CN205123595U - 一种新型电气化铁道贯通线供电电源 - Google Patents

一种新型电气化铁道贯通线供电电源 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种新型电气化铁道贯通线供电电源，包括隔离变压器、抽头变压器、功率单元串联型级联多电平变换器和滤波电路；所述隔离变压器是二相变三相型斯科特变压器，其输入端与牵引变电所的牵引供电***相连，其输出端与抽头变压器相连；所述的抽头变压器输入端与二相转三相型斯科特变压器的输出端相连，其抽头输出端与功率单元串联型级联多电平变换器相连；所述的功率单元串联型级联多电平变换器为功率单元模块级联组成，通过滤波电路输出稳定的电压。将其应用到电气化铁路***，可解决高原、荒漠、戈壁等无可靠电源接入到贯通线的难题，避免因远距离、超远距离给贯通线路供电造成大量能源、资源浪费，且本贯通线供电电源结构可靠、控制简单、技术方案易于实现。

Description

一种新型电气化铁道贯通线供电电源
【技术领域】
本实用新型属于电力电子***应用领域，尤其涉及一种新型电气化铁道贯通线供电电源。
【背景技术】
电气化铁道贯通线路是为保障电气化铁路正常运行，为铁路沿线场站通讯、信号、行车以及保证现场人员生存的重要电力线路。铁路贯通线路的正常、稳定供电关系到行车安全以及维持铁路的正常运行。目前铁路贯通线路常取自公用电网的10kV或35kV线路供电，但是在西北高原、戈壁、荒漠等地带人迹罕至，贯通线路取电困难，周围地区尚无公用电网，为保证铁路的正常运行，不得已采用10kV或35kV线路远距离甚至超远距离输电。而超远距离输电会造成大量的损耗，安全可靠性下降，同时线路运维成本高昂，且需要投入大量电能质量补偿装备保证电能质量的可靠稳定。
【实用新型内容】
本实用新型针对目前西北高原、戈壁、荒漠地区铁路沿线尚无公用电网接入，贯通线路供电困难，不得已采用远距离甚至超远距离输电造成大量资源浪费，运维成本高昂，且需要投入电能质量补偿装置优化电能质量等问题，提出一种新型电气化铁道贯通线路供电电源，该电源接入牵引***电压，通过电力电子技术转换成适合电气化铁道贯通线路使用的电压等级，供给贯通线路负荷，从而解决该地区无公用电网接入的问题，且不需要采用远距离甚至超远距离输电，从而起到节约资源能源、降低运行维护成本的目的。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种新型电气化铁道贯通线供电电源，包括：隔离变压器、抽头变压器、功率单元模块串联型级联多电平变换器和滤波电路；所述隔离变压器为二相变三相型变压器，包括与牵引变电所相连的电源输入端和与抽头变压器相连的输出端，抽头变压器的抽头输出接入功率单元模块，功率单元串联后组成多电平变换器并通过滤波电路输出。
进一步地，所述的隔离变压器是二相变三相型斯科特变压器，其输入端包括α端、β端和公共端G，输出端包括x端、y端和z端；所述的α端、β端分别接入牵引变电所的两个桥臂，公共端G接入牵引变电所的回流端com；所述的x端、y端、z端直接接入抽头变压器。
进一步地，所述的抽头变压器是多抽头隔离变压器，其输入端与二相变三相型斯科特变压器的x端、y端和z端相连，其抽头输出端与级联多电平变换器中功率单元模块的滤波电抗L0相连。
进一步地，所述的功率单元串联型级联多电平变换器，其三相之间接成星形连接。
进一步地，所述的功率单元模块(5)由滤波电抗L0、三相全控H桥、直流储能平波电容、单相全控H桥组成，其中三相全控H桥与单相全控H桥通过直流储能平波电容接成背靠背形成。
进一步地，所述的功率单元串联组成的三相链式级联多电平变换器输出端接入滤波电路(4)，滤波电路为LC型滤波电路，滤波电路的电容C支路接成星形连接，电容C支路星形中点与三相级联多电平变换器的星形中点相连，滤波电路的另一端与电气化铁道贯通线路相连。
本实用新型的有益效果如下：
本实用的一种新型电气化铁道贯通线供电电源通过上述技术方案，并应用到电气化铁道***中，将为西北高原、荒漠、戈壁地区铁路建设提供便利，解决铁路沿线因无公用电网接入而使贯通线路不得已采用远距离甚至超远距离输电造成的大量资源、能源浪费的问题，降低了超长距离供电造成的运维成本，增强了贯通线路供电的安全可靠性，一定程度上保障了铁路沿线场站通讯和行车的安全。
【附图说明】
图1为本实用新型实施方案的结构图。
图2为本实用新型功率单元模块构成图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1和图2中所示：
本实用新型提供了一种新型电气化铁道贯通线供电电源，包括：隔离变压器(1)、抽头变压器(2)、功率单元模块串联型级联多电平变换器(3)和滤波电路(4)；所述隔离变压器为二相变三相型斯科特变压器，包括与牵引变电所相连的电源输入端和与抽头变压器相连的输出端，抽头变压器的抽头输出接入功率单元模块，功率单元串联后组成多电平变换器并通过滤波电路输出。
