[发明专利]一种直流牵引变电所再生电能利用试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通供电技术领域，特别涉及地铁和其它城市轨道交通的直流牵引变电所的再生电能的利用与试验技术。

背景技术

随着以IGBT为代表的现代电力电子器件制造与控制技术的发展，电机交流调速技术和再生制动技术在城市轨道供电系统中得到了普遍应用，其中直流牵引变电所采用12脉波/24脉波不可控二极管整流，当列车再生制动的电能不能完全被邻近处于牵引工况的列车吸收时，剩余电能如何很好利用成为了一个亟待解决的课题。目前，在直流牵引变电所中，列车再生制动的电能利用方式有两种：一种是反馈型，一种是储能型。前者通过逆变装置把列车再生的直流电能转换(逆变)成交流电能反馈到三相交流电网，后者通过储能装置吸收再生的直流电能，并在需要时释放存储的电能。然而，要在实际直流牵引变电所全面展现典型工况并考核逆变装置或储能装置的性能是非常困难的，甚至是做不到的，同时，逆变装置或储能装置故障还可能引起供电事故，影响正常运行。因此，本申请将提供一种直流牵引变电所再生电能利用试验系统来全面模拟牵引变电所的典型工况并考核逆变装置和储能装置等再生电能利用方式及其性能。

发明内容

本发明的目的就是提供一种直流牵引变电所再生电能利用试验系统，它能有效地解决再生电能的利用问题，并考核再生电能利用方式及其性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种直流牵引变电所再生电能利用试验系统，包括电源调压变压器TA、三相交流母线B_AC、直流母线B_DC、三相高压交流开关K、三相低压交流开关K_A、直流开关K_D。电源调压变压器TA采用Yd接线，其原边设三相高压交流开关K，其次边连接到三相交流母线B_AC；变压器TR和二极管整流器RU在交流侧串联构成整流机组；变压器TR和IGBT交直变流单元ADR在交流侧串联构成可逆负荷机组；变压器TR和IGBT直交变流单元ADI在交流侧串联构成逆变机组，双向直直变换器DD和储能单元SE串联构成储能机组；整流机组、可逆负荷机组和逆变机组的变压器TR原边分别通过三相低压交流开关K_A连接到三相交流母线B_AC，整流机组的二极管整流器RU、可逆负荷机组的交直变流单元ADR、逆变机组的直交变流单元ADI、双向直直变换器DD直流侧的一端通过直流开关K_D及其直流电流传感器CT连接到直流母线B_DC，而直流侧的另一端通过接地线E接地；逆变机组和储能机组可相互替换；续流电阻R跨接于直流母线B_DC和地之间。续流电阻R应选择满足续流要求又满足直流电流测量精度要求的最大电阻值。

本发明的工作原理是：可逆负荷机组的IGBT交直变流单元ADR是双向可控的，通过控制IGBT可以模拟实际车辆牵引系统使可逆负荷机组在牵引工况与再生工况之间转换：牵引工况对应可逆负荷机组把直流电变换成交流电，俗称逆变，而再生工况对应可逆负荷机组把交流电变换成直流电，俗称整流。若可逆负荷机组处于再生工况，将使直流母线B_DC电压升高，当母线电压高于整流机组空载电压时，整流机组关断，其直流电流＝0，则令逆变机组工作，形成可逆负荷机组到逆变机组的主通路，把可逆负荷机组再生的直流电能转换成交流电能反馈到交流母线B_AC，或者，令储能机组充电，把可逆负荷机组再生的直流电能存储到储能机组的储能单元SE中；若可逆负荷机组处于牵引工况，整流机组工作，其直流电流＞0，则令逆变机组停止工作，或者，令储能机组释放存储在其储能单元SE中的直流电能并与整流机组一起向可逆负荷机组供电。

电源调压变压器TA具有调压功能，可以模拟三相交流电源引起的直流母线电压波动情形及其对试验的影响。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明可以大容量模拟直流牵引变电所的牵引和再生典型工况，全面考核逆变机组和储能机组性能及其控制性能。

二、本发明可以取代现场试验，降低现场试验风险，减少试验费用。

三、本发明技术先进、可靠，易于实施。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的用于储能机组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。如图1所示，一种直流牵引变电所再生电能利用试验系统，包括电源调压变压器TA、三相交流母线B_AC、直流母线B_DC、整流机组、可逆负荷机组、逆变机组、续流电阻R、直流电流传感器CT及三相高压交流开关K、三相低压交流开关K_A、直流开关K_D等元件；电源调压变压器TA采用Yd接线，其原边设三相高压交流开关K，其次边连接到三相交流母线B_AC；整流机组由变压器TR和二极管整流器RU组成；可逆负荷机组由变压器TR和IGBT交直变流单元ADR组成；逆变机组由变压器TR和IGBT直交变流单元ADI组成；整流机组、可逆负荷机组和逆变机组的变压器TR原边分别通过三相低压交流开关K_A连接到三相交流母线B_AC，整流机组的二极管整流器RU、可逆负荷机组的交直变流单元ADR、逆变机组的直交变流单元ADI直流侧的一端通过直流开关K_D及其直流电流传感器CT连接到直流母线B_DC，而直流侧的另一端经接地线E接地，整流机组、可逆负荷机组和逆变机组形成并联体，其中整流机组的直流电流传感器记为CT1，可逆负荷机组的直流电流传感器记为CT2，逆变机组的直流电流传感器记为CT3；续流电阻R跨接于直流母线B_DC和地之间。若可逆负荷机组处于再生工况，将使直流母线B_DC电压升高，当母线电压高于整流机组空载电压时，整流机组关断，其直流电流＝0，则令逆变机组工作，形成可逆负荷机组到逆变机组的主通路，把可逆负荷机组再生的直流电能转换成交流电能反馈到交流母线B_AC；若可逆负荷机组处于牵引工况，整流机组工作，其直流电流＞0，则令逆变机组停止工作。图2所示的是本发明用于储能机组的结构示意图。一种直流牵引变电所再生电能利用试验系统，包括电源调压变压器TA、三相交流母线B_AC、直流母线B_DC、整流机组、可逆负荷机组、储能机组、续流电阻R、直流电流传感器CT及三相高压交流开关K、三相低压交流开关K_A、直流开关K_D等元件；电源调压变压器TA采用Yd接线，其原边设三相高压交流开关K，其次边连接到三相交流母线B_AC；整流机组由变压器TR和二极管整流器RU组成；可逆负荷机组由变压器TR和IGBT交直变流单元ADR组成；储能机组由双向直直变换器DD和储能单元SE组成；整流机组、可逆负荷机组的变压器TR原边分别通过三相低压交流开关K_A连接到三相交流母线B_AC，整流机组的二极管整流器RU、可逆负荷机组的交直变流单元ADR、双向直直变换器DD直流侧的一端通过直流开关K_D及其直流电流传感器CT连接到直流母线B_DC，而直流侧的另一端经接地线E接地，其中整流机组的直流电流传感器记为CT1，可逆负荷机组的直流电流传感器记为CT2，储能机组的直流电流传感器记为CT3；续流电阻R跨接于直流母线B_AC和地之间。若可逆负荷机组处于再生工况，将使直流母线B_DC电压升高，当母线电压高于整流机组空载电压时，整流机组关断，其直流电流＝0，则令储能机组充电，把可逆负荷机组再生的直流电能存储到储能机组的储能单元SE中；若可逆负荷机组处于牵引工况，整流机组工作，其直流电流＞0，则令储能机组放电，释放存储在储能单元SE中的直流电能并与整流机组一起向可逆负荷机组供电。