[发明专利]一种基于混合级联81电平的电气化铁道能量路由器

说明书

本发明公开了一种基于混合级联81电平的电气化铁道能量路由器。本发明包括多个分布式电源直流转直流变换器(DGDC₁‑DGDC_M)、多个分布式电源交流转直流变换器(DGAC₁‑DGAC_N)，多个分布式储能直流转直流变换器(ESDC₁‑ESDC_K)、多个分布式储能交流转直流变换器(ESAC₁‑ESAC_L)、直流母线电容器(C)、四个H桥变换器(H₁、H₂、H₃、H₄)以及四个单相变压器(T₁、T₂、T₃、T₄)。分布式电源直流转直流变换器以及交流转直流变换器用于分布式电源最大功率点跟踪控制以及升压控制，分布式储能直流转直流变换器以及交流转直流变换器用于直流母线电压的控制以及功率流的控制，直流母线电容器用于直流母线电压的支撑，四个H桥变换器以及四个单相变压器构成混合级联81电平变换器。与现有技术相比，本发明效率高、成本低。

技术领域

本发明属于电气化铁道牵引网供电系统的技术领域，具体涉及一种基于混合级联81电平的电气化铁道能量路由器。

背景技术

自电气化铁道问世以来，凭借其高效性及其环保性，已逐渐成为国家当前铁路发展的重要方向。但我国的单相工频交流电气化铁道牵引负荷具有突变，非线性等特点，使得其对电源的供电能力及电能质量的需求也不尽相同。当前普遍存在的问题是会导致系统的功率因数下降，由于需要保持系统的正常运行，故对牵引网无功的需求较高，而为补偿无功所增添的装置的技术性能，更是直接影响到电气化铁道的经济发展速度；同时，当前电气化铁道机车由于所需有功功率各不相同，容易出现牵引网供能紧张的情况，所以当前急需一种既能提供有功，又能补偿无功的能量装置。

当前提高电气化铁道功率因数的方式大体分为两种：一种是研制新型机车，以此增大机车的功率因数；其次可通过对整个系统的无功调节控制，使功率因数提升。但第一种方案由于当前的技术原因及资金问题，还未能有效研制出功率因数达到要求的机车，所以目前普遍采用第二种方案增大系统的功率因数。现在在该领域中常用的无功补偿装置主要为开关投切电容器组或使用晶闸管控制电抗器，但第一种方案可能会出现过电压现象而诱发安全事故，而第二种方案价格昂贵，还存在占地面积过大，谐波含量大等问题。在有功功率方面，有资料显示，增加机车辅助供应电源可以有效解决无功补偿及能量供应问题，但功率要求过大，电能质量要求较高，价格昂贵都对其发展起到了限制。所以从当前电气化铁道的发展来看，在节约能源，减少成本的前提下，推出一种能实现电源与负载匹配运行的能量装置，建立一个高电能质量电气化铁道系统势在必行。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于混合级联81电平的电气化铁道能量路由器。