会有严重的电弧产生。电弧频繁发生，加速了接触网的烧蚀，大大增加了线路的维护工作量。

发明专利“一种改进型交流电气化铁路智能电分相装置”提出在转换开关与中性区之间设置两根连接导线，一方面实现对列车受电弓在中性区位置的实时准确判断，另一方面通过采用邻近布线或双绞绝缘电缆等方式最小化快速开关连接线的电感，进而抑制甚至消除列车受电弓进入或离开中性区时的电弧。快速开关连接线路指的是从快速开关两侧引出的、分别与锚段关节转换区域的供电臂和中性区接触网相连的导线。然而，由于列车牵引电流较大，转换开关连接线路采用双绞绝缘电缆在实际操作中难度较大。而双绞绝缘电缆成本较高，也不利于在非隧道、高架等应用场合推广。

为此，本发明提出一种新型的交流电气化铁路不停电智能分相器，不仅能以较低的成本抑制甚至消除列车受电弓进入或离开中性区时的电弧，还能实现列车平稳、不停电、无速度损失地通过电分相，且无需列车配合。所述不停电智能分相器的开关仍采用高压晶闸管阀组，具有寿命长、可靠性高、运行维护方便等优点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种交流电气化铁路不停电智能分相器。本发明所要解决的技术问题之一是，通过合理控制所述不停电智能分相器的消弧可调电源单元，动态补偿因快速开关连接线路电感而产生的压降，改变牵引电流在快速开关连接线路、供电臂接触网的分配比例，从而抑制甚至消除列车受电弓进入或离开中性区时的电弧。本发明所要解决的另一个技术问题是，在无需列车配合的前提下，通过合理控制所述不停电智能分相器的有级移相电源单元，使列车在中性区的供电由第一供电臂电压过渡到相位介于两侧供电臂之间的一个或多个中间电压、再过渡到第二供电臂电压，实现列车受电弓受流不断电、平稳、无速度损失地通过电分相。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种交流电气化铁路不停电智能分相器，包括第一快速开关11、第二快速开关12、第一阻抗13、第二阻抗14、第一消弧可调电源15、第二消弧可调电源16、有级移相电源18和智能分相器控制单元8；

所述第一供电臂1、第一锚段关节转换区域5、有级移相电源18、第一快速开关11、第一阻抗13、第一消弧可调电源15和若干连接线构成第一快速开关回路；所述第二供电臂2、第二锚段关节转换区域6、有级移相电源18、第二快速开关12、第二阻抗14、第二消弧可调电源16和若干连接线构成第二快速开关回路；

所述第一快速开关11与第一阻抗13并联连接，第二快速开关12与第二阻抗13并联连接，智能分相器控制单元8同时与第一快速开关11、第二快速开关12和有级移相电源18连接；

所述不停电智能分相器，使得列车受电弓经过中性区3时，从第一快速开关11闭合获得第一供电臂1电压、到断开第一快速开关11闭合第二快速开关12获得第二供电臂2电压、再到断开第二快速开关12切除第二供电臂2电压的过程中，实现列车从第一供电臂1经过中性区3驶入第二供电臂2时其受电弓7的受流不失电，并消除受电弓7经过第一锚段关节转换区域5和第二锚段关节转换区域6处受流产生的电弧。

在上述方案中，所述若干连接线包括第一连接导线9和第二连接导线10，第一连接导线9位于第一快速开关回路，第二连接导线10位于第二快速开关回路；所述第一快速开关11、第二快速开关12、第一连接导线9和第二连接导线10上均安装有电流传感器；所述第一快速开关11和第二快速开关12的两侧均安装有电压传感器；所述电流传感器与电压传感器均与智能分相器控制电源8相连。

在上述方案的基础上，所述第一消弧可调电源15和第二消弧可调电源16可以用消弧可调电源17替换；替换后所述消弧可调电源17设置于第一连接导线9和第二连接导线10的连接点与有级移相电源18之间。

在上述方案的基础上，所述第一快速开关11闭合前的列车受电弓7位置识别，由受电弓7在第一锚段关节转换区域5和第二锚段关节转换区域6处同时接触第一供电臂1接触网和中性区3接触网使得第一快速开关11两端的电压为零或中性区3的电压突然变化来判断；

