[發(fā)明專利]一種直流牽引供電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410176673.2
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104009657A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍禮蘭;黃燕艷;周方圓;王衛(wèi)安;吳強;羅仁俊;張敏;邱文俊;涂紹平;龔芬;吳明水;胡前;吳選保
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲變流技術(shù)國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M3/335;B60M3/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機車牽引供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在交流牽引供電系統(tǒng)中的一種直流牽引供電裝置。

背景技術(shù)

目前，對于供電制式，歐洲鐵路主要有4種，分別是交流15kV/16.7Hz、交流25kV/50Hz、直流1.5kV和直流3kV；而美國鐵路采用的供電制式則主要有交流12.5kV/60Hz及25kV/60Hz；歐洲許多相鄰的國家和地區(qū)之間也往往具有2～4種供電制式。隨著多流制機車的發(fā)展，同時為了滿足跨區(qū)域、跨國運輸?shù)囊螅捎孟鄬τ谕耆y(tǒng)一的鐵路網(wǎng)供電制式可以使工作量更小、費用更節(jié)省，也更切合實際。

在我國，由于電壓等級和電流制的不同，鐵路電力機車牽引供電系統(tǒng)和城市軌道交通車輛牽引供電系統(tǒng)采用各自獨立的單制式供電，干線鐵路（包括高速鐵路）和城市軌道交通地鐵、輕軌分開運行，兩者均為交流傳動，只是供電取能方式不同，其中干線鐵路采用交流25kV/50Hz供電，而地鐵、輕軌使用DC1500V（750V）供電。隨著我國軌道交通的發(fā)展，地區(qū)鐵路與城市軌道交通連接的問題已經(jīng)出現(xiàn)，例如上海軌道交通11號線已經(jīng)規(guī)劃延伸到江蘇省的昆山市，不排除今后與地區(qū)鐵路連接；廣東省也已經(jīng)開始規(guī)劃珠三角城際軌道交通與廣州、深圳地鐵的兼容問題。

為了實現(xiàn)地區(qū)鐵路、城市郊區(qū)鐵路和城市軌道交通列車的跨線運行，且不考慮電網(wǎng)容量，城軌機車、貨運機車在有干線鐵路和城市軌道的供電網(wǎng)內(nèi)混跑在雙流制供電下，這在未來是可能出現(xiàn)的，尤其在干線鐵路跑城軌機車。而對于主機廠，若同時生產(chǎn)交流車和各電壓等級的直流車，這些機車進行試驗時如果既建交流線又建直流線則投資大。

綜上所述，需要在不改變現(xiàn)有交流牽引供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)下，解決現(xiàn)有牽引供電系統(tǒng)的單一供電制式問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)原理簡單、適用范圍廣、節(jié)約成本及工程量、不改變現(xiàn)有交流牽引供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)牽引系統(tǒng)的直流供電、能夠解決輸入電壓高輸出電流大的應(yīng)用問題的一種直流牽引供電裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種直流牽引供電裝置，包括依次連接的降壓模塊、交直流變換模塊、分壓模塊和DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述降壓模塊通過高壓斷路器接入三相供電電源，對三相電進行降壓；所述交直流變換模塊連接于降壓模塊低壓側(cè)，用于將降壓后的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并進行功率傳輸；所述分壓模塊包括多個串聯(lián)的分壓單元，對交直流變換模塊輸出的直流電壓進行串聯(lián)分壓；所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換模塊包括多個并聯(lián)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元，每個所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元并接在一個分壓單元上，對分壓單元輸出的分壓電壓進行直流電壓轉(zhuǎn)換，各DC/DC電壓轉(zhuǎn)換單元將轉(zhuǎn)換后電壓并聯(lián)輸出至直流牽引供電系統(tǒng)。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述交直流變換模塊采用基于H橋結(jié)構(gòu)的換流器，所述換流器包括三相，分別接入降壓模塊輸出的三相交流側(cè)，每相包括兩個橋臂，每個橋臂由多個功率單元和一個閥電抗器串聯(lián)構(gòu)成。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述功率單元包括呈并聯(lián)連接的均壓電阻R、支撐電容C及H型整流橋，所述H型整流橋包括四個整流單元，每個整流單元均包括一個IGBT開關(guān)管和一個二極管，所述二極管與所對應(yīng)的IGBT開關(guān)管反向并聯(lián)；通過控制各個整流單元中IGBT開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，控制所述功率單元輸出零、U_d或-U_d的電壓，其中U_d為支撐電容C的額定電壓。

作為本發(fā)明的進一步改進：每個所述分壓單元采用分壓電容，將交直流變換模塊輸出的直流電壓等分為多個電壓。

作為本發(fā)明的進一步改進：所述DC/DC轉(zhuǎn)換單元包括依次連接的DC/AC變換器、隔離變壓器以及AC/DC變換器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

（1）本發(fā)明在不改變現(xiàn)有交流牽引供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)下，將三相交流電源經(jīng)過降壓、直流變換、分壓、電壓轉(zhuǎn)換后并聯(lián)輸出適用于城軌系統(tǒng)供電的1500V或750V直流電，實現(xiàn)對牽引系統(tǒng)的直流供電，也可以應(yīng)用于其他直流供電場合，適用范圍廣泛，解決主機廠的交直流試驗線的統(tǒng)一問題，從而實現(xiàn)地鐵和城軌鐵路接軌時的雙流制供電，且能夠減少大量的重復(fù)建設(shè)，以避免巨大的資源浪費、有效節(jié)省投資成本及工程量。