[实用新型]一种电力机车牵引同相供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及轨道电力机车的牵引领域，具体涉及电力机车牵引同相供电装置。

背景技术

铁路电气化是促进铁路实现跨越式发展的关键，铁路电气化不仅是提高铁路运输能力、改进铁路运营的最有效途径，也是合理利用资源、保护生态环境的最佳选择。高速与重载运输采用电力牵引更具优势。

目前我国电气化铁路采用25KV单相工频交流制。单相供电具有结构简单、建设成本低、运行维护方便等诸多优点和较明显的经济效益，但也存在着许多亟待解决的问题，主要表现在：

1.系统三相严重不平衡

交流电气化铁道牵引负荷--电力机车为变化频繁的单相负荷，在电力系统中产生较大的负序电流，造成三相严重不平衡。不平衡程度与牵引负荷的大小和变电所主变压器接线形式有关。

2.谐波与无功问题

我国电气化铁道运行的交-直整流器电力机车是一种非线性、低功率因数负荷，将对牵引供电系统和电力系统注入各次谐波电流，成为一种谐波源。电力机车在不同工况下，牵引负荷电流相位角(相对于牵引网电压)的变化幅度较大，致使功率因数偏低。

3.在异相供电方式中，为求得对电力系统的平衡，牵引变电所采取三相进线换相连接措施，这就导致了27.5KV侧接触网电分相(分相绝缘器)环节的出现。而高速和重载运输则要求机车受电弓平滑连续受流，因此，这种电分相由于其机械、电气上的弱点，不仅成为速度和牵引力损失的主要原因，也是整个系统中最薄弱的环节之一。

为解决这些问题，同相供电装置研制工作得到了重视，国外已有同相16.7HZ、25HZ同相供电系统的应用，国内也有同相供电装置的研制工作，但由于相关技术还处于探索阶段，至实用还有一定的过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种简单易行的电力机车牵引同相供电装置，该装置基于动态有功调节、无功补偿，可实现电气化铁路接触网的联网运行，供电所联网并联运行后，供电电源容量扩大，使得机车供电电压稳定，保证机车的高速、重载运行；其动态有功调节及无功补偿消除了对电网的影响，无论对改造还是新建都是较佳的选择方案。

本实用新型采用以下技术方案来解决上述现有技术所存在的问题：电力机车牵引同相供电装置，其特征在于：包括设有第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组的降压变压器，与降压变压器第一次级绕组、第二次级绕组连接的牵引变压器，连接在降压变压器第三次级绕组与牵引变压器之间的、用于调节降压变压器输出电压相位与幅值的动态有功调节器，以及并联在牵引变压器输出端的滤波器、无功补偿器。其中动态有功调节器通过调整降压变压器输出电压的相位与幅值，使降压变压器的三段次级绕组输出功率一致，使降压变压器初级三相负荷达到平衡；牵引变压器的输出端并联LC滤波器及静态无功补偿器以消除部分谐波，补偿部分无功分量；牵引变压器通过所连接的动态无功补偿器，进一步补偿无功、消除部分谐波分量。

所述滤波器为LC滤波器为LC滤波器且设有至少一组；所述无功补偿器包括一组动态无功补偿器和至少一组静态无功补偿器；所述牵引变压器输出端设有至少一路输出电源，每一路输出电源均并联一组LC滤波器及一组静态无功补偿器。其中LC滤波器可根据常规电源运行测试谐波分量设置。

所述动态有功调节器为高压直流多电平串联拓扑的电压源型动态有功调节器；优选地包括一个整流器、一个储能元件和若干个相串联的逆变单元，其中整流器输入端与降压变压器的第三次级绕组连接，储能元件并联在整流器输出端，若干个相串联的逆变单元连接在储能元件的输出端，逆变单元串联输出端与牵引变压器的输入端耦合连接；所述降压变压器的第三次级绕组为单绕组结构。

所述动态有功调节器为公共直流母线多电平并联拓扑的电压源型动态有功调节器；优选地包括一个整流器、一个储能元件和若干个相并联的逆变单元，其中整流器输入端与降压变压器的第三次级绕组连接，储能元件并联在整流器输出端，若干个相并联的逆变单元连接在储能元件的输出端，逆变单元的输出端与牵引变压器的输入端耦合连接；所述降压变压器的第三次级绕组为单绕组结构。

所述动态有功调节器为多独立功率变换单元直接并联拓扑的电压源型动态有功调节器；优选地包括若干个整流器、若干个储能元件和若干个逆变单元，其中整流器输入端与降压变压器的第三次级绕组连接，储能元件并联在整流器输出端，逆变单元与储能元件一一对应连接，逆变单元的输出端与牵引变压器的输入端耦合连接；所述降压变压器的第三次级绕组为多绕组结构，每一绕组分别与一个整流器对应连接。