[发明专利]一种直流牵引供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及机车牵引供电技术领域，尤其涉及在交流牵引供电系统中的一种直流牵引供电装置。

背景技术

目前，对于供电制式，欧洲铁路主要有4种，分别是交流15kV/16.7Hz、交流25kV/50Hz、直流1.5kV和直流3kV；而美国铁路采用的供电制式则主要有交流12.5kV/60Hz及25kV/60Hz；欧洲许多相邻的国家和地区之间也往往具有2～4种供电制式。随着多流制机车的发展，同时为了满足跨区域、跨国运输的要求，采用相对于完全统一的铁路网供电制式可以使工作量更小、费用更节省，也更切合实际。

在我国，由于电压等级和电流制的不同，铁路电力机车牵引供电系统和城市轨道交通车辆牵引供电系统采用各自独立的单制式供电，干线铁路（包括高速铁路）和城市轨道交通地铁、轻轨分开运行，两者均为交流传动，只是供电取能方式不同，其中干线铁路采用交流25kV/50Hz供电，而地铁、轻轨使用DC1500V（750V）供电。随着我国轨道交通的发展，地区铁路与城市轨道交通连接的问题已经出现，例如上海轨道交通11号线已经规划延伸到江苏省的昆山市，不排除今后与地区铁路连接；广东省也已经开始规划珠三角城际轨道交通与广州、深圳地铁的兼容问题。

为了实现地区铁路、城市郊区铁路和城市轨道交通列车的跨线运行，且不考虑电网容量，城轨机车、货运机车在有干线铁路和城市轨道的供电网内混跑在双流制供电下，这在未来是可能出现的，尤其在干线铁路跑城轨机车。而对于主机厂，若同时生产交流车和各电压等级的直流车，这些机车进行试验时如果既建交流线又建直流线则投资大。

综上所述，需要在不改变现有交流牵引供电网的结构下，解决现有牵引供电系统的单一供电制式问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构原理简单、适用范围广、节约成本及工程量、不改变现有交流牵引供电网的结构同时实现牵引系统的直流供电、能够解决输入电压高输出电流大的应用问题的一种直流牵引供电装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种直流牵引供电装置，包括依次连接的降压模块、交直流变换模块、分压模块和DC/DC电压转换模块；所述降压模块通过高压断路器接入三相供电电源，对三相电进行降压；所述交直流变换模块连接于降压模块低压侧，用于将降压后的交流电压转换为直流电压并进行功率传输；所述分压模块包括多个串联的分压单元，对交直流变换模块输出的直流电压进行串联分压；所述DC/DC电压转换模块包括多个并联的DC/DC电压转换单元，每个所述DC/DC电压转换单元并接在一个分压单元上，对分压单元输出的分压电压进行直流电压转换，各DC/DC电压转换单元将转换后电压并联输出至直流牵引供电系统。

作为本发明的进一步改进：所述交直流变换模块采用基于H桥结构的换流器，所述换流器包括三相，分别接入降压模块输出的三相交流侧，每相包括两个桥臂，每个桥臂由多个功率单元和一个阀电抗器串联构成。

作为本发明的进一步改进：所述功率单元包括呈并联连接的均压电阻R、支撑电容C及H型整流桥，所述H型整流桥包括四个整流单元，每个整流单元均包括一个IGBT开关管和一个二极管，所述二极管与所对应的IGBT开关管反向并联；通过控制各个整流单元中IGBT开关管的导通和关断，控制所述功率单元输出零、U_d或-U_d的电压，其中U_d为支撑电容C的额定电压。

作为本发明的进一步改进：每个所述分压单元采用分压电容，将交直流变换模块输出的直流电压等分为多个电压。

作为本发明的进一步改进：所述DC/DC转换单元包括依次连接的DC/AC变换器、隔离变压器以及AC/DC变换器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明在不改变现有交流牵引供电网的结构下，将三相交流电源经过降压、直流变换、分压、电压转换后并联输出适用于城轨系统供电的1500V或750V直流电，实现对牵引系统的直流供电，也可以应用于其他直流供电场合，适用范围广泛，解决主机厂的交直流试验线的统一问题，从而实现地铁和城轨铁路接轨时的双流制供电，且能够减少大量的重复建设，以避免巨大的资源浪费、有效节省投资成本及工程量。