基于同相供电的牵引供电系统

摘要

本发明公开了一种基于同相供电的牵引供电系统，包括：原边与公共电网相连的牵引变压器；原边分别与所述牵引变压器第一供电臂和所述牵引供电系统的回流线连接的第一隔离变压器；原边分别与所述牵引变压器第二供电臂和所述牵引供电系统的回流线连接的第二隔离变压器；分别与所述第一隔离变压器和第二隔离变压器次边相连的变流器。本发明能实现牵引变压器原边的三相平衡，牵引变压器次边的同相供电，牵引网馈线的动态无功补偿，以及牵引供电系统低次谐波的治理；进而实现了对牵引变压器电能质量的综合治理。

权利要求

1.一种基于同相供电的牵引供电系统，其特征在于，包括：原边与公共电网相连的牵引变压器；

原边分别与所述牵引变压器第一供电臂和所述牵引供电系统的回流线连接的第一隔离变压器；

原边分别与所述牵引变压器第二供电臂和所述牵引供电系统的回流线连接的第二隔离变压器；

分别与所述第一隔离变压器和第二隔离变压器次边相连的变流器，所述变流器为同时具备基波有功、基波无功和低次谐波补偿控制功能的同相供电变流器，且经过所述同相供电变流器转移的能量是根据负载和控制算法控制的；

并联在所述第一隔离变压器原边的第一高通滤波器；和

并联在所述第二隔离变压器原边的第二高通滤波器；

其中，所述同相供电变流器滤除的低次谐波为频带大于等于2次且小于等于11次的谐波，所述第一高通滤波器和所述第二高通滤波器滤除的高次谐波为频带大于11次的谐波，通过所述同相供电变流器与所述第一高通滤波器和所述第二高通滤波器的配合，实现该牵引网供电系统全频带谐波的综合治理。

说明书

基于同相供电的牵引供电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电气化铁路牵引供电系统技术领域，更具体地说，涉及一种基于同相供电的牵引供电系统。

背景技术

[0002] 目前世界上电气化铁路绝大部分采用交流供电系统，通过牵引变压器完成原边三相高压交流到次边两相低压的转化，由于次边的非三相对称，导致牵引变压器原边电流三相不对称，因此在牵引变压器的原边容易产生负序电流，损坏牵引变压器，且通常牵引变压器次边的两相邻供电臂的电压幅值和相位各不相同，容易导致电分相或产生无电区，进而影响列车的速度，使旅客的舒适度受到影响，且由于存在电分相还容易导致因过电压产生的烧网危险。

[0003] 传统牵引供电系统中，各供电臂的功率因数由该供电臂的负载或者说运行于该供电臂的机车决定，功率因数较高的交流机车使得该供电臂的功率因数较高，而功率因数较低的直流机车使得该供电臂的功率因数很低，为防止功率因数过低而导致罚款，传统的供电系统通常在变电所的各馈线处安装固定电容、静止无功补偿器SVC或静止无功发生器SVG装置来实现无功补偿，增加了系统成本。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明提供一种基于同相供电的牵引供电系统，以实现牵引变压器原边的三相平衡，牵引变压器次边的同相供电，牵引网馈线的动态无功补偿，以及牵引供电系统低次谐波的治理。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于同相供电的牵引供电系统，包括：

