一种新型的交直流混合牵引供电系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种新型的交直流混合牵引供电系统，包括降压变压器和换流器，所述换流器接于降压变压器的二次侧，换流器的每个桥臂由N个H桥电路构成，所述H桥包括S1、S2、S3和S4，所述S1与S4串联，所述S2和S3串联，然后将这两个串联结构再并联，所述换流器的控制电路由两个结构完全相同的SVG1和SVG2电路并联构成，通过采用同一套电源，不但实现了三相交流变单相交流输出，而且实现了三相交流变直流输出。
【专利说明】
-种新型的交直流混合牵引供电系统
技术领域
[0001] 本发明设及牵引供电系统领域，具体为一种新型的交直流混合牵引供电系统。
【背景技术】
[0002] 电气化铁路按照牵引供电制式可划分为直流电气化铁路和交流电气化铁路。直流 制适用于城市轨道交通和运量较小、W客运为主的城际干线铁路等距离短、负荷轻的应用 场合，能够发挥其结构简单、经济性能较好的优势。目前，城市轨道交通系统(如地铁，轻轨） 使用1500Vdc/750Vdc供电；交流电气化铁路采用27.5kV/50Hz单相交流供电，与直流供电方 式相比，交流供电电压更高、传输功率大，广泛应用于干线电气化铁路。
[0003] 随着国内干线电气化铁路和城市轨道交通的发展，不可避免的出现地铁、轻轨或 者机车在交、直流电气化铁路线路跨线运行的情况。而对于主机厂，若同时生产交流供电的 机车和各电压等级的直流供电的轻轨或地铁车辆，对运些车辆进行性能试验时如果既建交 流线又建直流线则无疑增加了成本。
[0004] 专利公开号为CN104022630A中提及一种多功能混合牵引供电系统，其主要结构如 图1所示。该发明的多功能混合型牵引供电系统，包括降压变压器、牵引变压器、DC/DC变换 器、高压断路器组和隔离开关组。该发明供电系统既可W输出城轨车辆所需的供电电源 (1500Vdc)，也可W输出高速电气化车辆所需供电电源（27.5KV/5(mz)。专利公开号为 CN104009657A中提及一种直流牵引供电装置，其主要结构如图2所示。该发明供电装置，包 括依次连接的降压变压器、MMC模块、分压模块和DC/DC电压转换模块。该发明装置，在不改 变交流牵引电网结构的同时实现直流牵引供电。
[0005] 现有技术的缺点：图1所示供电系统，其直流和交流牵引部分采用的是独立供电的 方式，运无疑增加设备制造成本。直流供电的变换器采用了多电平换流器(MMC)和DC/DC变 换器，即AC/DC加 DC/DC变换的模式，运无疑增加系统的复杂程度，使得系统的发生故障的可 能性提高，并且系统成本也增加。图2所示直流牵引供电系统，虽然并没有改变原交流牵引 电网的结构，但采用多个电容分压后再进行DC/DC变换的结构，运会使系统的复杂性提高， 稳定性降低，且运些DC/D对莫块需同时工作，若其中某一模块损坏，则整个设备均不能正常 工作;并且系统成本也增加。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种新型的交直流混合牵引供电系统，W解决上述背景技 术中提出的问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种新型的交直流混合牵引供电系 统，包括降压变压器和换流器，所述换流器接于降压变压器的二次侧，换流器的每个桥臂由 N个Η桥电路构成，所述Η桥包括S1、S2、S3和S4，所述S1与S4串联，所述S2和S3串联，然后将运 两个串联结构再并联，所述换流器的控制电路由两个结构完全相同的SVG1和SVG2电路并联 构成。
[0008] 优选的，所述降压变压器的一次侧通过牵引变压器与输出端对应连接，并且降压 变压器的二次侧与输出端之间串联有SVG1和SVG2电路。
[0009] 优选的，所述降压变压器的二次侧的B相接地，A相和C相均通过串联开关与输出端 连接，并且降压变压器的二次侧与输出端之间串联有SVG1和SVG2电路。
[0010] 优选的，所述SVG1由Ξ个Η桥构成，Η桥的桥臂一端与直流正极或者单相交流的一 端连接，另一端分别与Ξ相电压源A、B、C连接起来构成，所述SVG2单元是由Ξ个Η桥的桥臂 一端与直流负极或者单相交流的另一端连接起来，另一端分别与Ξ相电压A、B、C连接起来 构成。
[001。 优选的，所述N的取值范围为N> 1，且N为整数。