第一快速开关11向第二快速开关12切换的列车受电弓7在中性区3的位置识别，由中性区3连接到第一快速开关11和第二快速开关12连接处的第一连接导线9和第二连接导线10的电流来判断；

第二快速开关12断开前的列车受电弓7位置识别，由流过第二快速开关12的电流为零来判断，或由列车中最后一个受电弓驶入第二锚段关节转换区域6使得第二快速开关12两端的电压为零或中性区3的电压突然变化来判断。

在上述方案的基础上，所述第一消弧可调电源15或消弧可调电源17串联在第一快速开关回路中能抑制甚至消除第一锚段关节转换区域5的接触网与受电弓7之间的电弧，所述第二消弧可调电源16或消弧可调电源17串联在第二快速开关回路中能抑制甚至消除第二锚段关节转换区域6的接触网与受电弓7之间的电弧。

在上述方案的基础上，所述第一消弧可调电源15、第二消弧可调电源16或消弧可调电源17由第一供电臂1电压、第二供电臂2电压或其他电源电压经变压器隔离、变压后进行整流和逆变，逆变后的输出单相交流电压连接到第一快速开关回路中或第二快速开关回路中获得；

也可由第一供电臂1电压、第二供电臂2电压或其他电源电压分别隔离变压后引出的不同的抽头电压、再经由晶闸管等电子开关连接组合后连接到第一快速开关回路中或第二快速开关回路中获得。

所述有级移相电源18的获得有以下三种方式：

方式一：所述有级移相电源18由第一供电臂1电压和第二供电臂2电压分别隔离变压后引出的不同的抽头电压、再经由晶闸管等电子开关连接组合后，再由第一快速开关11连接第一供电臂1电压或由第二快速开关12连接第二供电臂2电压，使得中性区3依次获得第一供电臂1电压、相位有级递增或递减的多个中间电压和第二供电臂2电压。

方式二：所述有级移相电源18也可由第一供电臂1电压、第二供电臂2电压或其他电源电压经变压器隔离、变压后进行整流和逆变，逆变后的输出单相交流电压连接到第一供电臂1电压或连接到第二供电臂2电压，可使得中性区3依次获得第一供电臂1电压、相位有级递增或递减的多个中间电压和第二供电臂2电压。

方式三：所述有级移相电源18由所述逆变后的输出单相交流电压的有级移相电源和变压器绕组抽头经晶闸管等电子开关组合获得的有级移相电源组合而得；具体方式如下：由所述逆变后的输出单相交流电压，依次连接到由所述隔离变压后引出的不同的抽头电压、再经晶闸管组合后获得的所述第一供电臂1电压、相位有级递增或递减的多个中间电压、第二供电臂2电压上，可使得中性区3获得第一供电臂1电压之后和获得第二供电臂2电压之前，依次获得相邻两个电压相位递增或递减的相位差比方式一更小的多个中间电压。

在上述方案的基础上，所述有级移相电源18产生的多个中间电压的数量与第一供电臂1电压和第二供电臂2电压之间的相位差有关，具体数量由下述条件决定：中性区3的电压从第一供电臂1电压经由中间电压向第二供电臂2电压有级跳变时，每两个相邻电压之间的跳变不会引起列车因电流和/或电压的暂态波动而进入过压、欠压或过流等保护工作状态。

本发明提供了一种交流电气化铁路不停电智能分相器，其有益效果是：

本发明所述的交流电气化铁路不停电智能分相器，一方面能动态补偿因快速开关连接线路电感而产生的压降，从而抑制甚至消除列车受电弓7进入或离开中性区3时的电弧；另一方面无需列车配合，就能实现列车平稳、不停电、无速度损失地通过电分相。此外，由于采用了主动消弧电源技术，快速开关连接线路无需采用双绞绝缘电缆，成本相对较低，大大降低了施工难度和固定投资成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1(a)是本发明交流电气化铁路不停电智能分相器实施例一的结构示意图；

