[实用新型]一种模块化DC1500V混合式牵引供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种供电变流装置，是指用于轨道交通车辆牵引供电及其它交直流变换应用的模块化混合式牵引供电装置。

背景技术

城市轨道交通领域是目前国家大力发展的关系国计民生的重要行业，牵引供电为城市轨道交通提供电能，是这个领域的一个至关重要的环节。目前，城市轨道交通主要采用750V和1500V直流供电制式。一般采用12脉波或24脉波二极管整流，这种二极管整流器沿用至今已经有几十年历史，它的最大优点是装置结构简单、性能可靠，但是它的一些不足之处也日益突显：它存在着直流电压不可控、电压波动大、对电网的谐波污染大等缺点。此外，城轨列车具有特殊的运行工况：

(1)频繁的快速起动和快速制动，在快速启动时，需要的牵引功率大，由二极管整流得到的直流电压会迅速跌落；

(2)在再生制动时，列车再生制动能量只能回馈到直流电网侧，造成直流电压波动，同时将回馈能量用制动电阻消耗掉是一种极大浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有的供电装置的直流电压不稳定、谐波污染大，反馈能量不能再利用，提出一种模块化直流1500V混合式牵引供电装置。

本实用新型的技术方案是：一种模块化混合式牵引供电装置，包括二极管整流机组(1)和PWM整流机组(3)。二极管整流机组和PWM整流机组在交流侧和直流侧相连，构成并联关系。二极管整流机组由四个二极管整流模块并联构成，PWM整流机组由四个PWM整流模块并联构成。

所述的二极管整流模块采用24脉波二极管整流机组，其包括2台整流变压器和4个二极管整流器单元，上述两台整流变压器为三绕组的移相式整流变压器，并采用延边三角形接法。上述二极管整流器单元电路结构为三相桥式不控整流电路。

所述PWM整流模块中变压器有一个原边绕组，一个或两个副边绕组和两个PWM整流器单元。变压器只有一个副边绕组时各PWM整流器单元的交流侧直接连在该副边上，变压器有两个副边绕组时各PWM整流器单元交流侧分别连接到一个副边绕组上。上述两个PWM整流器单元在直流输出侧采用串联结构，每个模块的输出电压为750V，PWM整流模块对外的输出电压为1500V。

所述PWM整流机组中PWM整流器单元主电路采用两电平或三电平拓扑。

本实用新型的效果是：

1.车辆牵引所需功率主要由24脉波二极管整流机组提供，当所需牵引功率迅速增大时，PWM整流机组输出功率进行补充，防止直流电压跌落；

2.车辆制动能量能够通过PWM整流机组回馈交流电网，抑制直流电压升高，节约能量；

3.PWM整流机组采用750VPWM模块串联的形式，降低了各个期间的耐压指标，降低了成本，模块化的拓扑结构便于维修和改造。

4.PWM整流机组具有谐波无功补偿功能，以减小二极管整流机组注入交流电网谐波和无功；

5.PWM整流机组自动在不同工况间切换，确保了直流电压只在较小范围波动。

附图说明

图1为本实用新型模块化混合式供电装置电路框图；

图2为24脉波二极管整流模块电路框图；

图3为三绕组变压器PWM整流模块电路框图；

图4为二电平PWM整流单元主电路框图；

图5为二绕组变压PWM整流模块电路框图；

图6为三电平PWM整流单元主电路框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

实施例一

图1中，本实施例直流输出电压额定值为1500V，整个供电装置由一个24脉波二极管整流机组1和一个PWM整流机组3组成。二极管整流机组1和PWM整流机组3在交流侧和直流侧相连，构成并联关系。二极管整流机组1由四个二极管整流模块2并联构成，PWM整流机组3由四个PWM整流模块4并联构成。

图2是本实施例中24脉波二极管整流模块的电路图，其包括2台三绕组整流变压器：整流变压器#1和整流变压器#2。以及4个二极管整流器单元：二极管整流器单元#1、二极管整流器单元#2、二极管整流器单元#3和二极管整流器单元#4。

该三绕组整流变压器采用环氧树脂浇注干式变压器。变压器连接方式均采用Dy11d0，为了实现24脉波整流输出，两个变压器原边采用延边三角形接法。