0213]所有直流变换器5a、5b、5c、5d的低电位接线端子52分别连接到所述的负电压回流线4。
[0214]本发明方案三和发明方案四表明:若直流牵引变电所I为三电平输出时，当走行轨3上有列车6运行时，
[0215]直流变换器5中电位接线端子53和走行轨3的连接点两边最邻近的走行轨区段上至少有一边走行轨区段上有列车6运行时，该直流变换器5把列车6传输到走行轨3上的电流通过中电位接线端子53输入变换为高电位接线端子51输出和低电位接线端子52输出两部分，其中:高电位接线端子51输出的那部分电流通过正电压馈电线2回馈给列车6，低电位接线端子52输出的那部分电流传输到负电压回流线4后通过直流牵引变电所I的负极端12直接返回到直流牵引变电所I ;
[0216]直流变换器5中电位接线端子53和走行轨3的连接点两边最邻近的走行轨区段上都没有列车6运行时，该直流变换器5中电位接线端子53和走行轨3的连接点两边最邻近的走行轨区段上没有电流，该直流变换器5的三个接线端子也没有电流；
[0217]最邻近直流牵引变电所I的直流变换器5的中电位接线端子53和该直流牵引变电所I的中点端13分别连接到走行轨3上时，该两个连接点之间的走行轨区段上有列车6运行时，该直流牵引变电所I的正极端11流过的电流和负极端12流过电流不相等。
[0218]图7(a)为本发明的直流变换器5的第一种实现形式。
[0219]开关S11的阳极和电容C51的正极相连，连接点作为直流变换器5的高电位接线端子51 ;开关S12的阴极和电容C 52的负极相连，连接点作为直流变换器5的低电位接线端子52 ;电容C51的负极和电容C52的正极相连，连接点作为直流变换器5的中电位接线端子53 ；开关S11的阴极和开关S 12的阳极相连，连接点通过电感L JP中电位接线端子53连接。
[0220]将上述电容C51和C52用超级电容或者电池等储能单元全部替代或者部分替代后，直流变换器5不仅起到了负电压变换的功能，还起到了列车再生制动能量存储的功能。
[0221]图7(b)为本发明的直流变换器5的第二种实现形式。
[0222]开关S11的阳极和电容C51的正极相连，连接点作为直流变换器5的高电位接线端子51 ;开关S22的阴极和电容C 52的负极相连，连接点作为直流变换器5的低电位接线端子52 ;电容C51的负极和电容C52的正极相连，连接点作为直流变换器5的中电位接线端子53 ；开关S12的阴极和开关S 21的阳极相连，连接点为中电位接线端子53 ;开关S ^的阴极和开关S12的阳极相连，连接点为a ;开关S 21的阴极和开关S 22的阳极相连，连接点为b ;电感L电容(；串联构成谐振支路，该谐振支路的两个端子分别连接到连接点a和连接点b上。
[0223]将上述电容C51和C52用超级电容或者电池等储能单元全部替代或者部分替代后，直流变换器5不仅起到了负电压变换的功能，还起到了列车再生制动能量存储的功能。
[0224]在上述技术方案的基础上，所述直流变换器中的开关，可按图8(a)实施，图8 (a)为半导体功率开关的IGBT等效示意图。也可按图8(b)实施，图8(b)为半导体功率开关的IGCT等效不意图。
[0225]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。
[0226]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。
【主权项】
1.轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于，主要包括: 两电平输出或三电平输出的直流牵引变电所(1)，正电压馈电线(2)，走行轨(3)，负电压回流线(4)、直流变换器(5)， 所述负电压回流线(4)沿着走行轨设置， 所述直流变换器沿着走行轨设置若干个， 直流牵引变电所为两电平输出时，连接方式为:直流牵引变电所(I)的正极端(11)连接到正电压馈电线(2)，直流牵引变电所(I)的负极端(12)连接到走行轨(3)，直流变换器(5)的高电位接线端子(51)连接到正电压馈电线(2)，直流变换器(5)的中电位接线端子(53)连接到走行轨(3)，直流变换器(5)的低电位接线端子(52)连接到负电压回流线(4); 直流牵引变电所为三电平输出时，连接方式为:直流牵引变电所(I)的正极端(11)连接到正电压馈电线(2)，直流牵引变电所(I)的中点端(13)连接到走行轨(3)，直流牵引变电所(I)的负极端(12)连接到负电压回流线(4)，直流变换器(5)的高电位接线端子(51)连接到正电压馈电线(2)，直流变换器(5)的中电位接线端子(53)连接到走行轨(3)，直流变换器(5)的低电位接线端子(52)连接到负电压回流线(4)。2.如权利要求1所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:直流变换器(5)的电流从中电位接线端子(53)流入时，就从高电位接线端子(51)和低电位接线端子(52)同时流出；反之，直流变换器(5)的电流从中电位接线端子(53)流出时，就从高电位接线端子(51)和低电位接线端子(52)同时流入；高电位接线端子(51)到中电位接线端子(53)之间的电压值与中电位接线端子(53)到低电位接线端子(52)之间的电压值可以相等，也可以不相等，但相等为优先选择；当高电位接线端子(51)到中电位接线端子(53)之间的电压值与中电位接线端子(53)到低电位接线端子(52)之间的电压值相等时，高电位接线端子(51)和低电位接线端子(52)同时流入或同时流出的电流值也相等。