[发明专利]基于单相多绕组牵引变压器的多流制牵引供电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道牵引供电系统领域，特别涉及一种基于单相多绕组牵引变压器的多流制牵引供电系统及方法。

背景技术

今年来，随着我国电气化铁道技术不断向高速和重载方向发展，我国的电气化铁道技术的进步已得到世界各国的广泛关注。特别是我国的高铁技术的进步和发展。中国南车和中国北车目前是我国电力机车的主要生产制造商，各自研发的高性能、高速的电力机车已完全能满足国内市场的需求。但我国生产的电力机车仅供国内高速铁路发展的需求，必将严重限制了企业的健康、快速发展。因此，我国的电力机车技术还需要不断拓展国际市场，使我国的电力机车快速跑入世界轨道。

目前，我国电力机车的供电制式主要为25kV/50Hz的交流牵引供电系统；因此，长期以来我国研制的高速和重载电力机车主要适用于交流供电制式条件下。但在拓展国际市场的过程中发现：由于不同国家因发展过程的不同、供电电压和频率不同、传统供电模式依旧存在等多种原因，造成了不同国家电力机车的牵引供电制式存在较大差异。例如：南非牵引供电系统同时采用25kV/50Hz交流和3kV直流两种牵引供电制式；而在欧洲，电力机车的牵引供电制式更为复杂，意大利和比利时采用3kV直流牵引供电系统，法国和德国采用25kV/50Hz牵引供电系统，瑞士采用15kV/16.7Hz牵引供电系统，欧洲大陆电力机车的供电制式多样复杂。今年来，我国高速铁路的飞速发展也吸引了东南亚各国的广泛关注。特点是今年我国国家主席和总理对东南亚各国的友好访问，对推动泛亚铁路的建设起来了积极的作用。而东南亚国家，如越南、泰国、马来西亚等国由于过去长期以来对铁路发展重视不足，电气化铁道的发展严重滞后，仍有部分国家的牵引供电系统仍采用1.5kV直流牵引供电系统，而马来西亚采用25kV/50Hz牵引供电系统。

同时，随着我国城市轨道交流的迅猛发展，特别是城市地铁的快速发展，电力牵引以其高效、快捷、节能的特点正在广泛地应用于城市轨道交流领域，从单一线路到多条线路和，从城市内部到城际之间，从单一的地铁系统到地下-地面-高架相结合的多元化牵引系统。由于我国铁路电力机车牵引供电系统与城市轨道交流车辆牵引供电系统大都采用各自独立的供电制式，电压等级和电流制均不同：电力机车采用25kV/50Hz牵引供电，城市轨道交流车辆采用1.5kV直流供电制式，因此，研制适用于不同供电制式的电力机车牵引变压器和牵引供电系统能够降低电力机车牵引与城轨交流牵引综合变电站的投资成本，对实现电力机车和城市轨道车辆功能复用具有重要意义。

为了满足多种牵引供电制式下，电力机车跨国或跨区域的轨道客运和货运的需求，跨国或跨区域电力机车必须能够满足在多种牵引供电制式下工作。由于受到电力机车车载牵引供电系统安装空间、重量及成本的限制，在同辆电力机车是不可能采用独立的车载牵引供电系统。

因此，研制多流制电力机车牵引供电系统对推动我国铁路牵引供电系统与城市轨道交流车辆牵引供电系统的融合、电力机车供电制式的多元化及向国际市场推广我国的高铁技术具有重要的工程和理论价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供基于单相多绕组牵引变压器的多流制牵引供电系统及方法。

一种基于单相多绕组牵引变压器的多流制牵引供电系统，包括单相多绕组电力机车牵引变压器1、牵引电机7、DC/AC逆变器6、直流稳压电容5、整流器4、受电弓2、牵引供电接触网3及轮轨8，所述受电弓2连接于牵引供电接触网3上，所述牵引电机7连接于所述DC/AC逆变器6的输出端，所述单相多绕组电力机车牵引变压器1的一次侧绕组和二次绕组分别为高压绕组和牵引绕组，所述直流稳压电容的两端A点和B点并联于DC/AC逆变器6的两个输入端之间，所述高压绕组的首端GA与受电弓之间设有第一连接单元9，所述高压绕组的尾端GB与轮轨之间设有第二连接单元10，所述牵引绕组的首端QA与整流器的一个输入端之间设有第三连接单元17，所述牵引绕组的尾端QB与整流器的另一个输入端之间设有第四连接单元18，所述牵引绕组的首端QA与受电弓之间设有第五连接单元16，所述直流稳压电容的一端B点与轮轨之间设有第六连接单元19，所述直流稳压电容的一端A点与牵引绕组的尾端QB之间设有第七连接单元20；

所述牵引绕组为两级结构，包括第一级牵引绕组和第二级牵引绕组，所述第一级牵引绕组与第二级牵引绕组串联时，以第一级牵引绕组的首端和第二级牵引绕组的尾端分别作为牵引绕组的首端和尾端；