[發明專利]城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統

在審

• 申請號: 201711034940.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107658875A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 李學安;錢小森;吳杰;金成龍;朱曉勇
• 申請（專利權）人: 鎮江大全賽雪龍牽引電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J13/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種城市軌道交通牽引系統，尤其涉及一種城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，屬于電力電子技術領域。

背景技術

城軌交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統主要應用于地鐵或輕軌的直流牽引供電系統中，該系統可實現在列車制動時，將再生制動能量吸收利用，在列車處于牽引工況時，為列車牽引提供電能并穩定直流母線電壓。據統計，城市軌道交通制動能量可達到牽引能量的20％-40％以上，面對如此巨大的耗電量，加上節能降耗的政策及技術升級的要求使地鐵牽引供電公司對于將車輛制動能量反饋利用的需求更加迫切。因此，研究合適的再生制動能量回收利用系統，對實現能源高效利用意義重大。

目前國內制動能量回收裝置多采用基于IGBT的逆變回饋方案，少數幾家國外公司采用了基于晶閘管的逆變回饋方案，且都只是單向能饋，沒有考慮能量的雙向流動。目前，在國內還沒有廠家生產采用晶閘管技術的中壓能饋裝置，也沒有廠家提出晶閘管型牽引整流及回饋變流系統的技術方案并投入生產。對比兩種方案，IGBT能饋方案最突出的優點是諧波含量較低，但是晶閘管能饋方案的成本低，短路能力強，適用于更高的功率配置方案，控制方案相對簡單，自然冷卻，維護工作量小，而諧波含量高的問題可以通過增加移相變壓器進行濾波處理來解決，所以綜合對比來看，采用晶閘管能饋方案更加合適。

目前，普遍采用二極管不控整流方式，直流母線電壓不可控，在負載變化較大的情況下容易引起直流網壓的波動，影響列車控制性能，而基于IGBT的能饋裝置本身帶有整流功能，因此有相關研究者和業內專家提出打開IGBT能饋裝置的整流功能，實現能量的雙向流動。在列車牽引時通過IGBT整流功能提供一定牽引能量，穩定直流網壓。但是，由于地鐵供電標準要求整流裝置有一定的過載能力(過載倍數和過載時間要求為：1.5倍過載時間2小時，3倍過載時間1分鐘)，因為IGBT器件的過載能力很低，發生過載時IGBT能饋裝置很難實現穩定直流母線的目標，這就需要大幅增加IGBT整流裝置的額定容量，導致裝置的額定容量遠遠大于實際使用時的容量，造成裝置成本的急劇增加。而晶閘管器件的單管額定電流與大功率二級管相當，且過載能力較強，所以采用晶閘管整流裝置可以很好地解決過載問題，同時實現母線電壓可控的目標。

隨著地鐵系統的運營里程的逐漸增加，其電能消耗總量也大幅增長，需要一種更為先進的列車制動再生能量回收系統來滿足城市軌道交通發展的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，解決列車制動能量巨大消耗的問題，推動城軌列車制動能量的回收應用。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

一種城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，包括12脈波晶閘管整流器1、12脈波晶閘管逆變器2、移相變壓器3、自耦變壓器4，所述移相變壓器3的一次側與中壓環網連接，所述移相變壓器3的二次側與12脈波晶閘管逆變器2的交流側相連，所述12脈波晶閘管逆變器2的直流側與直流母線相連，所述自耦變壓器4的一次側與移相變壓器3的二次側相連，所述自耦變壓器4的二次側與12脈波晶閘管整流器1的交流側相連，所述12脈波晶閘管整流器1的直流側與直流母線相連。

本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：

進一步地，所述城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，還包括電感濾波電路5，所述電感濾波電路5串聯在移相變壓器3的二次側回路。

進一步地，所述城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，還包括電容無功補償裝置6，所述電容無功補償裝置6并聯在移相變壓器3的二次側。

進一步地，所述城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，還包括監控系統，所述監控系統分為站級管理層、網絡通信層和間隔設備層三個層次。

進一步地，所述城市軌道交通晶閘管型牽引整流及回饋變流系統，其中監控系統的站級管理層由安裝在站內綜合自動化終端柜中的主監控單元和顯示、打印裝置組成，其中網絡通信層為工業以太網，其中間隔設備層由晶閘管型牽引整流及回饋變流系統內各開關設備的保護單元及監控單元組成，通過網絡通信層相連實現數據通信，并對系統內各開關設備控制、監視和數據采集。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

在本發明中，采用大功率晶閘管模塊，通過串并聯，實現大功率變流器的容量提升。單個變流器容量可達到MW等級，系統可靠性高、功率密度大、保護功能完善。