[发明专利]同相供电装置、贯通式同相供电构造、系统及控制方法

说明书

本发明提供一种同相供电装置，包括单相分裂多绕组变压器和三组变流模块，所述单相分裂多绕组变压器包括单相原边绕组和多个单相副边绕组，每组变流模块包括n个背靠背H桥单元，每组变流模块中的n个背靠背H桥单元的整流侧端口级联，每个背靠背H桥单元的牵引侧端口分别与所述单相分裂多绕组变压器的单相副边绕组对应连接，其中，三组变流模块级联后的整流侧端口采用Y形连接或△形连接并作为所述同相供电装置的三相输入端，所述单相分裂多绕组变压器的单相原边绕组作为所述同相供电装置的单相输出端，其中，n≥1。本发明能实现铁路全线同相供电贯通而无需分相，保证机车的高速、重载运行。

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路供电技术领域,具体涉及一种同相供电装置、贯通式同相供电构造、系统及控制方法。

背景技术

交流牵引供电系统是将三相电网电压经牵引变压器降压后为牵引网供电，由于牵引负荷为单相负载，而电网为三相对称系统，负载不平衡会在三相系统中产生负序电流，为使电力系统三相尽可能平衡，接触网采用分段换相供电，接触网每隔几十公里会设置一个电分段区，电分段的存在会造成列车速度和牵引力的损失，给电气化铁路带来不利影响。

理论和实践表明采用同相供电技术可以在取消牵引变电所出口处电分相、消除供电瓶颈的同时，还能有效治理负序电流，达到以三相电压不平衡度(负序)限值为主的电能质量要求，有利于促进电力与铁路的和谐发展。但这种方案由于相邻变电所电压可能存在差异，仍需设置分区所电分相，如何解决分区所电分相问题是电气化铁路领域的研究热点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种同相供电装置、贯通式同相供电构造、系统及控制方法，能实现铁路全线同相供电贯通而无需分相，保证机车的高速、重载运行；同时，该系统能消除铁路牵引负荷对公用电网电能的负序、无功和谐波影响，充分利用制动能量。本发明通过以下技术手段实现：

本发明的第一方面在于提供一种同相供电装置，包括单相分裂多绕组变压器和三组变流模块，所述单相分裂多绕组变压器包括单相原边绕组和多个单相副边绕组，每组变流模块包括n个背靠背H桥单元，每组变流模块中的n个背靠背H桥单元的整流侧端口级联，每个背靠背H桥单元的牵引侧端口分别与所述单相分裂多绕组变压器的单相副边绕组对应连接，其中，三组变流模块级联后的整流侧端口采用Y形连接或△形连接并作为所述同相供电装置的三相输入端，所述单相分裂多绕组变压器的单相原边绕组作为所述同相供电装置的单相输出端，其中，n≥1。

进一步地，所述背靠背H桥单元的整流侧变流器为电流源变流器，逆变侧变流器为电压源或电流源变流器，所述整流侧变流器和逆变侧变流器之间并联有电容。

进一步地，所述电压源变流器的控制采用载波移相控制技术。

进一步地，所述背靠背H桥单元为两电平结构或三电平结构。

进一步地，所述单相分裂多绕组变压器的单相原边绕组并联有滤波电路。

进一步地，所述同相供电装置的三相输入端串联有三相输入电抗器。

进一步地，所述三相输入电抗器的每两相之间并联有滤波电路。

本发明的第二方面在于提供一种包括上述同相供电装置的贯通式同相供电构造，所述贯通式同相供电构造还包括牵引变压器，所述牵引变压器的三相原边绕组与三相电网连接，所述牵引变压器的三相副边绕组与所述同相供电装置的三相输入端连接，所述同相供电装置的单相输出端与接触网连接。

进一步地，所述同相供电装置的数量为t，t个同相供电装置相互并联，其中，t≥1。

本发明的第三方面在于提供一种包括上述贯通式同相供电构造的贯通式同相供电系统，所述贯通式同相供电构造的数量为m，其中，m≥2。

进一步地，两个所述贯通式同相供电构造之间的接触网上设置有分区所，所述分区所内设置有并联的电分段和开关。