[发明专利]一种多功能混合型牵引供电系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及到机车牵引供电技术领域，特指一种多功能的混合型牵引供电系统及控制方法。

背景技术

目前，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：铁路电力机车采用交流25kV/50Hz供电，而地铁、轻轨使用DC1500V(750V)供电。随着轨道交通的发展，地区铁路与城市轨道交通连接的问题已经出现；同时为了实现地区铁路、城市郊区铁路和城市轨道交通列车的跨线运行，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，在未来是可能出现的，尤其在干线铁路跑城轨机车。对于主机厂，同时生产交流车和直流车，混合型牵引供电系统可以很好的解决两种供电方式机车的试验电源问题。

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简单、操作简便、适用范围广、性能稳定可靠的多功能混合型牵引供电系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多功能混合型牵引供电系统，包括：

降压变压器，用来将三相降压；

换流器，连接于降压变压器二次侧，可用于交-直流电压转换、传输功率以及为交流系统提供一定无功功率支撑；

DC/DC变换器，并接至高压直流输电端，用于为城轨车辆运行提供电源；

高压断路器组包括第一断路器QF1、第二断路器QF2、第三断路器QF3和第四断路器QF4，第一断路器QF1设置于降压变压器与换流器之间，第二断路器QF2设置于牵引变压器低压侧与α供电臂之间，第三断路器QF3设置于牵引变压器低压侧与β供电臂之间，第四断路器QF4设置于两个交流电源系统之间；

隔离开关组包括第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2、第三隔离开关QS3、第四隔离开关QS4和第五隔离开关QS5；第一隔离开关QS1和第二隔离开关QS2设置于换流器与DC/DC变换器之间，第三隔离开关QS3设置于DC/DC变换器一个输出端与地之间，第四隔离开关QS4设置于DC/DC变换器另一个输出端与α供电臂之间，第五隔离开关QS5设置于DC/DC变换器另一个输出端与β供电臂之间。

作为本发明的进一步改进：所述换流器由三相构成，每相分为上下桥臂，各桥臂由n个相同功率模块和阀电抗器串联而成。

作为本发明的进一步改进：所述功率模块采用功率模块，所述功率模块包括呈并联连接的均压电阻R、支撑电容C及H型整流桥，H型整流桥包括四个单元，每个单元均包括一个IGBT开关管和一个二极管，二极管与所对应的IGBT开关管反向并联；上层控制系统通过控制各个单元中IGBT开关管的导通和关断，功率模块输出零或U_d或-U_d，其中U_d为支撑电容额定电压。

本发明进一步提供一种基于多功能混合型牵引供电系统的控制方法，实施直流牵引网供电模式，闭合第一断路器QF1，断开第二高压断路器QF2、第三断路器QF3、第四断路器QF4，闭合第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2、第三隔离开关QS3以及第四隔离开关QS4或第五隔离开关QS5，即构成了直流牵引网供电模式，其中QS4与QS5不能同时闭合；外部供电电源接入降压变压器的高压侧，降压变压器的二次侧接换流器，换流器三相直流并联输出，再经过DC/DC变换器后变换成适用于给城轨车辆供电的直流电源；若断开直流供电模式，即为牵引网原有交流供电方式。

本发明进一步提供一种基于多功能混合型牵引供电系统的控制方法，实施直流融冰电源模式，闭合第一断路器QF1，断开第二高压断路器QF2、第三断路器QF3、第四断路器QF4，闭合第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2，断开第三隔离开关QS3、第四隔离开关QS4、第五隔离开关QS5，从H桥换流器2与DC/DC变换器之间引出构成了直流融冰电源模式。

本发明进一步提供一种基于上述多功能混合型牵引供电系统的控制方法，实施静止无功发生器模式，断开第一断路器QF1，闭合高压断路器第二高压断路器QF2、第三断路器QF3、第四断路器QF，断开第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2、第三隔离开关QS3、第四隔离开关QS4和第五隔离开关QS5，构成了静止无功发生器模式。

与现有技术相比，本发明的优点在于：