[发明专利]一种柔性供电装置及交流牵引供电系统

说明书

本发明公开了柔性供电装置及交流牵引供电系统，装置包括第一变压器、背靠背变流器、第二变压器，背靠背变流器的输入端与第一变压器相连，背靠背变流器的输出端与第二变压器相连，其特征在于，还包括：变流器、第三变压器和变压器绕组，其中，变流器的直流侧并联于背靠背变流器中第一变流器和第二变流器的直流侧；变流器的交流侧与第三变压器的副边线圈相连；第三变压器的原边线圈的输出端接地，输入端与变压器绕组串联后接入中性段；可以实现列车不断电通过电分相，还利用跨接在两个供电臂之间的背靠背变流器实现铁路功率调节器RPC的功能，使系统处于不断电柔性过分相工况的时间较短，大部分时间工作于RPC工况，极大提升了系统的功能。

技术领域

本发明涉及电力机车技术领域，特别涉及一种柔性供电装置及交流牵引供电系统。

背景技术

交流牵引供电系统为了减小注入电力系统的负序电流，采取分段受流、轮换相序的接入方式，因而存在电分相。列车在通过电分相时，无论采用国内外现有的人工切换、柱上自动开关切换、地面自动开关切换，还是机车自动断电切换等国内外现有的方案，都会使列车经历一个时间大于100ms的供电死区，且断电-复电过程易出现系统过电压与过电流，同时供电死区的存在还会造成列车速度损失。

为解决以上问题，目前一种做法是基于背靠背变流器实现无电区的接触网带电，随着列车进入与驶出该段无电区期间，其电压相位逐渐由前一段带电区幅值/相位渐变为后一段带电区的幅值/相位，实现电分相区间两端的柔性过渡。即现有技术中为实现列车柔性通过电分相，都是基于电力电子器件的背靠背变流器接入分相无电区并输出电压幅值与相位可控的电压，以实现电分相两端电压的幅值/相角的柔性过渡，从而实现列车不断电柔性通过电分相，如图1所示。但是该技术有以下缺点：列车功率可高达20MVA以上，该功率必须由背靠背变流器全部承担，由此变流器成本的大幅上升，同时装置可靠性也会降低。

因此，如何克服调频调幅系统变流器容量偏大以及功能单一的制约，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性供电装置及交流牵引供电系统，能够在降低变流器容量的同时，实现多功能综合为一体，从而极大提升系统的经济可行性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性供电装置，应用于交流牵引供电系统，包括第一变压器、背靠背变流器、第二变压器，所述背靠背变流器的输入端与所述第一变压器相连，所述背靠背变流器的输出端与所述第二变压器相连，还包括：变流器、第三变压器和变压器绕组，其中，

所述变流器的直流侧并联于所述背靠背变流器中第一变流器和第二变流器的直流侧；所述变流器的交流侧与所述第三变压器的副边线圈相连；

所述第三变压器的原边线圈的输出端接地，输入端与变压器绕组串联后接入中性段。

可选的，当所述柔性供电装置用于变电所时，所述第三变压器的原边线圈的输入端串联两个变压器绕组后接入中性段。

可选的，当所述柔性供电装置用于分区所时，所述第三变压器的原边线圈的输入端串联一个变压器绕组后接入中性段。

可选的，所述背靠背变流器包括第一变流器、稳压电容和第二变流器；其中，

所述第一变流器的交流侧作为所述背靠背变流器的输入端，所述第一变流器的直流侧与所述稳压电容并联后与所述第二变流器的直流侧连接，所述第二变流器的交流侧作为所述背靠背变流器的输出端。

可选的，所述背靠背变流器还包括滤波器，其中：

所述稳压电容与所述滤波器并联后再与所述第二变流器的直流侧连接。

可选的，所述滤波器为LC滤波器。

可选的，所述背靠背变流器为基于两电平、三电平、H桥级联、MMC中任一型式的背靠背变流器。