[发明专利]一种电气化铁路地面自动过分相系统的变流装置

说明书

本发明提供了一种电气化铁路地面自动过分相系统的变流装置，包括整流侧单相多绕组整流变压器T1、逆变侧单相多绕组逆变变压器T2和背靠背四象限变流器；所述装置用于对接入的α相和β相牵引母线电源进行交‑直‑交变换，再为接触网电分相中性区段供电；T1原边设置有一个高压绕组，次边设置有n个低压绕组，以及1个高压绕组；T2原边设置有n个低压绕组，次边设置有一个高压绕组；次边高压绕组与次边高压绕组串联后合成电压给中性段供电。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。

技术领域

本发明涉及铁路供电技术领域，具体涉及一种电气化铁路地面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的带中性区段的电分相，在三相变压器供电条件下分区所处的电分相两侧接触网设计相位相同，但是由不同变电所馈线供电，因此相位差较小；另外，同一变电所母线馈出的不同馈线供电的接触网系统间设置了隔离不同电压的作为电分相功能的电气分段关节，这些称为虚拟电分相。随着我国高速铁路和重载铁路的发展，大功率变流牵引的列车运行工况使得牵引网中的电气分布差异较大，接触网虚拟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，更是因此带来操作过电压的拉弧，有可能引发列车高压设备损伤或接触网烧断故障，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，接触网电分相和虚拟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

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种电气化铁路地面自动过分相系统的变流装置。

本发明提供的电气化铁路地面自动过分相系统的变流装置，其特征在于，包括：整流侧单相多绕组整流变压器T1 1、一台逆变侧单相多绕组逆变变压器T2 3和背靠背四象限变流器2；所述装置用于对接入的α相和β相牵引母线电源进行交-直-交变换，再为接触网电分相中性区段N供电；其中，所述的整流侧单相多绕组整流变压器T1 1原边设置有一个高压绕组AX，次边设置有n个低压绕组a1x1、a2x2至anxn，以及1个高压绕组wx；其中，n为大于1的自然数；所述的逆变侧单相多绕组逆变变压器T23原边设置有n个低压绕组c1x1、c2x2至cnxn，次边设置有一个高压绕组CX；所述的次边高压绕组wx与次边高压绕组CX串联后合成电压给中性段N供电。