[發(fā)明專利]一種高功率因數(shù)高性價比能饋式牽引供電系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110268911.9
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN102328601A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張鋼;劉志剛;王磊;全恒立;邱瑞昌;牟富強;阮白水;徐春梅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京千駟馭電氣有限公司;北京交通大學(xué)
• 主分類號: B60M3/04
• 分類號: B60M3/04;H02J3/18;H02J3/01;H02J3/38
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種能饋式牽引供電系統(tǒng)，尤其是指用于為城市軌道交通車輛供電的具有高功率因數(shù)高性價比的能饋式牽引供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和直流接觸網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成，其中牽引變電所是整個牽引供電系統(tǒng)的核心，肩負著將交流電變換為直流電的任務(wù)。

各牽引變電所交流電源引入方式主要采用集中供電方式，即各牽引變電所通過中壓環(huán)網(wǎng)統(tǒng)一從主變電站獲得電能。由于中壓環(huán)網(wǎng)沿地鐵線路鋪設(shè)，大量中壓電網(wǎng)線纜的寄生電容產(chǎn)生的無功使得主變電站功率因數(shù)在列車非高峰時段較低，嚴(yán)重時功率因數(shù)僅有0.4左右，大大低于電力企業(yè)規(guī)定的功率因數(shù)限值，迫切需要采取無功補償措施。

此外，各地鐵線路牽引變電所供電裝置均采用由兩個12脈波二極管整流機組構(gòu)成的24脈波二極管整流機組。其特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、設(shè)備成本較低，但是直流電壓不可控，波動范圍大；同時，能量只能單向傳輸，列車再生制動的多余能量不能回饋交流電網(wǎng)，需用制動電阻消耗掉，造成能量的白白浪費。采用基于大功率PWM整流器的能饋式牽引供電裝置完全替代二極管整流機組，既能保證直流電網(wǎng)穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量，同時也能實現(xiàn)列車制動能量回饋交流電網(wǎng)，避免制動能量在電阻上消耗，節(jié)約能量，但是PWM整流器價格較高、體積較大、過載能力較差等制約因素的存在，使得采用PWM整流器完全替代二極管整流器的方案性價比較差，難以在實際工程中得到推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種高功率因數(shù)高性價比的能饋式牽引供電系統(tǒng)，在實現(xiàn)列車制動能量回饋再利用的同時，保證系統(tǒng)具有很高的功率因數(shù)及系統(tǒng)性價比。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種高功率因數(shù)高性價比的能饋式牽引供電系統(tǒng)，包括一個主變電所、一個中壓環(huán)網(wǎng)、第一至第N個能饋式牽引變電所、一個直流接觸網(wǎng)和鋼軌。

每一個能饋式牽引變電所由一套12脈波整流機組和一套PWM整流機組并聯(lián)而成，各能饋式牽引變電所交流側(cè)均連接到由主變電站供電的中壓環(huán)網(wǎng)，直流側(cè)正極均連接到給列車供電的直流接觸網(wǎng)上，直流側(cè)負極均連接到鋼軌上。

所述能饋式牽引變電所的數(shù)量N由線路長度決定，通常2公里～3公里的地鐵線路設(shè)置一個能饋式變電所。

所述每一個能饋式牽引變電所中一套12脈波整流機組和一套PWM整流機組的容量根據(jù)線路牽引計算結(jié)果進行配備，PWM整流機組過載能力的不足部分通過增大12脈波整流機組容量彌補。

所述第一至第N個能饋式牽引變電所中相鄰的兩個中的12脈波整流器通過變壓器移相±7.5°構(gòu)成一個24脈波整流器。

所述每一個能饋式牽引變電所中的一套PWM整流機組包括一個雙分裂變壓器和兩個PWM整流器，雙分裂變壓器具有一個原邊繞組和兩個副邊繞組，原邊繞組接到中壓環(huán)網(wǎng)，每個副邊繞組接一個PWM整流器，各PWM整流器的正極輸出并聯(lián)之后接到直流接觸網(wǎng)上，各PWM整流器的負極輸出并聯(lián)之后接到鋼軌。

所述PWM整流機組中各個PWM整流器采用移相SVPWM調(diào)制，使得整個機組等效開關(guān)頻率為單個PWM整流器開關(guān)頻率的M倍，M為PWM整流器數(shù)量。

所述PWM整流機組中雙分裂變壓器各副邊繞組連接方式相同，且副邊繞組短路阻抗用來替代PWM整流器交流側(cè)電感。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果：

1)能饋式牽引變電所采用一個PWM整流機組與一個12脈波整流機組并聯(lián)的主電路結(jié)構(gòu)，充分利用了二者各自的優(yōu)勢，一方面實現(xiàn)了能量的雙向流動，能夠?qū)⒘熊囍苿幽芰糠答伝亟涣麟娋W(wǎng)，節(jié)約電能，另一方面利用了二極管整流器簡單可靠、價格低廉、過載能力強的優(yōu)勢，使得整個系統(tǒng)具有較高的性價比。

2)PWM整流機組除了能夠運行在整流、逆變工況外，還能用于向中壓環(huán)網(wǎng)注入一定感性及容性無功，提高主變電站進線處功率因數(shù)；將供電系統(tǒng)中相鄰兩個能饋式牽引變電所的12

3)脈波整流機組通過變壓器移相±7.5°構(gòu)成一個24脈波整流器，從而在一定程度上減小主變電站交流進線處的電流諧波；

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

附圖說明

圖1是一種高功率因數(shù)高性價比的能饋式牽引供電系統(tǒng)主電路拓撲；

圖2是能饋式牽引變電所組成示意圖；

圖3是變壓器移相+7.5°的12脈波整流機組主電路；

圖4是變壓器移相-7.5°的12脈波整流機組主電路；

圖5是PWM整流機組主電路。

具體實施方式