[發(fā)明專利]一種新型鐵路接觸網(wǎng)取電電源凈化裝置

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• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108110767A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉德寶
• 申請（專利權(quán)）人: 劉德寶
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種新型鐵路接觸網(wǎng)取電電源凈化裝置，其特征在于該裝置采用直流環(huán)節(jié)作為中間環(huán)節(jié)，實現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓的解耦;采用一種帶有輸出電壓有效值反饋控制及負載電流前饋控制的多閉環(huán)反饋控制方案，使接觸網(wǎng)電源凈化裝置具有自動的限流保護功能，可以提高電源驅(qū)動沖擊負載的能力；引入負載電流前饋控制，使接觸網(wǎng)電源凈化裝置隨負載的變化有實時調(diào)節(jié)能力。該裝置可改善接觸網(wǎng)電源供電質(zhì)量，為各種用電負荷提供優(yōu)質(zhì)、可靠的工作電源，并利于解決從接觸網(wǎng)取電供電時，電源電能質(zhì)量與用電負荷所需之間的匹配性問題，其各項技術(shù)指標(biāo)既滿足我國電能質(zhì)量方面的國家標(biāo)準(zhǔn)也符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，具備在國內(nèi)和國際上推廣的實力和前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于接觸網(wǎng)取電領(lǐng)域，尤其涉及一種采用帶有輸出電壓有效值反饋控制及負載電流前饋控制的多閉環(huán)反饋控制方案的新型鐵路接觸網(wǎng)取電電源凈化裝置。

背景技術(shù)

在我國電氣化鐵路建設(shè)的發(fā)展進程中，鐵路信號等負荷采用接觸網(wǎng)電源供電的方案經(jīng)過如下幾個階段: 接觸網(wǎng)電源通過 27. 5 /0. 23 kV 變壓器降壓后不經(jīng)處理直接作為信號的備用電源; 接觸網(wǎng)電源經(jīng)過簡單穩(wěn)壓處理后作為供電電源階段; 接觸網(wǎng)電源經(jīng)過UPS 或交直交裝置凈化后作為供電源階段。

我國鐵路電力供電對可靠性和安全性的要求一般高于其他國家，接觸網(wǎng)取電供電方案較少采用。但在參與國際項目時，接觸網(wǎng)取電供電方案較為常見，諸如匈牙利、塞爾維亞、馬其頓等東歐國家，甚至是德國、西班牙等西歐國家。因此接觸網(wǎng)取電電源在國際市場上前景廣闊，高品質(zhì)的接觸網(wǎng)取電電源的研究很有必要。

在德國，接觸網(wǎng)電源直接降壓后為道岔融雪供電，不再考慮為信號等一級負荷供電。在西班牙，由于投資限制，個別處所采用接觸網(wǎng)電源經(jīng)凈化處理后為信號等負荷供電，采用以晶閘管( 或整流二極管) 和 IGBT( 絕緣柵雙極晶體管) 為主要元件組成的交直交電源凈化設(shè)備( 采用智能型雙變換不間斷工業(yè)電源系統(tǒng)) 。

目前國內(nèi)在使用的接觸網(wǎng)電源取電供電涉及了上述所有方式。早期利用接觸網(wǎng)電源作為信號等負荷的備用電源裝置，由于沒有進行凈化處理，運行中經(jīng)常發(fā)生燒壞負荷的事故。國內(nèi)有采用交直交凈化的類似裝置，但均無相關(guān)成套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)過有關(guān)部門的檢測。某些處所采用大容量 UPS 作為凈化電源裝置，但UPS作為一款通用設(shè)備，并未針對接觸網(wǎng)電源電能質(zhì)量特性和鐵路處所負載特性進行設(shè)計。鑒于以上情況，必須研制一種適用于接觸網(wǎng)取電的、性能滿足信號設(shè)備等負荷的電源凈化設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對上述問題，設(shè)計了一種新型鐵路接觸網(wǎng)取電電源凈化裝置，該裝置采用直流環(huán)節(jié)作為中間環(huán)節(jié)，實現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓的解耦; 采用一種帶有輸出電壓有效值反饋控制及負載電流前饋控制的多閉環(huán)反饋控制方案，使接觸網(wǎng)電源凈化裝置具有自動的限流保護功能，可以提高電源驅(qū)動沖擊負載的能力; 負載電流前饋控制的引入，可使接觸網(wǎng)電源凈化裝置對負載的變化有及時的調(diào)節(jié)能力，同時使動態(tài)響應(yīng)特性大大提高。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種新型鐵路接觸網(wǎng)取電電源凈化裝置，包括輸入濾波器、輸出電壓控制器、輸出濾波器。所述的輸入濾波器，是常規(guī)的LC濾波器，主要作用是濾除交流輸入電壓的高次諧波，其主要特點是高頻抑制效果好，系統(tǒng)穩(wěn)定高。

所述的輸出電壓控制器，主要作用是在輸入電壓大范圍波動及輸入電壓波形嚴(yán)重畸變的條件下保持輸出電壓波形為穩(wěn)定、平滑的正弦波。在本發(fā)明中，控制器采用一種電感電流（即逆變器輸出電流）反饋控制加輸出電壓有效值反饋控制及負載電流前饋控制的多閉環(huán)控制器方案，可以對輸出電壓的波形、頻率、幅值進行精確控制，同時保證輸出的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。

所述的輸出濾波器，作用是濾除輸出諧波成分，使得輸出電壓諧波含量達到要求，將逆變器輸出的 PWM 波處理為正弦波。輸出濾波器一般設(shè)計為 LC電路。