[发明专利]基于LC Plus四象限变流器振荡回路的变压器铁心剩磁的去磁系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道牵引供电系统领域，特别涉及一种基于LC Plus四象限变流器振荡回路的变压器铁心剩磁的去磁系统及方法。

背景技术

由于铁磁材料固有的磁滞现象，如图1所示，断开变压器绕组的直流电流后，会在铁心中残留剩磁。给去磁状态的变压器绕组通以逐渐增加的直流励磁电流，铁心中的磁场强度H逐渐增加，磁感应强度B将沿OM增加，当H增大到饱和值Hm，B达到饱和值Bm。OM称为起始磁化曲线。如果将直流励磁电流逐渐减小，磁场强度H逐渐减小，B并不沿原来的曲线原路返回，而是沿MR曲线下降，即使磁化场H减小到零时，B减小至剩余磁感应强度Br。此时变压器绕组通以逐渐增加的反向励磁电流，当反向磁场强度H逐渐增加到矫顽力Hc时，磁感应强度才降到零。继续增加反向磁场强度H，反向磁感应强度B很快增加直至反向饱和。

目前，我国轨道交通的供电制式基本上分两种：一种是用于高速铁路和城际铁路的25kV、50Hz的交流牵引供电制式；另外一种是用于城市轨道交通地铁和轻轨的直流1.5kV(750V)牵引供电制式。为了解决三种轨道交通的互通互联问题，多流制牵引供电系统正在逐步发展。但是在直流供电制式下，接触网端口的直流电流高达数百安培，当多绕组牵引变压器的牵引绕组用作直流滤波电抗器时，高达数百安培的工作电流都会在铁心中产生严重的剩磁现象。如果不对铁心采取有效的去磁，当牵引供电制式从直流牵引转换至交流牵引时，由于铁心中剩磁的存在，受电弓接触到交流供电系统后，牵引变压器会产生严重的励磁涌流，轻者会造成受电弓触网不成功，反复升降弓；严重时会造成烧毁触网设备和牵引变压器的绕组。尤其是针对现有技术中的已公开的申请专利基于单相多绕组牵引变压器的多流制牵引供电系统，公开号为CN 103754123A，考虑到电力机车在进入交流牵引变电所时受到时间，距离和设备等客观因素制约，亟需一种简便快捷的消除剩磁方法。

当前的去磁方法主要有直流去磁法和交流去磁法两种，但是无论哪一种都需要产生幅值逐渐衰减的电流或者电压。如果增加额外的去磁电路，不利于节约电力机车车载牵引供电系统安装空间、重量和成本。如何充分利用牵引传动系统内部的设备和元件达到去磁效果具有重要的工程和理论价值。

发明内容

为了解决现有技术中去磁装置结构复杂、成本高昂且操作不便的问题，本发明提供了一种基于LC Plus四象限变流器振荡回路的去磁系统和方法，在现有的多流制牵引供电系统上 通过增设几个简单的元器件，在多流制牵引供电系统从直流供电制式向交流供电制式的转换过程中，实现去磁。

一种基于LC Plus四象限变流器振荡回路的变压器铁心剩磁的去磁系统，包括基于单相多绕组牵引变压器的多流制牵引供电系统，还包括电压采集电路11、PWM发生器12和第八连接单元21，其中，整流器为四象限变流器4；

所述第八连接单元21设置于直流稳压电容5的一端A点与DC/AC逆变器6的一个输出端之间；

所述电压采集电路11的输入端与直流稳压电容5的一端A点相连，输出端与PWM发生器12的输入端相连；所述PWM发生器12的输出端与整流器4的输入端相连。

所述第八连接单元为连接片、手动开关或电控开关。

一种基于LC Plus四象限变流器振荡回路的变压器铁心剩磁的去磁方法，采用所述的基于LC Plus四象限变流器振荡回路的变压器铁心剩磁的去磁系统，当牵引供电接触网从直流供电制式向交流供电制式转换时，断开第八连接单元，连通第一连接单元、第三连接单元和第四连接单元，使得单相多绕组牵引变压器1、四象限变流器4和直流稳压电容5形成二阶衰减振荡电路，基于电压采集电路11采集的直流稳压电容上的电压值u_c的正负，通过PWM发生器12来控制四象限变流器中各晶体管的通断，使得电磁能量在二阶衰减振荡回路中反复流动，从而在变压器牵引绕组中产生衰减振荡电流，利用衰减振荡电流产生的磁势实现对变压器铁心剩磁的去磁；

其中，所述二阶衰减振荡电路中需要满足C<4L/R²，R是二阶衰减振荡回路的总电阻，L是单相多绕组牵引变压器的牵引绕组端口电感量，C是直流稳压电容的电容值。

通过PWM发生器12来控制四象限变流器中各晶体管的通断，改变牵引绕组中形成的衰减振荡电流，具体过程为：利用电压采集电路11实时采集直流稳压电容的电压，当u_c>0时，触发VT1和VT4导通，关断VT2和VT3；u_c<0时，触发VT2和VT3导通，关断VT1和VT4。