[發明專利]軌道電力機車的牽引同相供電裝置

無效

• 申請號: 200910041299.4
• 申請日: 2009-07-21
• 公開（公告）號: CN101662146A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 楊忠民
• 申請（專利權）人: 廣州智光電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/26;H02J3/18;H02J3/01;B60M1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及軌道電力機車的牽引領域，具體涉及軌道電力機車的牽引同相供電裝置。

背景技術

鐵路電氣化是促進鐵路實現跨越式發展的關鍵，鐵路電氣化不僅是提高鐵路運輸能力、改進鐵路運營的最有效途徑，也是合理利用資源、保護生態環境的最佳選擇。高速與重載運輸采用電力牽引更具優勢。

目前我國電氣化鐵路采用25KV單相工頻交流制。單相供電具有結構簡單、建設成本低、運行維護方便等諸多優點和較明顯的經濟效益，但也存在著許多亟待解決的問題，主要表現在：

1.系統三相嚴重不平衡

交流電氣化鐵道牽引負荷--電力機車為變化頻繁的單相負荷，在電力系統中產生較大的負序電流，造成三相嚴重不平衡。不平衡程度與牽引負荷的大小和變電所主變壓器接線形式有關。

2.諧波與無功問題

我國電氣化鐵道運行的交-直整流器電力機車是一種非線性、低功率因數負荷，將對牽引供電系統和電力系統注入各次諧波電流，成為一種諧波源。電力機車在不同工況下，牽引負荷電流相位角(相對于牽引網電壓)的變化幅度較大，致使功率因數偏低。

3.在異相供電方式中，為求得對電力系統的平衡，牽引變電所采取三相進線換相連接措施，這就導致了27.5KV側接觸網電分相(分相絕緣器)環節的出現。而高速和重載運輸則要求機車受電弓平滑連續受流，因此，這種電分相由于其機械、電氣上的弱點，不僅成為速度和牽引力損失的主要原因，也是整個系統中最薄弱的環節之一。

為解決這些問題，同相供電裝置研制工作得到了重視，國外已有同相16.7HZ、25HZ同相供電系統的應用，國內也有同相供電裝置的研制工作，但由于相關技術還處于探索階段，至實用還有一定的過程。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種簡單易行的軌道電力機車的牽引同相供電裝置，該裝置基于動態有功調節、無功補償，可實現電氣化鐵路接觸網的聯網運行，供電所聯網并聯運行后，供電電源容量擴大，使得機車供電電壓穩定，保證機車的高速、重載運行；其動態有功調節及無功補償消除了對電網的影響，無論對改造還是新建都是較佳的選擇方案。

本發明采用以下技術方案來解決上述現有技術所存在的問題：軌道電力機車的牽引同相供電裝置，其特征在于：包括設有第一次級繞組、第二次級繞組、第三次級繞組的降壓變壓器，與降壓變壓器第一次級繞組、第二次級繞組連接的牽引變壓器，連接在降壓變壓器第三次級繞組與牽引變壓器之間的、用于調節降壓變壓器輸出電壓相位與幅值的動態有功調節器，以及并聯在牽引變壓器輸出端的濾波器、無功補償器。其中動態有功調節器通過調整降壓變壓器輸出電壓的相位與幅值，使降壓變壓器的三段次級繞組輸出功率一致，使降壓變壓器初級三相負荷達到平衡；牽引變壓器的輸出端并聯LC濾波器及靜態無功補償器以消除部分諧波，補償部分無功分量；牽引變壓器通過所連接的動態無功補償器，進一步補償無功、消除部分諧波分量。

所述濾波器為LC濾波器為LC濾波器且設有至少一組；所述無功補償器包括一組動態無功補償器和至少一組靜態無功補償器；所述牽引變壓器輸出端設有至少一路輸出電源，每一路輸出電源均并聯一組LC濾波器及一組靜態無功補償器。其中LC濾波器可根據常規電源運行測試諧波分量設置。

所述動態有功調節器為高壓直流多電平串聯拓撲的電壓源型動態有功調節器；優選地包括一個整流器、一個儲能元件和若干個相串聯的逆變單元，其中整流器輸入端與降壓變壓器的第三次級繞組連接，儲能元件并聯在整流器輸出端，若干個相串聯的逆變單元連接在儲能元件的輸出端，逆變單元串聯輸出端與牽引變壓器的輸入端耦合連接；所述降壓變壓器的第三次級繞組為單繞組結構。

所述動態有功調節器為公共直流母線多電平并聯拓撲的電壓源型動態有功調節器；優選地包括一個整流器、一個儲能元件和若干個相并聯的逆變單元，其中整流器輸入端與降壓變壓器的第三次級繞組連接，儲能元件并聯在整流器輸出端，若干個相并聯的逆變單元連接在儲能元件的輸出端，逆變單元的輸出端與牽引變壓器的輸入端耦合連接；所述降壓變壓器的第三次級繞組為單繞組結構。

所述動態有功調節器為多獨立功率變換單元直接并聯拓撲的電壓源型動態有功調節器；優選地包括若干個整流器、若干個儲能元件和若干個逆變單元，其中整流器輸入端與降壓變壓器的第三次級繞組連接，儲能元件并聯在整流器輸出端，逆變單元與儲能元件一一對應連接，逆變單元的輸出端與牽引變壓器的輸入端耦合連接；所述降壓變壓器的第三次級繞組為多繞組結構，每一繞組分別與一個整流器對應連接。