[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:此新型的交直流混合牵引供电系统原理 简单，本发明在不改变现有交流牵引供电网的结构下，将Ξ相交流电源经过降压、AC/DC变 换或者AC/AC变换后输出适用于城轨系统供电的1500V/750V直流电或者输出适用于干线电 气化铁路系统供电的27.5kV/50Hz交流电，实现对牵引系统的交直流混合供电，也可W应用 于其它交直流供电场合，适用范围广泛，本发明牵引供电装置，解决主机厂的交直流试验线 的统一问题，从而实现地铁和高速电气化铁路接轨时的双流制供电，且能够减少大量的重 复建设，W避免资源浪费、有效节省投资成本及工程量，本发明通过采用模块化多电平换流 器进行AC/DC变换、AC/AC变换，替换了传统供电系统中的牵引变压器和整流机组，减少了占 地面积，能够有效降低谐波含量、提高系统功率因数，本发明装置采用MMC结构实现将交流 电到交流电、直流电的变换，能够灵活扩宽输入电压和输出电流范围并提高设备可靠性，同 时也可解决牵引网Ξ相平衡、功率因数及谐波等一系列问题，保证供电可靠性，本发明装置 的输出电压波形质量高，由于MMC通常电平数很多，所输出的电压阶梯波已经非常接近于正 弦波，波形质量高，各次谐波含有率和总谐波崎变率低，本发明装置的故障处理能力强。由 于MMC的子模块的冗余特性，可将故障子模块从换流器中直接切除，保证供电可靠性，本发 明装置的利用率较高，可在直流牵引供电和单相交流牵引供电两种状态之间相互切换，两 种状态之间的切换无需更改硬件布局，只需更改相应的控制策略即可，本发明装置的整机 效率较高。当输入电压和输出电压相差较大时，可通过切除模块的方式，使工作中的模块W 较高的效率输出功率，W提高整机效率。
【附图说明】
[0013] 图1为专利CN104022630A中提及的混合牵引供电系统原理图；
[0014] 图2为专利CN104009657A中提及的直流牵引供电装置原理图；
[0015] 图3为本发明电路原理图；
[0016] 图4为Η桥电路图；
[0017] 图5为SVG1和SVG2电路原理图；
[001引图6为实施例二电路原理图；
[0019] 图7为实施例Ξ电路原理图。
[0020]
【附图说明】：1降压变压器、2牵引变压器、3DC/DC变换器、4Η桥、5SVG1、6SVG2。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例一
[0023] 请参阅图3、4、5,本发明提供一种技术方案：一种新型的交直流混合牵引供电系 统，包括降压变压器1和换流器，换流器接于降压变压器1的二次侧，换流器的每个桥臂由N 个Η桥4电路构成，N的取值范围为N>1，且N为整数，Η桥4包括S1、S2、S3和S4，S1与S4串联，S2 和S3串联，然后将运两个串联结构再并联，换流器的控制电路由两个结构完全相同的SVG1 和SVG2电路并联构成，SVG1由Ξ个Η桥4构成，Η桥4的桥臂一端与直流正极或者单相交流的 一端连接，另一端分别与Ξ相电压源A、B、C连接起来构成，Ξ个桥臂两端电压分别为Vau、 Vbu、Vcu; SVG2单元是由Ξ个Η桥4的桥臂一端与直流负极或者单相交流的另一端连接起来， 另一端分别与Ξ相电压A、B、C连接起来构成，Ξ个桥臂两端电压分别为化cUVbcUVcd;输入 端的Ξ相电网电压为化，Ub，Uc，多电平换流器接于降压变压器的二次侧，用于AC/DC或AC/ AC变换出适用于城轨系统供电的1500V/750V直流电或者输出适用于干线电气化铁路系统 供电的27.5KV/50HZ交流电，同时导通S1和S3或者同时导通S2和S4,就可在两桥臂之间产生 极性相反的电平，同时导通S1和S2或者同时导通S3和S4,则输出零电平，对于级联Η桥4变流 器，串联单元数η和输出波形所含电平数m之间的关系为:m=化+1。换流器最小单元采用Η桥 4模块后，只通过控制方式的切换，既可输出直流电压，也可输出单相交流电压，A相上桥臂 两端电压为Vau，下端电压为Vad。上端电抗器电流为iau，下端电抗器电流波形为iad。直流 正端电压Udc+或者UaCI，直流负端电压为Udc-或者UAC2，得出A相电路方程如下。