图1(b)是本发明交流电气化铁路不停电智能分相器实施例二的结构示意图；

图2(a)是本发明消弧可调电源实施案例在交流电气化铁路不停电智能分相器中的安装结构示意图；

图2(b)是本发明消弧可调电源拓扑电路实施案例一的电路结构示意图；

图2(c)是本发明消弧可调电源拓扑电路实施案例二的电路结构示意图；

图3(a)是本发明有级移相电源实施案例一在交流电气化铁路不停电智能分相器中的安装结构及电路结构示意图；

图3(b)是本发明有级移相电源实施案例二在交流电气化铁路不停电智能分相器中的安装结构示意图；

图3(c)是本发明有级移相电源实施案例三在交流电气化铁路不停电智能分相器中的安装结构及部分电路结构示意图；

图3(d)是本发明有级移相电源实施案例二或实施案例三的拓扑电路实施案例的电路结构示意图。

图中，1-第一供电臂，2-第二供电臂，3-中性区，4-钢轨，5-第一锚段关节转换区域，6-第二锚段关节转换区域，7-受电弓，8-智能分相器控制单元，9-第一连接导线，10-第二连接导线，11-第一快速开关，12-第二快速开关，13-第一阻抗，14-第二阻抗，15-第一消弧可调电源，16-第二消弧可调电源，17-消弧可调电源，18-有级移相电源，19-消弧可调电源与第一快速开关、第二快速开关的公共连接点，20-消弧可调电源与中性区第一连接导线、第二连接导线的公共连接点，21-消弧可调电源的第一输入变压器，22-消弧可调电源的第二输入变压器，23-消弧可调电源的输出变压器，24-消弧可调电源的第一整流器，25-消弧可调电源的第二整流器，26-消弧可调电源逆变器，27-消弧可调电源的第三输入变压器，28-消弧可调电源的第四输入变压器，29～40-消弧可调电源的电压调节开关，41-有级移相电源的第一输入变压器，42-有级移相电源的第二输入变压器，43-有级移相电源的第一转换开关，44-有级移相电源的第二转换开关，45-有级移相电源的第一转换开关两端并联阻抗，46-有级移相电源的第二转换开关两端并联阻抗，47-有级移相电源的第三转换开关，48-有级移相电源的第四转换开关，49-有级移相电源与第一快速开关、第二快速开关的公共连接点，50-有级移相电源与中性区第一连接导线、第二连接导线的公共连接点，51-有级移相电源的第三输入变压器，52-有级移相电源的第四输入变压器，53-有级移相电源的输出变压器，54-有级移相电源的第一整流器，55-有级移相电源的第二整流器，56-有级移相电源逆变器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，上述附图和下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

交流电气化铁路不停电智能分相器实施例1

参见图1(a)，本发明的交流电气化铁路不停电智能分相器包括两个快速开关11、12及其两端的并联阻抗13、14，两个消弧可调电源15、16，一个有级移相电源18，两根中性区连接导线9、10，两根快速开关及消弧可调电源与供电臂的连接导线、以及具有列车受电弓位置识别功能的智能分相器控制单元8；每个快速开关11、12和每根中性区连接导线9、10上均安装了电流传感器；每个快速开关11、12两侧均安装了电压传感器。

上述装置中所安装的电流传感器、电压传感器、以及快速开关11、12，消弧可调电源15、16和有级移相电源18的驱动控制单元均与智能分相器控制单元8相连。智能分相器控制单元8获取电流和电压信息后可准确判断列车的受电弓7在锚段关节转换区域5或6和中性区3的位置，并据此实现快速开关11、12的闭合和开断、消弧可调电源15、16与有级移相电源18的电压调节、以及列车受电弓7在中性区3由第一供电臂1供电安全可靠地切换到第二供电臂2供电。

本发明的交流电气化铁路不停电智能分相器的工作过程如下：

当列车由第一供电臂1驶入中性区3时，该智能分相器控制单元8基于检测到的第一快速开关11及其附近线路的电压和电流信息，自动识别列车的第一个受流受电弓进入中性区3前受电弓7在第一锚段关节转换区域5的位置，进而闭合第一快速开关11，实现第一供电臂1向中性区3的供电，从而实现列车不停电地进入中性区3。

当列车的每个受流受电弓运行在第一锚段关节转换区域5但还没有完全进入中性区3之前，智能分相器控制单元8根据所获取的电流和电压信息，依序闭合或开断第一消弧可调电源15的转换开关，进而动态补偿因第一快速开关回路电感而产生的压降，改变牵引电流在第一快速开关回路、供电臂接触网的分配比例，从而抑制甚至消除列车受电弓7进入中性区3时的电弧。

