[发明专利]一种基于大功率变流装置的过分相系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于轨道交通接触网过分相技术领域，涉及电气化铁路地面自动过分相系统领域，特别属于具体涉及一种基于大功率变流装置的过分相系统，以及其在列车过分相时的控制方法。

背景技术

电气化铁路在国民经济建设和发展中发挥了巨大作用，随着市场经济和电气领域相关行业的发展，电气化铁路技术得到了长足的发展，电气化铁路朝着高速、大功率的方向发展。我国铁路牵引网采用分相分段式单相工频交流供电，该供电方式存在列车断电过分相问题，尤其是在重载、爬坡路段过分相时，降低了列车的运行速度，减小了铁路运输能力。

为了让列车在分相区不断电过分相，目前已有的技术路线有两种，一种是日本模式的基于机械开关的“地面自动切换相位的过分相装置系统”，一种是我国首次研发的“基于地面大功率变流装置的连续供电系统”。

第一种日本模式自动过分相装置在列车过分相时仍有不可克服的700ms左右的短时间断电和续流暂态过程，有可能带来对机车绝缘和断路器寿命状态的较大损伤，导致这一技术无法和欧制列车如CRH1、CRH3、CRH5车型匹配，影响了电分相系统在我国的应用。

第二种我国首次自行研制的基于大功率变流装置过分相连续供电系统，是从接触网一侧供电臂取电，通过先进的电力电子电能变换技术以及先进的变流控制技术设计的变流装置，给接触网电分相区间的中性段供电，当列车进入中性段时的电压与进入前的供电臂电压完全同步，当列车在中性段行驶时，平滑转换中性段电压相位及幅值，使列车驶出中性段之前其电压与将进入的供电臂的电压完全同步，从而避免机车过分相过程中对机车产生的过电压，降低列车过分相时的机车牵引设备的工作过电压应力，改善机车过分相时司机监控操作的高强度劳动条件，提高机车-供电系统的整体可靠性，并兼容不同应用机车车型。

相比第一种自动过分相系统，第二种接触网过分相系统在原理上就不存在断电，真正实现了接触网过分相的连续供电，但由于列车是移动的负荷，在过分相区间处，由于列车受电弓的移动，使得中性段在列车进入关节前是孤网，在列车进入关节时与供电臂并网，列车完全进入中性段时又变成孤网，在列车进入下一个关节时又与供电臂并网，当列车完全离开中性段进入下一个供电臂后又变成孤网，因此，列车在过分相过程中的中性段状态转换复杂，为了使列车在过分相过程中供电臂和中性段上不产生电弧和过电压，就对给中性段连续供电的变流装置的控制方法提出了很高的要求。

发明内容

本发明的目的之一是根据现有技术的不足，提供一种基于大功率变流装置的过分相系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于大功率变流装置的过分相系统，包括从牵引变电所的α相牵引母线取电的过分相连续供电系统以及由过分相连续供电系统供电的中性段，还包括由牵引变电所的α相牵引母线供电的α相供电臂和由牵引变电所的β相牵引母线供电的β相供电臂，所述的α相供电臂和中性段之间设置有第一分相关节，当列车行驶到第一分相关节时，α相供电臂和中性段短接，所述的β相供电臂和中性段之间设置有第二分相关节，当列车行驶到第二分相关节时，β相供电臂和中性段短接，所述的α相供电臂、中性段和β相供电臂的下方铁轨上分别设置有用来检测列车行驶的位置及方向的第一计轴位置传感器、第二计轴位置传感器和第三计轴位置传感器。

本发明的目的之二是提供一种基于大功率变流装置的过分相系统在列车过分相时的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种过分相系统在列车过分相时的控制方法，根据列车所处的位置对过分相的控制过程进行了划分，将α相供电臂、第一分相关节、中性段、第二分相关节和β相供电臂所处区域划分为列车进入区间、AB区间、BC区间、CD区间、DE区间、EF区间、FG区间和列车离开区间八个位置区间，根据列车的不同位置区间进行如下的控制：

列车进入区间：过分相连续供电系统处于封锁状态，不输出电压；

列车在AB区间：过分相连续供电系统处于电压源的孤网供电模式；

列车在BC区间：过分相连续供电系统处于电流源的并网供电模式；

列车在CD区间：过分相连续供电系统处于电压源的孤网供电模式；

列车在DE区间：过分相连续供电系统处于电压源的孤网供电模式；

列车在EF区间：过分相连续供电系统处于电流源的并网供电模式；

列车在FG区间：过分相连续供电系统处于电压源的孤网供电模式；

列车离开区间：过分相连续供电系统处于封锁状态，不输出电压。

进一步，根据列车所处的位置不同对中性段上设置不同的电压：