[0006] 原边与公共电网相连的牵引变压器；

[0007] 原边分别与所述牵引变压器第一供电臂和所述牵引供电系统的回流线连接的第一隔离变压器；

[0008] 原边分别与所述牵引变压器第二供电臂和所述牵引供电系统的回流线连接的第二隔离变压器；

[0009] 分别与所述第一隔离变压器和第二隔离变压器次边相连的变流器。 [0010] 优选地，所述牵引供电系统还包括：

[0011] 并联在所述第一隔离变压器原边的第一高通滤波器；和

[0012] 并联在所述第二隔离变压器原边的第二高通滤波器。

[0013] 优选地，所述变流器为同时具备基波有功、基波无功和低次谐波补偿控制功能的同相供电变流器。

[0014] 从上述的技术方案可以看出，本发明的有益效果是：由于在系统中采用了同相供电变流器和隔离变压器，则可将牵引变压器次边两供电臂上的电压转化为幅值和相位完全一致的电压，进而实现了牵引变压器的同相输出；此外由于经过同相供电变流器转移的能量可以根据负载和控制算法进行随意调节，进而可通过同相供电变流器调节牵引变压器次边两供电臂上的电流，使其两供电臂上的电流完全一致，进而消除了牵引变压器原边的负序电流，实现了牵引变压器原边的三相平衡；且通过同相供电变流器和隔离变压器还可实现对牵引网馈线的动态无功补偿；通过同相供电变流器可实现牵引网供电系统的低次谐波治理。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016] 图1为本发明实施例公开的一种基于同相供电的牵引供电系统的结构示意图； [0017] 图2为本发明另一实施例公开的一种基于同相供电的牵引供电系统的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 本发明实施例公开了一种基于同相供电的牵引供电系统，以实现牵引变压器原边的三相平衡，牵引变压器次边的同相供电，牵引网馈线的动态无功补偿，以及牵引供电系统低次谐波的治理。

[0020] 如图1所示，一种基于同相供电的牵引供电系统，包括：

[0021] 原边与公共电网相连的牵引变压器；

[0022] 原边分别与牵引变压器第一供电臂3和牵引供电系统的回流线101连接的第一隔离变压器1；

[0023] 原边分别与牵引变压器第二供电臂4和牵引供电系统的回流线101连接的第二隔离变压器2；

[0024] 分别与第一隔离变压器1和第二隔离变压器2次边相连的变流器。 [0025] 优选地，所述变流器为同时具备基波有功、基波无功和低次谐波补偿控制功能的同相供电变流器。

[0026] 由于在系统中采用了同相供电变流器和隔离变压器，实现了牵引变压器原边的三相平衡，牵引变压器的同相供电，和牵引网馈线的无功动态补偿，以及牵引网的低次谐波滤波。

[0027] 本实施例的工作过程为：首先，牵引变压器的第二供电臂4上的交流电压，通过第二隔离变压器2进行电气隔离与降压，然后通过同相供电变流器将经过第二隔离变压器2电气隔离与降压后的交流电压变换为直流电压，然后同相供电变流器再将该直流电压，逆变为与第一隔离变压器1相连的牵引变压器的第一供电臂3上的交流电压，从而实现了牵引变压器的第一供电臂3 和第二供电臂4上的电压幅值和相位完全一致，进而实现了牵引变压器的同相输出；此外由于经过同相供电变流器转移的能量可以根据负载和控制算法进行随意调节，则同相供电变流器可将牵引变压器次边的第一供电臂3和第二供电臂4上的电流调节为完全一致，由于牵引变压器次边的电流完全一致，则牵引变压器原边的三相电流也将处于完全平衡状态，进而实现了牵引变压器原边的三相平衡；其次，通过同相供电变流器控制隔离变压器原边的电压与电流之间的相位差，可以实现牵引网的动态无功补偿，同时通过同相供电变流器可对牵引网中的低次谐波进行滤除。

[0028] 由于在实际运用中，当高次谐波相对较多的交流机车运行时，可能出现由于高次谐波而损害有关设备的风险，因此本发明另一实施例还公开了一种基于同相供电的牵引供电系统，如图2所示，包括：

[0029] 原边与公共电网相连的牵引变压器；

[0030] 原边分别与牵引变压器第一供电臂3和牵引供电系统的回流线201连接的第一隔离变压器1；

[0031] 原边分别与牵引变压器第二供电臂4和牵引供电系统的回流线201连接的第二隔离变压器2；

[0032] 分别与第一隔离变压器1和第二隔离变压器2次边相连的变流器； [0033] 并联在第一隔离变压器1原边的第一高通滤波器5；和

[0034] 并联在第二隔离变压器2原边的第二高通滤波器6。

[0035] 优选地，所述变流器为同时具备基波有功、基波无功和低次谐波补偿控制功能的同相供电变流器。

[0036] 由于增加了第一高通滤波器5和第二高通滤波器6，可对牵引网中的高次谐波进行滤除，避免了由于高次谐波而损害有关设备的风险。

[0037] 在整个牵引网供电系统中，谐波的全频带分为两个部分，频带在2-11次的谐波为低次谐波，11次以上的为高次谐波，低次谐波通过同相供电变流器进行滤除，高次谐波通过高通滤波器进行滤除，从而实现了牵引网供电系统全频带谐波的综合治理。 [0038] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0039] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。