[實用新型]一種無輸出變壓器的新能源接入柔性牽引供電系統

有效

• 申請號: 202123238467.4
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN216851312U
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 何曉瓊;王一凱;趙鵬程;駱柯宇;呂曉琴;高仕斌
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M3/156;B60M3/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 代維凡

本實用新型公開了一種無輸出變壓器的新能源接入柔性牽引供電系統，屬于新能源接入供電技術領域，所述系統包括依次連接的柔性牽引變壓器子系統、級聯逆變器子系統、第二直流母線、直流變換子系統、第一直流母線和新能源發電子系統；所述柔性牽引變壓器子系統的一端與三相電網連接，且所述柔性牽引變壓器子系統的另一端與接觸網連接；本實用新型解決了傳統新能源接入牽引供電系統時需要輸出變壓器的問題，可以有效降低系統對配套設備的要求，消除變壓器的檢修與維護成本，同時，由于采用電力電子變換器與柔性牽引變壓器相連，具有相位、頻率完全可控的特點，容錯能力較強。

技術領域

本實用新型屬于新能源接入供電技術領域，尤其涉及一種無輸出變壓器的新能源接入柔性牽引供電系統。

背景技術

我國電氣化鐵路事業最近幾年發展迅猛：截止2020年底，我國電氣化鐵路營業里程已突破10萬公里，其中高速鐵路營業里程達到3.8萬公里。電氣化鐵路的飛速發展雖方便了大眾出行，但同時也是碳排放的重點領域之一，并且其對能量的需求也越來越大。因此，為實現“碳中和”愿景，亟需優化電氣化鐵路用能結構，大力發展新能源技術，以提升能源綜合使用效能。

電氣化鐵路通過接觸網為列車運行提供能量，為了利用新能源，可以將新能源發電系統接入牽引供電系統中。以光伏新能源發電系統為例，目前應用較為廣泛的兩種接入方式為：三相逆變器和背靠背單相變流器。但是，無論是三相逆變器接入方案，還是背靠背單相變流器接入方案，針對的都是傳統的、有電分相的非貫通式牽引供電系統，針對貫通式牽引供電系統的新能源接入方案目前尚未得到關注；同時，兩種方案都需要配置大容量變壓器，體積、質量較大，占地面積較廣，造價更高，且還會產生大額的檢修和維護成本；此外，由于采用變壓器實現并網，難以做到輸出電壓與接觸網電壓頻率、相位完全一致，產生安全隱患。

實用新型內容

針對現有技術中的上述不足，本實用新型提供的一種無輸出變壓器的新能源接入柔性牽引供電系統解決了傳統新能源接入牽引供電系統時需要輸出變壓器的問題，可以有效降低系統對配套設備的要求，消除變壓器的檢修與維護成本，同時，由于采用電力電子變換器與柔性牽引變壓器相連，具有相位、頻率完全可控的特點，容錯能力較強。

為了達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案為：

本實用新型提供一種無輸出變壓器的新能源接入柔性牽引供電系統，包括依次連接的柔性牽引變壓器子系統、級聯逆變器子系統、第二直流母線、直流變換子系統、第一直流母線和新能源發電子系統；

所述柔性牽引變壓器子系統的一端與三相電網連接，且所述柔性牽引變壓器子系統的另一端與接觸網連接。

本實用新型的有益效果為：本實用新型提供一種無輸出變壓器的新能源接入柔性牽引供電系統，徹底取消了傳統新能源發電系統接入時所需的升壓輸出變壓器環節，省去了變壓器的維護及檢修成本，降低變電所系統的體積和重量；本實用新型采用可以控制輸出電壓頻率、幅值、相位的多模塊級聯逆變器與柔性變壓器的輸出側直接相連，降低新能源發電系統并網難度；本方案對新能源發電系統產生的電能變換級數少、結構與控制簡單，且其能量利用率較高。

進一步地，所述柔性牽引變壓器子系統包括節能型牽引變壓器、匹配變壓器和三相-單相變流器；

所述節能型牽引變壓器的原邊與三相電網連接，且所述節能型牽引變壓器的副邊與匹配變壓器的原邊連接；所述匹配變壓器的副邊與三相-單相變流器的一端連接；所述三相-單相變流器的另一端分別與級聯逆變器子系統和接觸網連接。

采用上述進一步方案的有益效果為：所述柔性牽引變壓器子系統為新能源子系統通過第一直流母線、直流變換子系統、第二直流母線和級聯逆變器子系統接入柔性牽引供電提供接入點。

進一步地，所述三相-單相變流器包括第一整流器AC/DC和第一逆變器 DC/AC；