一种适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源的制作方法

本发明属于电气化铁路电力电源变换技术领域，尤其涉及一种适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源。

背景技术：

铁路电力一般为10kv电源供电，且为从独立电源出发向铁路沿线进行供电的电源。一般情况下，在发达地区，电源十分丰富，铁路电力的建设不缺乏电源供应和保障。但是，由于人力成本、材料成本、建设成本逐年上升，铁路电力电源的建设投资越来越大，成本十分高昂。尤其是在发达的城区，电建过程中常常面临着征地、拆迁，其投资远远大于材料和人力成本，投入产出比及其低下。而走廊建设过程中，造成的环境破坏、资源浪费是用金钱无法衡量的！在部分西北地区，山路崎岖、环境恶劣、海拔高、温度低，周围本身就缺乏电力供应，而对铁路电力的电源供应更加无法保障！

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种不但解决了缺乏电源保障或电力建设电源成本高昂的问题，还解决了机车制动过程中的能量返送难题，减少了铁路因能量返送产生的电费，且具有结构流畅，便于实现工程大容量建设的适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源，由多绕组变压器t1、3组三相连接电抗器l1、3组m1型功率单元、3组m2型功率单元、6组三相型平波电抗器l2、6组大容量储能电容sc、3组单h桥型功率单元m3、1个变压器t2和1组滤波电容c构成；其中，所述多绕组变压器t1的高压侧接入牵引27.5kv，低压侧按组一对一地接入3组三相连接电抗器l1，且3组所述三相连接电抗器l1的输出侧分别一对一地连接到3组m1型功率单元，3组所述m1型功率单元的直流侧分别一对一地连接到3组m2型功率单元的直流侧，每组所述m2型功率单元的输出侧接入有2组三相型平波电抗器l2，每组所述三相型平波电抗器l2的输出侧接入有1组大容量储能电容sc；3组所述单h桥的直流侧分别并入3组m1型功率单元的直流侧，其输出侧接入所述变压器t2，所述变压器t2的输出侧并联所述滤波电容c，进行滤波后输出高压电压。

进一步地，所述m1型功率单元为3h全控桥。

进一步地，所述m2型功率单元是由上3h全控桥、下3h全控桥、上下串联型电容构成，而且所述上3h全控桥和下3h全控桥的连接点、以及上下串联型电容的中点抽出连接在上3h全控桥的负极上，所述上3h全控桥的正负极接入一组储能电容sc的回流，所述下部3h全控桥的直流侧的正负极接入一组储能电容sc的回流。

进一步地，所述多绕组变压器t1包括有9个副边绕组，且3个副边绕组为1组，共3组。

进一步地，所述3组单h桥功率单元组成三相星型逆变器。

进一步地，所述变压器t2为大阻抗变压器。

本发明通过上述技术方案，主要具有以下有益效果：

(1)通过本发明所述高压电源即可输出了一组高压10kv电力电源，解决了西部环境恶劣地区缺乏铁路电力电源保障的问题，提高了铁路运行的可靠性稳定性；在经济发达地区，降低了铁路电力建设所需的投资成本，减少了对自然资源的浪费，也减少了对环境的破坏。

(2)铁路机车在制动过程中产生了一系列的制动能量，制动能量返送到牵引变高压侧电力系统，由于机车负荷的不对称性，造成了高压侧电力系统的负序电流增大。而通过本发明所述高压电源可将机车制动能量进行大容量吸收存储，降低了铁路运行的经济成本，提高了高压侧电力系统的安全稳定性。

附图说明

图1是本发明所述适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源实施例的结构示意图；

图2是本发明所述适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源实施例中m1型功率单元的结构示意图；

图3是本发明所述适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源实施例中m2型功率单元的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示：

本发明实施例所述一种适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源，由多绕组变压器t1、3组三相连接电抗器l1、3组m1型功率单元、3组m2型功率单元、6组三相型平波电抗器l2、6组大容量储能电容sc、3组单h桥型功率单元m3、1个变压器t2和1组滤波电容c构成。其中，所述多绕组变压器t1可以包括有9个副边绕组，且3个副边绕组为1组，共3组，其高压侧接入牵引27.5kv，低压侧按组一对一地接入3组三相连接电抗器l1；3组三相连接电抗器l1的输出侧分别一对一地连接到3组m1型功率单元，3组所述m1型功率单元的直流侧分别一对一地连接到3组m2型功率单元的直流侧，且每组所述m1型功率单元为3h全控桥；每组m2型功率单元是所述m2型功率单元是由上3h全控桥、下3h全控桥、上下串联型电容构成，而且所述上3h全控桥和下3h全控桥的连接点、以及上下串联型电容的中点抽出连接在上3h全控桥的负极上，所述上3h全控桥的正负极接入一组储能电容sc的回流，所述下部3h全控桥的直流侧的正负极接入一组储能电容sc的回流，每组m2型功率单元的输出侧接入有2组三相型平波电抗器l2，每组三相型平波电抗器l2的输出侧接入有1组大容量储能电容sc；3组单h桥组成三相星型逆变器，且其直流侧分别并入3组m1型功率单元的直流侧，输出侧接入所述变压器t2；所述变压器t2为大阻抗变压器，其输出侧并联所述滤波电容c，进行滤波后输出高压电压。

将本发明所述适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源应用到电气化铁路中，其从电气化铁路的牵引侧取电，通过多绕组变压器t1接入牵引侧电源，通过低压绕组的并联进行大电流能量取用来提升取流容量；并联后的绕组通过三相连接电抗器l1和m1型功率单元的3h桥进行整流建立直流电压，一方面m2型功率单元通过三相连接电抗器l2向大容量储能电容sc进行充电储能，另一方面通过并联的直流侧，单h桥型功率单元m3通过组成三相星型逆变器，利用变压器t2和滤波电容c滤波后向铁路电力10kv供电。同时，大容量储能电容sc上的能量也可以利用m2型功率单元将能量释放到直流侧，直流侧的能量一方面可以经过单h桥型功率单元m3流动到铁路铁力10kv侧，另一方面可以通过m1型功率单元释放到铁路牵引侧。

这样，通过本发明所述适用于大容量能量回收与铁路电力供电的高压电源即可为铁路建设增加了一路新的电源保障，节省了大笔资源能源，提高了经济性；其次可以吸收机车制动能量，减少对电力系统的冲击，同时从牵引侧取电，通过多绕组变压器t1分组并联进行大容量取流，通过大容量储能电容进行机车返送能量的吸收、储存，扩大了高压电源的功能性，提高了整体的完善性，特别适用于大容量场合，而且结构紧凑、有利于普及应用，对工程具有良好的可实现性。

以上所述是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰,如对绕组个数的增减，各类型单元个数的增减等，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。