[发明专利]磁悬浮列车的供电系统、方法、存储介质和处理器

说明书

本申请公开了一种磁悬浮列车的供电系统、方法、存储介质和处理器。该系统包括：高压电网；中压直流电网；地面变流站；其中，所述高压电网通过变压器和变流器与所述中压直流电网联接；所述中压直流电网与所述地面变流站中的三端口模块化中压变流装置MMC变流器的第一端联接；直流母线与所述三端口MMC变流器的第二端联接；所述三端口MMC变流器的第三端与中压交流输出端联接，输出可变频变压的三相交流电，以对磁悬浮列车的长定子供电。通过本申请，解决了相关技术中磁悬浮列车供电系统的供电效果不佳的问题。

技术领域

本申请涉及列车供电技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮列车的供电系统、方法、存储介质和处理器。

背景技术

当前的高铁以轮轨技术为主流，运行速度在400km/h以内。由于随着运行速度的提升，机车所需的牵引功率也不断增加。超过400km/h，轮轨技术通常难以实现。例如，总长度为300m的高速列车，在500km/h的运行工况下，需要的牵引功率高达20MW。一方面技术上难以实现，例如：轴重过重(超过10吨)、噪声太高、机械震动难以控制等；另一方面也缺乏经济性，例如轨道、轮对等损耗件磨损严重等。

磁悬浮技术是解决上述问题的可行技术。目前，磁悬浮技术主要包含：短定子技术和长定子技术。采用短定子技术磁悬浮列车，通常采用异步直线电机技术。直线电机定子线圈和相应的变流器安装在列车上，转子则采用简单的铝排，并安装在路基轨道上。与长定子技术相比，该技术成本低。但是，由于大功率牵引变流系统需要安装在列车上，将大大增加列车重量。因此，该技术仅适用于功率较低的中低速磁悬浮列车。高速磁悬浮通常采用基于直线永磁同步电机的长定子技术。与短定子技术相比，长定子技术需要在路基轨道上铺设定子线圈，因此造价更高。但是，定子线圈由安装在地面的变流器(包括：变压器、开关器件等)供电，因此列车重量低，能够实现高速化。

现有技术中，高速磁悬浮列车长定子(地面)供电系统如图1所示。与传统电力系统相同，高压交流输电网通过高压变压器向中压交流配电网供电；中压交流电网则通过地面变流站向长定子线圈供电。其中，地面变流站由中压交-直-交变流器(由整流器、中间直流环节和逆变器组成)和开关设备组成，向线路电缆输出电压和频率均可调节(VVVF)的电压。线路电缆通过开关器件，接入或断开相应的长定子线圈，从而实现对相应的长定子直线电机的变频变压控制。长定子线圈的长度通常为500…1500m，地面变流站间的距离通常为30…50km。需要说明的是，图1中做了一定的简化。每个地面变流站通常包含2-3个中压变流器，分别给左右两边的长定子供电。

在牵引工况下，能量流向如图1所示，为：高压交流电网→中压交流电网→地面变流站→磁悬浮列车。

中压变流器的电气结构图，如图2所示，图2中的标识具体为：1、输入变压器；2、整流器；3、中间直流环节；4、斩波电阻；5、(三电平)逆变器；6、输出变压器。由于中压变流器功率很高，例如，400km/h需要的变流器功率约为12MVA；500km/h需要的变流器功率约为20MVA，为减小长定子线圈的电流与截面积，从而降低定子线圈成本，变流器输出电压应尽可能高。因此，逆变器通常采用多电平(例如，三电平)拓扑结构。同时，输出变压器原边采用了三抽头的结构。在低速区(需要较低电压和较大电流)，两个逆变器交流输出通过变压器原边并联，变压器中间抽头输出给长定子线圈供电(变压器仅起到并联电抗器的作用)；在高速区，两个逆变器交流输出通过变压器原边串联，变压器次边给长定子线圈供电。

针对相关技术中磁悬浮列车供电系统的供电效果不佳的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种磁悬浮列车的供电系统、方法、存储介质和处理器，以解决相关技术中磁悬浮列车供电系统的供电效果不佳的问题。