当列车的全部受流受电弓7都离开第一供电臂1且进入中性区3后，该智能分相器控制单元8根据中性区两根连接导线9、10的电流信息，自动判断列车在中性区3运行时受电弓7的实时位置，开始实施中性区3的供电电压切换。该智能分相器控制单元8按时序逻辑分多步闭合或开断有级移相电源18的转换开关，同时控制第一快速开关11和第二快速开关12的闭合或开断，实现中性区3由第一供电臂1供电切换到第二供电臂2供电，从而实现列车在中性区3运行时不停电地从第一供电臂1供电平稳切换到第二供电臂2供电。

当列车的每个受流受电弓运行在第二锚段关节转换区域6且完全离开中性区3之前，智能分相器控制单元8根据所获取的电流和电压信息，依序闭合或开断第二消弧可调电源16的转换开关，进而动态补偿因第二快速开关回路电感而产生的压降，改变牵引电流在第二快速开关回路、供电臂接触网的分配比例，从而抑制甚至消除列车受电弓7离开中性区3时的电弧。

当列车由中性区3驶入第二供电臂2时，智能分相器控制单元8基于检测到的第二快速开关12及其附近线路的电压和电流信息，自动识别列车最后一个受流受电弓7离开中性区3后的位置。在判定最后一个受流受电弓驶离第二锚段关节转换区域6进入第二供电臂2后，断开第二快速开关12。

交流电气化铁路不停电智能分相器实施例2

参见图1(b)，本发明的交流电气化铁路不停电智能分相器包括两个快速开关11、12及其两端的并联阻抗13、14，消弧可调电源17，有级移相电源18，两根中性区连接导线9、10，两根快速开关与供电臂的连接导线，以及具有列车受电弓位置识别功能的智能分相器控制单元8；每个快速开关11、12和每根中性区连接导线9、10上均安装了电流传感器；每个快速开关11、12两侧均安装了电压传感器。

上述装置中所安装的电流传感器、电压传感器、以及快速开关11、12，消弧可调电源17，有级移相电源18的驱动控制单元均与智能分相器控制单元8相连。智能分相器控制单元8获取电流和电压信息后可准确判断列车的受电弓7在锚段关节转换区域5或6和中性区3的位置，并据此实现快速开关11、12的闭合和开断、消弧可调电源17与有级移相电源18的电压调节、以及列车受电弓7在中性区3由第一供电臂1供电安全可靠地切换到第二供电臂2供电。

本发明的交流电气化铁路不停电智能分相器的工作过程如下：

当列车由第一供电臂1驶入中性区3时，该智能分相器控制单元8基于检测到的第一快速开关11及其附近线路的电压和电流信息，自动识别列车的第一个受流受电弓进入中性区前受电弓7在第一锚段关节转换区域5的位置，进而闭合第一快速开关11，实现第一供电臂1向中性区3的供电，从而实现列车不停电地进入中性区3。

当列车的每个受流受电弓运行在第一锚段关节转换区域5但还没有完全进入中性区3之前，智能分相器控制单元8根据所获取的电流和电压信息，依序闭合或开断消弧可调电源17的转换开关，进而动态补偿因第一快速开关回路电感而产生的压降，改变牵引电流在第一快速开关回路、供电臂接触网的分配比例，从而抑制甚至消除列车受电弓7进入中性区时的电弧。

当列车的全部受流受电弓7都离开供电臂1且进入中性区3后，该智能分相器控制单元8根据中性区两根连接导线9、10的电流信息，自动判断列车在中性区3运行时受电弓7的实时位置，开始实施中性区3的供电电压切换。该智能分相器控制单元8按时序逻辑分多步闭合或开断有级移相电源18的转换开关，同时控制第一快速开关11、第二快速开关12的闭合或开断，实现中性区3由第一供电臂1供电切换到第二供电臂2供电，从而实现列车在中性区3运行时不停电地从第一供电臂1供电平稳切换到第二供电臂2供电。

当列车的每个受流受电弓运行在第二锚段关节转换区域6完全离开中性区3之前，智能分相器控制单元8根据所获取的电流和电压信息，依序闭合或开断消弧可调电源17的转换开关，进而动态补偿因第二快速开关回路电感而产生的压降，改变牵引电流在第二快速开关回路、供电臂接触网的分配比例，从而抑制甚至消除列车受电弓7离开中性区3时的电弧。

