[实用新型]具有低谐波高输出功率的能馈式牵引供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力机车的牵引供电技术，尤其涉及一种具有低谐波高输出功率的能馈式牵引供电装置及控制方法。

背景技术

目前，电力机车，特别是城市轨道列车普遍采用直流供电，通过变电所的牵引供电装置为列车供电，牵引供电装置采用12或24脉波二极管整流机组将交流电网的交流电转换成直流电为列车的直流牵引网供电，现有的二极管整流机组的直流输出电压不可控且电压波动范围大；并且二极管整流机组能量只能由交流侧向直流侧单向传输，列车再生制动时的制动能量不能回馈交流电网，需用制动电阻消耗多余能量，造成能源的浪费。

申请号为200810103934.2的中国专利文献，公开了一种模块化的能量回馈式牵引供电装置及控制方法，采用多个模块化的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）整流机组并联，能够克服二极管整流机组的缺陷，具备能量双向流动，功率因数可调的优点，既能改善直流电网电压稳定性，提高供电品质，同时也能实现列车制动能量回馈交流电网，避免制动能量在制动电阻上消耗，节约能量。

但是，上述技术方案中，变压器副边绕组采用相同的连接方式，且PWM整流器采用传统的空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM）技术和矢量控制技术，导致在开关频率较低时交流电流谐波含量较大，且输出功率受到PWM整流器的交流电压幅值限制。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有低谐波高输出功率的能馈式牵引供电装置，以解决现有技术中交流电流谐波含量较大且输出功率受到PWM整流器的交流电压幅值限制的技术缺陷。

本实用新型提供一种能馈式牵引供电装置，包括移相变压器、PWM整流机组和控制单元；所述移相变压器的原边三相绕组为星形连接，所述移相变压器的两个副边三相绕组分别为三角形连接和星形连接；

所述移相变压器的原边三相绕组用于与交流电源连接，所述移相变压器的两个副边三相绕组与所述PWM整流机组的交流侧连接；

所述控制单元与所述PWM整流机组连接，所述控制单元通过固定幅值矢量控制及SHEPWM调制方式控制所述PWM整流机组。

如上所述的能馈式牵引供电装置，优选地，所述PWM整流机组包括两个并联的PWM整流器，一个PWM整流器的输入端与所述移相变压器的一个副边连接，另一个PWM整流器的输入端与所述移相变压器的另一副边连接。

如上所述的能馈式牵引供电装置，优选地，所述PWM整流器包括三组功率器件；每组功率器件包括两个串联的功率模块；

每组功率器件的中点与交流侧的交流母线连接，每组功率器件的正极和负极与直流侧的直流母线连接。

如上所述的能馈式牵引供电装置，优选地，所述PWM整流器还包括交流滤波电容和交流滤波电感；

所述交流滤波电容并联在交流侧的交流母线上，所述交流滤波电感分别串联交流侧的交流母线上。

如上所述的能馈式牵引供电装置，优选地，所述PWM整流器还包括直流支撑电容和直流熔断器；所述直流支撑电容连接在在所述直流侧的直流母线之间，所述直流熔断器串联在所述直流侧的直流母线上。

本实用新型提供的具有低谐波高输出功率的能馈式牵引供电装置，移相变压器的两个副边绕组分别为三角形连接和星形连接，使得这副边绕组的输出电流相位相差30度，两个副边电流折算到原边后，其中的部分谐波电流相位均相差180°，因此被相互抵消。控制单元通过固定幅值矢量控制及SHEPWM调制方式对PWM整流机组的输出进行控制，可以提高PWM整流机组输出的有功功率，并且能够减小电流谐波。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的具有低谐波高输出功率的能馈式牵引供电装置的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的移相变压器的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的PWM整流器的主电路示意图；

图4a为现有的单位功率运行的矢量关系图；

图4b为本实用新型中固定幅值矢量控制的矢量关系图；

图5为本实用新型实施例提供的PWM整流器的控制框图；

图6为本实用新型提供的具有低谐波高输出功率的能馈式牵引供电装置的控制方法流程图；

图7为图6所示的控制方法中步骤200的一种具体实现方式的流程图。

具体实施方式