[发明专利]无交流电感节能型高压直流牵引供电变流装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压直流牵引供电变流装置及控制方法，特别是关于一种用于为城市轨道交通车辆供电的无交流电感节能型高压直流牵引供电变流装置及控制方法。

背景技术

目前，我国城市轨道交通牵引供电变流装置仍采用的是二极管整流器，供电电压为750V或1500V。这种供电方式已经沿用了数十年，它的最大优点是装置结构简单、技术也比较成熟，但是也存在一些问题：1、由于采用二极管整流器，能量只能单向流动，因此车辆制动产生的能量不能回馈电网，通常采用电阻消耗掉，这样会大大浪费能量。2、直流输出电压不可控，波动范围大，不利于车辆的安全可靠经济运行。3、接触网网压降大，供电站站间距离短，通常不超过3～4公里，造成所需供电站数量较多、建设投资大。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种供电电压稳定，结构简单，能延长供电距离、减少供电站数量，降低接触网损耗的无交流电感节能型高压直流牵引供电变流装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种无交流电感节能型高压直流牵引供电变流装置，其特征在于：它包括一台多绕组变压器和若干路变流单元，所述多绕组变压器由一个原边绕组和多个副边绕组组成，所述变流单元的路数与所述多绕组组变压器的副边绕组个数呈对应设置；所述多绕组变压器的原边绕组连接交流电网，所述多绕组变压器的每个副边绕组连接一个所述变流单元的输入端，各所述变流单元的输出端顺次串联实现高压直流输出。

每一路所述变流单元均包括一个交流断路器、一个PWM整流器单元、一个直流旁路开关和一个控制单元，所述交流断路器的输入端连接所述多绕组变压器的一个副边绕组，输出端连接所述PWM整流器单元的输入端，所述PWM整流器单元的两个输出端之间并联所述直流旁路开关后，与相邻的所述变流单元中的PWM整流器单元输出端串联，所述PWM整流器单元由所述控制单元控制其工作。

每个所述控制单元均由三个数据采集单元、一个电流内环控制单元、一个锁相单元、一个电压外环控制单元和一个脉冲产生单元构成；第一个所述数据采集单元将采集到的所述PWM整流器单元两相交流电流传输至所述电流内环控制单元，第二个所述数据采集单元将采集到的所述多绕组变压器原边绕组电压经所述锁相单元传输至所述电流内环控制单元，第三个所述数据采集单元将采集到的所述PWM整流器单元的直流电压传输至所述电压外环控制单元内；所述电压外环控制单元将接收到的直流电压和预先给定的直流电压相减并进行PI运算后，得到的电流值输入所述电流内环控制单元内；传输至所述电流内环控制单元内的各路电压、电流信号进行坐标变换及PI运算处理后，经所述脉冲产生单元转换成驱动脉动信号后，返回至所述PWM整流器单元实现对PWM整流器单元控制。

各所述PWM整流器单元均由功率器件和直流支撑电容组成，每个所述PWM整流器单元均采用两电平或三电平三相电压型PWM整流器主电路。

所述功率器件采用IGBT功率模块，所述直流支撑电容采用金属薄膜电容。