[发明专利]一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置

说明书

本发明提供一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置，包括α相侧单相多绕组整流变压器T1、β相侧单相多绕组整流变压器T2、逆变变压器T3和三端口四象限变流器BLQ；所述三端口四象限变流器BLQ对接入的α相和β相牵引母线电源进行交‑直‑交变换，再通过所述逆变变压器T3的高压绕组输出一路单相电源后与所述α相侧和β相侧单相多绕组整流变压器的次边高压串联后合成电压向接触网电分相中性段N供电。本发明以先进的电力电子变流装置及特种变压器作为核心部件，能够实现接触网电分相中性段的连续供电，使得列车可不断电过分相，且不会产生电弧和过电压、过电流冲击等。

技术领域

本发明涉及电气化铁路接触网牵引供电技术领域，更具体地，涉及一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置。

背景技术

我国电气化铁路牵引网采用分相分段式单相工频交流供电，每隔30～60km都存在约200～900m的中性电气分相的隔离区，称为电分相。接触网电分相除了影响运输的舒适性和总的运行时间、降低铁路运输能力外，更是因此带来至少高达80多千伏操作过电压，有可能引发列车高压设备损伤或故障，同时，频繁过分相容易导致司机操作疲劳，因此接触网电分相一直都是机电、弓网配合的高发故障区域，接触网电分相已成为我国铁路朝着高速和重载发展的一个关键制约因素。

为了解决电气化铁路列车断电过分相问题，我国曾经引进过两种接触网电分相自动过分相技术，一种是以瑞士AF公司为代表的柱上开关自动断电过分相技术，一种是以日本为代表的地面开关自动切换过分相技术。

其中，柱上开关自动断电过分相设备在试验过程中出现过拉弧、烧弓、线路跳闸等现象，应用不成功。

基于地面机械开关自动切换的过分相设备在我国有少量应用，但实际应用也表现出了如下几个缺陷：1)机械开关切换不能精确控制相位，存在过电压和过电流冲击；2)机械开关切换时间长，换相过程中中性段存在较长的无电死区；3)存在较高的过电压和过电流冲击，需要修改列车的控制软件和保护整定值；4)机械开关寿命低，需要定期检修维护和更换，后期运营成本高。近年来，地面机械开关自动切换过分相设备换相失败导致接触网相间短路的问题也时有发生。

针对地面机械开关自动切换过分相技术存在的某些缺陷，近年来也有相关机构开展了基于地面电子开关的自动切换过分相技术研究，该技术的特点是采用电子开关替代机械开关，但由于其切换过分相的基本原理没有改变，因此换相过程中中性段必然还是会存在无电死区，由此也依然会给列车带来过电压和过电流冲击等问题。

发明内容

为了解决现有过分相系统存在的换相过程中中性段还是会存在无电死区，进而给列车带来过电压和过电流冲击的问题，本发明提供一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置。

本发明提供的一种电气化铁路地面柔性自动过分相系统的变流装置，包括α相侧单相多绕组整流变压器T1、β相侧单相多绕组整流变压器T2、逆变变压器T3和三端口四象限变流器BLQ；所述三端口四象限变流器BLQ对接入的α相和β相牵引母线电源进行交-直-交变换，再通过所述逆变变压器T3的高压绕组输出一路单相电源后与所述α相侧和β相侧单相多绕组整流变压器的次边高压串联后合成电压向接触网电分相中性段N供电。

其中，所述α相侧单相多绕组整流变压器T1和β相侧单相多绕组整流变压器T2均有一个原边高压绕组，n个次边低压绕组和一个次边高压绕组；所述逆变变压器T3有m个原边低压绕组和一个次边高压绕组；所述α相侧单相多绕组整流变压器T1的次边高压绕组、β相侧单相多绕组整流变压器T2的次边高压绕组和所述逆变变压器T3的次边高压绕组串联后合成电压向接触网电分相中性段N供电，其中，n和m均为大于1的自然数。