[0026] 桥臂中采用全桥级联形式，所W公式中桥臂输出电压极性可W在正负调节。表达 式中描述了电抗器电流与桥臂电压的关系。依据此关系式，调节桥臂输出电压，控制电抗器 上的电流。进而控制功率在Ξ相交流侧与直流侧或单相交流侧间流动，直流侧或单相交流 侧电压低于给定值时，控制功率向直流侧或单相交流侧流动，直流侧或单相交流侧电压高 时，控制功率向Ξ相交流侧流动。
[0027] 实施例二
[0028] 请参阅图4、5、6,本实施例其他技术特征与实施例一相同，其不同在于：降压变压 器1的一次侧通过牵引变压器2与输出端对应连接，并且降压变压器1的二次侧与输出端之 间串联有SVG1和SVG2电路，换流器的输入端为牵引变电站的输出端，换流器电源主要完成 Ξ相交流到直流的变换，所需功率单元较少，从而降低了控制算法的复杂度，从某种意义上 来说提高了系统的稳定性，在无需直流供电的工况时，本实施例中的换流器电源也可用于 无功补偿使用。
[0029] 实施例S
[0030]请参阅图5、6、7,本实施例其他技术特征与实施例一相同，其不同在于：降压变压 器1的二次侧的財目接地，A相和C相均通过串联开关与输出端连接，并且降压变压器1的二次 侧与输出端之间串联有SVG1和SVG2电路，本实施例中的输入端为牵引变压器的输出端，本 实施例中的换流器电源主要完成Ξ相交流到直流或者单相高压交流的变换，Ξ相交流变单 相交流时，同时满足了干线电气化铁路的同相供电要求，完全弥补了原有的单相不平衡供 电的缺点，当然另一种工作模式换流器电源只完成Ξ相交流到直流的变换，切换到原有的 变压器单相交流供电模式时，换流器电源也可用作无功补偿使用。
[0031] 综上所述:实施例一中用同一套电源，不但实现了Ξ相交流变单相交流输出，而且 实现了 Ξ相交流变直流输出；实施例二中既可W完成Ξ相交流向直流的变换，也可W在没 有地铁列车运行时作牵引变电所的无功补偿装置使用;实施例Ξ中既可W完成Ξ相交流向 直流的变换，也可W完成Ξ相交流向单相交流的变换，满足了干线电气化铁路的同相供电 要求，完全弥补了原有的单相不平衡供电的缺点，实施例Ξ的另一种工作模式与实施例二 类似，只完成Ξ相交流向直流的变换，在没有地铁列车运行时作牵引变电所的无功补偿装 置使用。
[0032] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可W 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可W对运些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种新型的交直流混合牵引供电系统，包括降压变压器（1)和换流器，其特征在于： 所述换流器接于降压变压器的二次侧，换流器的每个桥臂由N个Η桥(4)电路构成，所述Η桥 (4)包括S1、S2、S3和S4,所述S1与S4串联，所述S2和S3串联，然后将这两个串联结构再并联， 所述换流器的控制电路由两个结构完全相同的SVG1(5)和SVG2(6)电路并联构成。2. 根据权利要求1所述的一种新型的交直流混合牵引供电系统，其特征在于:所述降压 变压器（1)的一次侧通过牵引变压器(2)与输出端对应连接，并且降压变压器（1)的二次侧 与输出端之间串联有SVG1(5)和SVG2(6)电路。3. 根据权利要求1所述的一种新型的交直流混合牵引供电系统，其特征在于:所述降压 变压器（1)的二次侧的B相接地，A相和C相均通过串联开关与输出端连接，并且降压变压器 (1)的二次侧与输出端之间串联有SVG1 (5)和SVG2 (6)电路。4. 根据权利要求1或2或3所述的一种新型的交直流混合牵引供电系统，其特征在于:所 述SVG1(5)由三个Η桥(4)构成，Η桥(4)的桥臂一端与直流正极或者单相交流的一端连接，另 一端分别与三相电压源A、Β、C连接起来构成，所述SVG2 (6)单元是由三个Η桥(4)的桥臂一端 与直流负极或者单相交流的另一端连接起来，另一端分别与三相电压A、B、C连接起来构成。5. 根据权利要求1或2或3所述的一种新型的交直流混合牵引供电系统，其特征在于:所 述N的取值范围为N>1，且N为整数。
【文档编号】B60M3/00GK105870926SQ201610294511
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】周细文, 章辉, 姜飚, 谈浩楠
【申请人】江苏同芯电气科技有限公司, 周细文