当列车由中性区3驶入第二供电臂2时，智能分相器控制单元8基于检测到的第二快速开关12及其附近线路的电压和电流信息，自动识别列车最后一个受流受电弓7离开中性区3后的位置。在判定最后一个受流受电弓驶离第二锚段关节转换区域6进入第二供电臂2后，断开第二快速开关12。

比较图1(a)和图1(b)可知，图1(a)中第一快速开关11回路中的第一消弧可调电源15和第二快速开关12回路中的第二消弧可调电源16可用图1(b)中第一快速开关11回路和第二快速开关12回路共有的消弧可调电源17来替代。所以，消弧可调电源拓扑电路实施案例以图2(a)及其消弧可调电源17来说明。

消弧可调电源拓扑电路实施案例一

图2(a)中的消弧可调电源17的拓扑电路实施案例一如图2(b)所示。

在图2(b)中，本发明的消弧可调电源拓扑电路实施案例一包括两个输入变压器21、22，两台整流器24、25，一台逆变器26，一个输出变压器23。第一输入变压器21的高压侧绕组一端与第一供电臂1接触网相连，另一端与钢轨4相连；第一输入变压器21的低压侧绕组与第一整流器24相连。第二输入变压器22的高压侧绕组一端与第二供电臂2接触网相连，另一端与钢轨4相连；第二输入变压器22的低压侧绕组与第二整流器25相连。输出变压器23的高压侧绕组一端与消弧可调电源和第一快速开关、第二快速开关的公共连接点19相连，另一端与消弧可调电源和第一连接导线、第二连接导线的公共连接点20相连；输出变压器23的低压侧绕组与消弧可调电源逆变器26相连。第一整流器24、第二整流器25输出直流侧并联，并与消弧可调电源逆变器26的直流输入侧相连。第一整流器24、第二整流器25和消弧可调电源逆变器26的驱动控制单元均与智能分相器控制单元相连。

通过控制消弧可调电源逆变器26，可以获得一个幅值、相位均可调的交流电压，进而动态补偿因快速开关连接线路电感而产生的压降，改变牵引电流在快速开关连接线路、第一供电臂1、第二供电臂2和中性区3接触网的分配比例，从而抑制甚至消除列车受电弓7离开中性区3时的电弧。

消弧可调电源拓扑电路实施案例二

图2(a)中的消弧可调电源17的拓扑电路实施案例二如图2(c)所示。

在图2(c)中，本发明的消弧可调电源拓扑电路实施案例二包括两个输入变压器27、28和每个变压器输出三级电压的12个电压调节开关29～40。上述装置中所安装的电压调节开关29～40的驱动控制单元均与智能分相器控制单元相连。

图2(c)中，消弧可调电源的第三输入变压器27高压侧绕组与第一供电臂1接触网及钢轨4相连，消弧可调电源的第四输入变压器28高压侧绕组与第二供电臂2接触网及钢轨4相连。两个输入变压器27、28的低压侧绕组均含有三个端子。电压调节开关29～40一端与上述变压器低压侧绕组的端子相连，一端与消弧可调电源和第一快速开关、第二快速开关的公共连接点19、两根连接导线9、10的公共连接点20相连。

通过闭合和断开不同的电压调节开关29～40，可获得消弧可调电源不同相位和不同幅值的交流输出电压。例如，闭合电压调节开关30、31、35、36，可获得一个与第一供电臂电压成正比的交流输出电压；闭合电压调节开关29、30、36、37，可获得一个与第二供电臂电压成正比的交流输出电压；闭合电压调节开关30、31、36、37，可获得一个相位不同于第一供电臂也不同于第二供电臂电压的交流输出电压。

有级移相电源拓扑电路实施案例一

实施案例一中，有级移相电源可产生两个相位介于第一供电臂1电压和第二供电臂2电压之间的中间电压，如图3(a)所示。该实施案例中，有级移相电源18拓扑电路包括两个输入变压器41、42，四个转换开关43、44、47、48，以及转换开关43、44两端的并联阻抗45、46；每个转换开关43、44、47、48上均安装了电压传感器和电流传感器(图中未画出)。上述装置中所安装的电流传感器、电压传感器、每个转换开关43、44、47、48的驱动控制单元均与智能分相器控制单元(图中未画出)相连。

