[发明专利]一种电气化铁路同相供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路的同相供电领域。

背景技术

电气化铁路的电能是由电力牵引供电系统提供的。电力牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网。牵引变电所将高压电降压为27.5kV或55kV后，通过牵引网向电力机车供电。采用同相供电的方式，可以避免换相供电造成的电分相环节，降低故障率，进一步提高电力机车速度。

由于电力机车是大功率单相整流牵引负荷，运行中产生的负序电流、谐波，以及冲击性负荷引起的系统电压波动和低功率因数，都给电网和电气化铁路本身造成不利影响。为了解决上述问题，中国专利ZL200920104842.6介绍了一种电气化铁路功率补偿器，该补偿器采用了链式静止同步补偿的技术，该专利公布的技术内容包括：一个单相多绕组变压器的原边接到电气化铁路的一供电臂，每个副边绕组分别接一个后端具有静止同步补偿器结构的交直交电路，各静止同步补偿器的输出端串联起来接在一个单相单绕组变压器的副边绕组上，该单相变压器的原边接另一供电臂。

采用上述补偿器的问题在于：

1、 采用链式静止同步补偿的方式，如果一个静止同步环节（上述交直交电路）出现问题，就可能导致整个系统不能工作；

2、 整个系统两侧的能量交换都是通过单个变压器进行，需采用大功率变压器，大功率变压器带来设计、制造、调试、维护、绝缘等一系列问题；

3、 系统的扩展性差，对于不同的电压和功率，必须重新设计。

发明内容

本发明的目的是解决同相供电中，采用链式静止同步补偿方式带来的系统稳定性、扩展性差、需采用大功率变压器而增加设计维护难度的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电气化铁路同相供电装置，该装置包括至少一个同相供电单元，每个同相供电单元均并接在输入供电臂和输出供电臂之间；同相供电单元包括：完全相同的输入变压器和输出变压器，原边分别接在输入供电臂和输出供电臂上，副边有两个以上绕组；两变压器每对副边绕组之间均接有一个背靠背交直交电路，该电路的整流侧接输入变压器对应的副边绕组，逆变侧接输出变压器对应的副边绕组；一个同相供电单元的各背靠背交直交电路的直流侧公用一个支撑电容；各同相供电单元的支撑电容通过其两端的隔离刀闸并联。

由于采用了同相供电单元模块化的设计，单个同相供电单元的故障不会影响整个装置的运行，提高了系统的稳定性；并且对于不同的电压和功率的场合，只需增加或减少所述同相供电单元的模块，增加了装置的扩展性；每个同相供电单元都有自己的输入输出变压器，采用了多个小功率变压器替代单个大功率变压器，降低了对变压器设计、制造、维护难度和绝缘要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是同相供电单元电路图；

图3是单组变流器电路拓扑；

图5是实施例1的电路拓扑；

图4是实施例2的电路拓扑。

具体实施方式

如图1，每个同相供电单元1均接在输入供电臂M和输出供电臂N之间。如图2，同相供电单元1包括：完全相同的输入变压器2和输出变压器5，原边分别接在输入供电臂M和输出供电臂N上，副边有两个以上绕组；两变压器每对副边绕组之间均接有一个背靠背交直交电路，整流侧接输入变压器2对应的副边绕组，逆变侧接输出变压器5对应的副边绕组，整流变流器3、支撑电容C和逆变变流器4顺序连接，一个同相供电单元1的所有背靠背交直交电路共用一个支撑电容C，该支撑电容C与整流变流器3的输出端、逆变变流器4的输入端并联。如图3，整流变流器3和逆变变流器4拓扑结构相同，包括至少两个并联的H桥电路6，串接在其交流侧的限流电抗（L1-L6），直流侧串联电抗（L7，L8）。

实施例1

实施例1的主电路如图5所示，假设同相供电装置的额定电压为27.5kV，额定容量为10MVA。电气化铁路同相供电装置主电路由四个同相供电单元组成。其中每个同相供电单元由两台27.5kV双绕组隔离变压器（2，5）、支撑电容C、两组整流变流器3和两组逆变变流器4构成；单个同相供电单元如上所述。整套装置共有八台27.5kV双绕组隔离变压器、八组整流变流器3、四个支撑电容器C、八组逆变变流器4。