具体结构可以为，所述的隔离变压器(1)是二相变三相型斯科特变压器，其输入端包括α端、β端和公共端G，输出端包括x端、y端和z端；所述的α端、β端分别接入牵引变电所的两个桥臂，公共端G接入牵引变电所的回流端com；所述的x端、y端、z端直接接入抽头变压器；其中二相变三相型斯科特变压器的输入电压α-G、β-G之间为27.5kV，输出端x、y、z之间电压可以为10kV。所述的抽头变压器(2)是多抽头隔离变压器，其输入端与二相变三相型斯科特变压器的x端、y端和z端相连，其输出端与级联多电平变换器中功率单元模块的滤波电抗L0相连；其中多抽头隔离变压器的输入电压为10kV，抽头输出电压可以为600V，抽头数目由级联数目决定。所述的功率单元模块通过串联方式组成三相链式级联多电平变换器，其三相之间接成星形连接，其级联级数可以为9级，则多抽头隔离变压器的抽头数目为27个。所述的功率单元模块(5)由滤波电抗L0、三相全控H桥、直流储能平波电容、单相全控H桥组成，其中三相全控H桥与单相全控H桥通过直流储能平波电容接成背靠背形成。功率单元串联组成的三相链式级联多电平变换器的输出端接入滤波电路，滤波电路为LC型滤波电路，滤波电路的电容C支路接成星形连接，电容C支路星形中点与三相链式级联多电平变换器的星形中点相连，滤波电路的另一端与电气化铁道贯通线路相连，其通过滤波电路后的输出电压可以为10kV。
本实用新型所述的一种新型电气化铁道贯通线供电电源应用到电气化铁路牵引供电***中时，具体结构为：该牵引供电***包含牵引变电所和新型电气化铁道贯通线供电电源，其牵引变电所从电力***内110kV或220kV取电，转变为铁路机车所需27.5kV供电臂；其新型电气化铁道贯通线供电电源接入牵引变电所的两侧牵引供电桥臂和回流线com，输出端接入电气化铁道所需的贯通线路，为贯通线路供电。
上述新型电气化铁道贯通线供电电源工作时，从牵引侧27.5kV取电，通过二相变三相型斯科特变压器转为三相电压，通过多抽头隔离变压器降低电压等级同时提供多个独立交流电为功率单元模块供电，功率单元模块串联组成三相链式级联多电平变换器，级联方式输出电平台阶多，输出电压波形好，畸变率低。另外，多抽头隔离变压器可以为普通多绕组变压器也可以为移相变压器，普通多绕组变压器成本相对较低的，但是谐波含量可能较高，而移相变压器成本相对较高的，但是谐波含量较低。由于机车负荷属于冲击性负荷，27.5kV电压会随着机车位置的变动发生波动，由于本实施例功率单元模块采用三相全控H桥，可以保证直流储能平波电容电压的稳定，实现级联数目不多的情况下保证本新型电气化铁道贯通线供电电源输出的稳定。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型电气化铁道贯通线供电电源，包括：隔离变压器(1)、抽头变压器(2)、功率单元串联型级联多电平变换器(3)和滤波电路(4)；所述隔离变压器(1)为二相变三相型斯科特变压器，包括与牵引变电所相连的电源输入端和与抽头变压器相连的输出端；抽头变压器(2)的输入接斯科特变压器(1)的输出，抽头变压器(2)的抽头输出接入级联多电平变换器(3)；所述功率单元串联型级联多电平变换器(3)为三相级联多电平变换器，其可控整流部分与抽头变压器(2)相接，其输出通过滤波电路(4)输出稳定电压。
2.根据权利要求1所述的新型电气化铁道贯通线供电电源，其特征在于：所述的隔离变压器(1)是二相变三相型斯科特变压器，其输入端包括α端、β端和公共端G，输出端包括x端、y端和z端；所述的α端、β端分别接入牵引变电所的两个桥臂，公共端G接入牵引变电所的回流端com；所述的x端、y端、z端直接接入抽头变压器。
3.根据权利要求2所述的新型电气化铁道贯通线供电电源，其特征在于：所述的抽头变压器(2)是多抽头隔离变压器，其输入端与二相变三相型斯科特变压器的x端、y端和z端相连，其抽头输出端与功率单元串联型级联多电平变换器相连。
4.根据权利要求3所述的新型电气化铁道贯通线供电电源，其特征在于：所述的串联型级联多电平变换器三相之间接成星形连接。
5.根据权利要求4所述的新型电气化铁道贯通线供电电源，其串联型级联多电平变换器由功率单元(5)组成，功率单元特征在于：所述的功率单元由滤波电抗L0、三相全控H桥、直流储能平波电容、单相全控H桥组成，其中三相全控H桥与单相全控H桥通过直流储能平波电容接成背靠背形成。
6.根据权利要求5所述的新型电气化铁道贯通线供电电源，其特征在于：功率单元串联组成的三相链式级联多电平变换器的输出端接入滤波电路(4)，滤波电路(4)为LC型滤波电路，滤波电路的电容C支路接成星形连接，电容C支路星形中点与三相级联多电平变换器的星形中点相连，滤波电路的另一端与贯通线路相连。
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