本发明的有级移相电源18实施案例一的工作过程如下：

1)当列车第一受流受电弓由第一供电臂1驶入中性区3时，闭合第一快速开关11和有级移相电源的第一转换开关43，保持第二快速开关12和有级移相电源的其他转换开关44、47、48断开状态。于是中性区3获得第一供电臂电压供电；

2)当列车全部受流受电弓都处于中性区3并开始实施中性区3的供电电压切换时，保持第一快速开关11闭合状态，断开有级移相电源的第一转换开关43、闭合有级移相电源的第二转换开关44和第三转换开关47，保持第二快速开关12和有级移相电源的第四转换开关48断开状态。于是中性区3获得第一个中间电压供电。第一个中间电压的相位介于两侧供电臂电压之间、且邻近第一供电臂1电压；

3)断开第一快速开关11、有级移相电源的第二转换开关44和第三转换开关47，闭合第二快速开关12、有级移相电源的第一转换开关43和第四转换开关48。于是中性区3获得第二个中间电压供电。第二个中间电压的相位介于两侧供电臂电压之间、且邻近第二供电臂2电压；

4)保持闭合第二快速开关12闭合状态，断开有级移相电源的第一转换开关43和第四转换开关48、闭合有级移相电源的第二转换开关44，保持第一快速开关11和有级移相电源的第三转换开关47断开状态。于是中性区3获得第二供电臂电压供电。

有级移相电源拓扑电路实施案例二

实施案例二中，有级移相电源18理论上可产生无数个相位介于第一供电臂和第二供电臂电压之间的中间电压，如图3(b)和图3(d)所示。该实施案例中，图3(b)中的有级移相电源18采用图3(d)所示的拓扑电路，理论上可以输出任意相位的交流电压。

图3(d)中，本发明的有级移相电源18拓扑电路包括两个输入变压器51、52，两台整流器54、55，一台逆变器56，一个输出变压器53。其中，有级移相电源的输出变压器53可以省略。有级移相电源的第三输入变压器51的高压侧绕组一端与第一供电臂1接触网相连，另一端与钢轨4相连；有级移相电源的第三输入变压器51的低压侧绕组与有级移相电源的第一整流器54相连。有级移相电源的第四输入变压器52的高压侧绕组一端与第二供电臂2接触网相连，另一端与钢轨4相连；有级移相电源的第四输入变压器52的低压侧绕组与有级移相电源的第二整流器55相连。有级移相电源的输出变压器53的高压侧绕组一端与有级移相电源和第一快速开关、第二快速开关的公共连接点49相连，另一端与有级移相电源和第一连接导线、第二连接导线的公共连接点50相连；有级移相电源的输出变压器53的低压侧绕组与有级移相电源逆变器56相连。有级移相电源的第一整流器54、有级移相电源的第二整流器55输出直流侧并联，并与有级移相电源逆变器56的直流输入侧相连。有级移相电源的第一整流器54、第二整流器55和有级移相电源逆变器56的驱动控制单元均与智能分相器控制单元(图中未画出)相连。

本发明的有级移相电源18实施案例二的工作过程如下：

1)当列车第一受流受电弓由第一供电臂1驶入中性区3时，闭合第一快速开关11，保持第二快速开关12断开状态。于是中性区3获得第一供电臂电压供电；

2)当列车全部受流受电弓都处于中性区3并开始实施中性区3的供电电压切换时，保持第一快速开关11闭合状态和第二快速开关12断开状态。通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递增的多个交流单相电压。该交流单相电压与第一供电臂电压叠加后，中性区3可依次获得相位有级递增或递减的多个中间电压；

3)断开第一快速开关11闭合状态，闭合第二快速开关12。调节有级移相电源逆变器56输出交流单相电压的相位，使得中性区3的电压维持不变；

4)保持第一快速开关11和第二快速开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递减的多个交流单相电压，中性区3依次获得相位有级继续递增或继续递减的多个中间电压；

