[发明专利]兼顾铁路电力供电和牵引能量回收的净化电源

说明书

本发明涉及兼顾铁路电力供电和牵引能量回收的净化电源，其主电路包括铁路电力供电模块M1、牵引能量双向控制模块M2和能量释放模块M3；铁路电力供电模块M1将牵引电压转换为适合铁路电力供电使用的10kV电压；牵引能量双向控制模块M2回收制动能量，并将存储的能量同时释放到牵引侧和功率单元；能量释放模块M3将存储的能量释放到铁路电力侧。本发明各个模块可以实现由铁路牵引向铁路电力供电，回收和释放牵引侧的制动能量，向铁路电力释放制动能量的功能，整体方案丰富了铁路净化电源的功能，且结构简单、巧妙，易于实现，实现成本低，同时有利于拓展和普及应用。

技术领域

本发明属于电气化铁路电力供电技术领域，具体涉及一种兼顾铁路电力供电和牵引能量回收的净化电源。

背景技术

随着电气化铁路在世界范围内的不断增多，其铁路电力所需的电源数量也会越来越多。通常铁路电力电源由公用电网的10kV进行供电，但是在部分地区常常无法获取足够的铁路电力电源。如新疆、西藏、内蒙、青海、宁夏等地，周围荒芜人烟，缺乏电力保障。另一方面，即使在常规地区，周围有足够的电源可用时，由于人口的稠密、经济的发达，地价寸土寸金，铁路电力电源建设过程中的走廊空间，常常涉及到征地、拆迁、民政、安管等一系列复杂难以解决的问题，甚至投资成为天文数字。而净化电源技术是解决上述问题的理想解决方案，净化电源直接从电气化铁路牵引侧获取能量，利用电力电子技术将牵引电源转换为铁路电力10kV电源，不但满足了铁路电力设计规范对电源数量的要求，同时大大降低了相关电力建设、投资、运维成本，大大提高了铁路运营的经济性。

此外，由于电气化铁路的机车具有牵引功率大，机车制动过程中产生了很大的返送功率，导致牵引电压抬升，降低了牵引侧的电能质量。由于机车制动产生的返送功率属于单相功率，导致牵引主变高压侧负序电流增大，也降低了电力系统的可靠性。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种兼顾铁路电力供电和牵引能量回收的净化电源，实现从牵引侧向铁路电力10kV进行供电的电能变换，净化牵引侧存在的谐波、电压波动等电能质量问题向10kV的渗透，同时通过牵引能量双向控制模块和能量释放模块将机车制动过程产生返送功率进行部分或全部吸收，降低返送造成的电压抬升，并在机车牵引时送还接触网或者释放到铁路电力。

本发明所采用的技术方案为：

兼顾铁路电力供电和牵引能量回收的净化电源，其特征在于：

其主电路包括铁路电力供电模块M1、牵引能量双向控制模块M2和能量释放模块M3；

铁路电力供电模块M1将牵引电压转换为适合铁路电力供电使用的10kV电压；

牵引能量双向控制模块M2回收制动能量，并将存储的能量同时释放到牵引侧和功率单元；

能量释放模块M3将存储的能量释放到铁路电力侧。

铁路电力供电模块M1由多重化整流变压器T1的高压线圈W5、低压侧多级线圈W1、AC-DC-AC型功率单元U、LC滤波单元F1、输入分裂型变压器T2的供电用分裂线圈W3、输出线圈W6组成；

多重化整流变压器T1的多级线圈输出端接入AC-DC-AC型功率单元U，AC-DC-AC型功率单元U的输出端级联成三相星型多电平变换桥，三相星型多电平变换桥的输出端接入LC滤波单元F1，LC滤波单元F1的输出端接入输入分裂型变压器T2的供电用分裂线圈W3。

牵引能量双向控制模块M2由多重化整流变压器T1的能量识别绕组W2、大电流充放电单元U1和大容量储能电容SC组成；

能量识别绕组W2的输出端接入大电流充放电单元U1，大电流充放电单元U1直流侧接入大容量储能电容SC。

能量释放模块M3由三相全控逆变桥U2、逆变滤波器F2、输入分裂型变压器T2的能量释放用分裂线圈W4构成；