[发明专利]用于电气化铁路牵引供电系统同相供电的电子牵引变压器

说明书

技术领域

本发明涉及电气化铁路牵引供电系统，特别涉及一种用于电气化铁路牵引供电系统同相供电的电子牵引变压器。

背景技术

电力牵引由于具有高效率、低能耗、无污染等优势，在世界各国铁路中得到广泛应用，我国电气化铁路采用单相工频(50Hz)交流27.5kV供电制式。牵引网采用单相供电方式，导致供电系统三相负荷不平衡，产生对电力系统的负序影响；电力机车采用交流柔性供电技术，导致供电系统电流、电压波形畸变，产生对电力系统的谐波影响；传统电力机车采用直流牵引电机技术，导致供电系统功率因数低，产生无功功率问题；此外，由于牵引负荷随线路坡度、运输组织、列车运行工况等不同而变化，导致电力系统电压波动较为剧烈。随着电力工业的发展、技术的不断进步，人们对电气化铁路引起的电能质量问题越来越关注，也形成了诸多解决电气化铁路电能质量问题的技术和方案，但是由于电气化铁路电能质量问题涉及负序、谐波、无功功率、电压波动等诸多方面，目前的技术和方案仅针对其中的一项或几项，具有一定的局限性。

我国铁路牵引供电系统采用同相单边供电方式，牵引变电所两侧供电臂通常由牵引变压器不同相位电压供电，为保证两侧供电臂接触网间绝缘，需在两侧供电臂间设置绝缘分段装置——电分相。列车通过电分相时，将短时失去电能动力，从而降低了列车线路通过能力，导致列车运行速度损失，为了彻底解决电分相装置对铁路系统的不利影响，提出采用同相供电方式：即在牵引变电所27.5kV侧设置大功率电力电子变换装置，将牵引变电压器输出的不同相位电压变换为相同相位的同相电压、输出供接触网，由于牵引变电所两侧供电臂为同相电压供电，因此可取消该处电分相装置，同时，利用电压变换过程中，对电量幅值、相位的控制，解决无功功率、负序和电压波动等电能质量问题，但同相供电由于电力电子器件开关频率和损耗问题，对于谐波的解决效果并不理想。目前，我国首套装置现正在成昆线眉山牵引变电所试运行。

随着电力电子技术和材料技术的发展，出现了新型变压器一电子电力变压器，该变压器由高频变压器和电力电子变换器两项核心器件构成，电力电子变换器将输入的工频交流电能转换为高频交流电能提供高频变压器一次输入，高频变压器二次输出电能与电力电子变换器连接，将输出的高频交流电能转换为工频交流电能，供电力负载。电子电力变压器在实现传统变压器电压变换功能的同时，完成电量变频、变相等功能。电子电力变压器具有如下特点：(1)体积小、重量轻、无环境污染；(2)可对电能质量进行调节，控制系统潮流；(3)具有断路器的功能；(4)含有智能控制单元，便于实现电网的数字化和智能化。目前，电子电力变压器在国外有少量的研究应用，国内研究尚处于起步阶段。该技术应用于电气化铁道，需采用适合电气化铁道应用的高频牵引变压器及相关电力电子变换器等，形成应用于电气化铁道的新型电子电力变压器一电子牵引变压器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电气化铁路牵引供电系统同相供电的电子牵引变压器，采用电子牵引变压器技术实现牵引供电系统同相供电，彻底解决电气化铁路电能质量问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的用于电气化铁路牵引供电系统同相供电的电子牵引变压器，其特征是：它包括一次电子电力变压器、高频牵引变压器和二次电子电力变压器，输入的三相工频交流电源，经过一次电子电力变压器，输出为三相高频交流电，该三相高频交流作为高频牵引变压器的一次侧输入，在高频牵引变压器的二次侧产生两相低压高频交流电，该两相低压高频交流电经过二次电子电力变压器，输出为两相相位相等的工频交流电源供牵引负载。

本发明的有益效果是，电子牵引变压器由高频牵引变压器和电子电力变压器构成，利用高频牵引变压器体积小、重量轻、含智能控制单元的特点，减少牵引变电所场坪面积，结合数字化牵引变电所技术，对高频牵引变压器进行智能化控制，利用高频牵引变压器一次和二次侧连接的电力电子变换器对电流、电压波形、频率和幅值进行控制，解决电气化铁道负序、谐波、无功功率、电压波动等电能质量问题，并控制输出供牵引变电所出口端两侧供电臂电压相位相同，从而在彻底解决电气化铁路电能质量问题的同时，实现同相供电。

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明用于电气化铁路牵引供电系统同相供电的电子牵引变压器的结构示意图。

图中部件及编号：一次电子电力变压器10、高频牵引变压器20、二次电子电力变压器30。

具体实施方式