5)保持第一快速开关11和第二快速开关12状态不变，当有级移相电源逆变器56的输出交流单相电压幅值递减到零时，中性区3的供电电压为第二供电臂电压。

有级移相电源拓扑电路实施案例三

实施案例三中的有级移相电源，是由变压器绕组抽头经晶闸管等电子开关组合获得的有级移相电源(以下称为第一电路单元)和逆变输出单相交流电压的有级移相电源(以下称为第二电路单元)组合而得。理论上可产生无数个相位介于第一供电臂和第二供电臂电压之间的中间电压，如图3(c)和图3(d)所示。该实施案例中，图3(c)中第二电路单元拓扑仍采用图3(d)所示的结构。显然，图3(c)中有级移相电源18的第二电路单元的装置容量比图3(b)中的有级移相电源18的装置容量更小。图3(c)中，有级移相电源18拓扑电路实施案例三由两部分组成：有级移相电源第一电路单元、有级移相电源第二电路单元。有级移相电源第一电路单元与有级移相电源18拓扑电路实施案例一相同，有级移相电源第二电路单元与有级移相电源18拓扑电路实施案例二相同。

参见图3(c)、图3(d)，本发明的有级移相电源18拓扑电路实施案例三包括四个输入变压器41、42、51、52，一个输出变压器53，四个转换开关43、44、47、48，转换开关两端的并联阻抗45、46，两台整流器54、55，一台逆变器56。其中，四个输入变压器41、42、51、52可由两个双输出绕组的输入变压器替代；输出变压器53可以省略。

本发明的有级移相电源18实施案例三的工作过程如下：

1)当列车第一受流受电弓由第一供电臂1驶入中性区3时，闭合第一快速开关11和有级移相电源的第一转换开关43，保持第二快速开关12和有级移相电源的其他转换开关44、47、48断开状态，并保持第二电路单元输出电压为零，中性区3获得第一供电臂电压供电；

2)当列车全部受流受电弓都处于中性区3并开始实施中性区3的供电电压切换时，保持有级移相电源第一电路单元各个开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递增的多个交流单相电压。该单相电压与第一供电臂电压叠加后，中性区3可依次获得相位有级递增或递减的多个中间电压；

3)保持第一快速开关11闭合状态，断开有级移相电源的第一转换开关43、闭合有级移相电源的第二转换开关44和第三转换开关47，保持第二快速开关12和有级移相电源的第四转换开关48断开状态。与此同时调节第二电路单元的有级移相电源逆变器56输出交流单相电压的相位，使得中性区3的电压维持不变；

4)保持有级移相电源第一电路单元的各个开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递减的多个交流单相电压，中性区3依次获得相位有级继续递增或继续递减的多个中间电压；

5)当第二电路单元的有级移相电源逆变器56的输出交流单相电压幅值递减到零时，中性区3的供电电压为有级移相电源第一电路单元的第一个中间电压；

6)保持有级移相电源第一电路单元的各个开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递增的多个交流单相电压，中性区3依次获得相位有级继续递增或继续递减的多个中间电压；

7)断开第一快速开关11、有级移相电源的第二转换开关44和第三转换开关47，闭合第二快速开关12、有级移相电源的第一转换开关43和第四转换开关48。与此同时，调节第二电路单元的有级移相电源逆变器56输出交流单相电压的相位，使得中性区3的电压维持不变；

8)保持有级移相电源第一电路单元的各个开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递减的多个交流单相电压，中性区3依次获得相位有级继续递增或继续递减的多个中间电压；

9)当第二电路单元的有级移相电源逆变器56的输出交流单相电压幅值递减到零时，中性区3的供电电压为有级移相电源第一电路单元的第二个中间电压；

10)保持有级移相电源第一电路单元的各个开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递增的多个交流单相电压，中性区3依次获得相位有级继续递增或继续递减的多个中间电压；

11)保持第二快速开关12闭合状态，断开有级移相电源的第一转换开关43和第四转换开关48、闭合有级移相电源的第二转换开关44，保持第一快速开关11和有级移相电源的第三转换开关47断开状态。与此同时，调节第二电路单元的有级移相电源逆变器56输出交流单相电压的相位，使得中性区3的电压维持不变；

12)保持有级移相电源第一电路单元的各个开关状态不变，通过控制第二电路单元的有级移相电源逆变器56获得幅值和相位按照一定规律变化递减的多个交流单相电压，中性区3依次获得相位有级继续递增或继续递减的多个中间电压；

13)当第二电路单元的有级移相电源逆变器56的输出交流单相电压幅值递减到零时，中性区3的供电电压为第二供电臂电压。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。