3.如权利要求1和权利要求2所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:直流变换器(5)的数量和相邻两个直流变换器(5)之间走行轨区段的距离，由直流牵引变电所(I)输出电平数、供电线路的长度、列车负荷以及列车运行追踪间隔等因素决定；相邻两个直流变换器(5)之间或直流变换器(5)与直流牵引变电所(I)之间的走行轨区段上只允许一列车运行作为走行轨区段距离的优选。4.如权利要求1至权利要求3所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:若直流牵引变电所(I)为两电平输出时，当走行轨上有列车(6)运行时， 非最邻近直流牵引变电所(I)的直流变换器(5 )，且该直流变换器(5 )中电位接线端子(53)和走行轨(3)的连接点两边最邻近的走行轨区段上至少有一边走行轨区段上有列车(6)运行时，该直流变换器(5)把列车(6)传输到走行轨(3)上的电流通过中电位接线端子(53)输入变换为高电位接线端子(51)输出和低电位接线端子(52)输出两部分，其中:高电位接线端子(51)输出的那部分电流回馈给列车(6)，低电位接线端子(52)输出的那部分电流传输到负电压回流线(4); 最邻近直流牵引变电所(I)的直流变换器(5 )把其低电位接线端子(52 )流入的负电压回流线(4)的电流和其高电位接线端子(51)流入的正电压馈电线(2)的部分电流变换为中电位接线端子(53)的输出电流，然后该电流直接返回到给列车(6)供电的直流牵引变电所(O; 非最邻近直流牵引变电所(I)的直流变换器(5 )，且该直流变换器(5 )中电位接线端子(53)和走行轨(3)的连接点两边最邻近的走行轨区段上都没有列车(6)运行时，则该连接点两边最邻近的走行轨区段上没有电流，该直流变换器(5)的三个接线端子也没有电流。5.如权利要求1和权利要求4所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:最邻近直流牵引变电所(I)的直流变换器(5 )的中电位接线端子(53 )连接到该直流牵引变电所(I)的负极端(12)后再连接到走行轨(3)时，当走行轨上有列车运行时，该直流牵引变电所(I)与走行轨(3)连接点两边最邻近的走行轨区段上的电流最小。6.如权利要求1至权利要求3所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:若直流牵引变电所(I)为三电平输出时，当走行轨上有列车(6)运行时，直流变换器(5 )中电位接线端子(53 )和走行轨(3 )的连接点两边最邻近的走行轨区段上至少有一边走行轨区段上有列车(6)运行时，该直流变换器(5)把列车(6)传输到走行轨(3)上的电流通过中电位接线端子(53)输入变换为高电位接线端子(51)输出和低电位接线端子(52)输出两部分，其中:高电位接线端子(51)输出的那部分电流回馈给列车(6)，低电位接线端子(52)输出的那部分电流传输到负电压回流线(4)后通过直流牵引变电所(I)的负极端(12)直接返回到直流牵引变电所(I); 直流变换器(5 )中电位接线端子(53 )和走行轨(3 )的连接点两边最邻近的走行轨区段上都没有列车(6)运行时，该直流变换器(5)中电位接线端子(53)和走行轨(3)的连接点两边最邻近的走行轨区段上没有电流，该直流变换器(5)的三个接线端子也没有电流。7.如权利要求1和权利要求6所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:最邻近直流牵引变电所(I)的直流变换器(5 )的中电位接线端子(53 )和该直流牵引变电所(O的中点端(13)分别连接到走行轨(3)上时，且该两个连接点之间的走行轨区段上有列车(6)运行时，该直流牵引变电所(I)的正极端(11)流过的电流和负极端(12)流过电流不相等。8.如权利要求1至7所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:所述直流变换器(5)包含有两组电容C51和C 52， 其中:电容C51连接在直流变换器(5)的高电位接线端子(51)和直流变换器(5)中电位接线端子(53)之间，电容C52连接在直流变换器(5)的中电位接线端子(53)和直流变换器(5)低电位接线端子(52)之间。9.如权利要求8所述的轨道交通负电压回流直流供电系统，其特征在于:将直流变换器的电容C51和C52用超级电容或者电池等储能单元全部替代或者部分替代后，直流变换器(5)不仅起到了负电压变换的功能，还起到了列车再生制动能量存储的功能。
【专利摘要】本发明涉及轨道交通负电压回流直流供电系统，在传统直流供电系统基础上，增加了负电压回流线和实现负电压回流的直流变换器，采用负电压回流线替代传统直流供电系统中的走行轨回流线，可大幅降低或消除传统直流供电系统中存在的杂散迷流、走行轨对地电位过高带来的负面影响，能大大减小供电线路损耗，增大直流牵引变电所供电距离；同时，直流变换器可兼做列车再生制动能量的储能装置，用以提高直流供电系统再生制动能量利用效率并维持轨道交通直流供电系统的电压稳定。
【IPC分类】B60M3/00
【公开号】CN104986057
【申请号】CN201510435085
【发明人】郑琼林, 杨晓峰, 游小杰, 郝瑞祥, 李虹
【申请人】北京交通大学, 北京易菲盛景科技有限责任公司
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月22日