[发明专利]可向电网回馈制动能量的磁浮牵引供电系统

说明书

技术领域：

本发明属于电动列车的供电，特别是关于一种可将列车制动能量向电网反馈的磁浮牵引供电系统。

背景技术：

目前处于示范运行中的高速磁浮列车的牵引供电系统使用的是由二极管不控整流器和晶闸管相控整流器构成的交流-直流变换装置和串接的逆变器。由于这种交流-直流变换装置和串联的逆变器组成的牵引供电系统在列车制动过程中，无法将再生的电能反馈到电网供其它使用，所以只能在列车上设置大功率的电阻器作为制动负载，将大量的再生电能由电阻器放电耗尽。用这种电阻器放电的方法来消除制动产生的能量的好处是简单易行，但是却将大量可利用的再生电能白白地消耗，这不仅是对能量资源的极大浪费，还因电阻放电产生的热量会对列车和供电系统其它部分正常工作造成不利的影响。

为改变制动能量白白耗费的缺陷，中国专利ZL200410024636.6提出了一种可将磁浮列车制动能量反馈电网的牵引供电系统，该牵引供电系统用四象限变流器(PWM整流器)替换传统的二极管不控整流器和晶闸管相控整流器串联的交流-直流变换装置。由于四象限变流器具有能量双向流动的能力，因此当列车在制动时，可以将制动能量产生的电能自行向电网回馈，不仅可以降低电网的电量的消耗量，提高电网运行效率，还可以消除列车制动热量造成的危害。但是同样容量的四象限变流器的价格远高于由二极管不控整流器和晶闸管相控整流器组成的交流-直流变换装置。因此，用同容量的四象限变流器替换现有磁浮列车牵引供电系统中的由二极管不控整流器和晶闸管相控整流器串联成的 交流-直流变换装置投资较高。

发明内容：

磁浮交通系统中，处于制动状态的列车的制动能量小于牵引状态的牵引能量，或者由同一变电站供电的几辆高速磁浮列车的牵引变流装置可共一直流母线，这样其制动能量可以主要被其它处于牵引状态的列车所吸收，所以实际回馈到电网上的制动能量的容量不会很大，因此可以用小容量价格低廉的四象限变流器专门回馈制动能量，而保持原二极管不控整流器和晶闸管相控整流器串联的交流-直流变换装置提供牵引能量。为实现这一设想，则必需解决四象限变流器的容量大小，以及四象限变流器和原有交流-直流变换装置的连接和控制的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种可向电网回馈制动能量的磁浮牵引供电系统，包含由原二极管不控整流器和晶闸管相控整流器串联的交流-直流变换装置、小容量的三相四象限变流器，其特征在于：该小容量的四象限变流器的容量为交流-直流变换装置容量的1/2以下；该四象限变流器的交流端通过变压器分别与电网及交流-直流变换装置的交流端连接，其直流端与该交流-直流变换装置的直流端连接；设置有由电压传感器、电流传感器和单片机或数字信号处理器组成的控制装置，该单片机或数字信号处理器将由电压传感器获得的交流-直流变换装置的直流母线电压信息和由电流传感器获得的三相四象变流器的输入电流信息经计算处理后按下述程序控制三相四象限变流器：

1.检测交流-直流变换装置交流侧电流；

2.判别交流-直流变换装置直流母线电压，若小于预设值返回上一程序；

3.若直流母线电压大于预设值，启动四象限变流器进入逆变状态；

4.检测四象限变流器输入功率；

5.判别该输入功率，若该功率为负返回上一程序；

6.若该输入功率为正，关闭四象限变流器；

7.返回程序1。

由于现有交流-直流换流装置的磁浮牵引供电系统直流侧电压较高，考虑目前全控器件的耐压水平，该四象限变流器为串联二重化的四象限变流器，不仅降低了四象限变流器中各个开关管承受的电压，只有直流母线电压的一半，而且可以改善交流端电流的谐波含量。

本发明具有下列的有益效果：

1.可将磁浮列车制动时的制动能量反馈电网，实现再生能量的充分利用，既达到节能目的，又有良好的经济效益和社会效益。

2.本发明对原有的磁浮牵引供电系统，在结构和电路连接上未有任何改动，仅增加了小容量的四象限变流器和控制器，就可实行制动能量的回收，从而简化了整个设备的改造过程。

3.采用串联二重化的四象限变流器可降低其功率开关管的受载电压，延长了器材的使用寿命，又保证了设备运行的安全性和可靠性。

4.串联二重化的四象限变流器可改善交流端的电流谐波含量，降低四限象变流器输入电流的总谐波畸变率。

附图说明：

图1是应用本发明的长大干线的磁浮列车牵引供电结构图。

图2是本发明的磁浮列车牵引供电系统。

图3是控制器的控制程序。