[发明专利]一种铁路融冰装置及其多目标控制方法

说明书

本发明提供一种铁路融冰装置及其多目标控制方法，该装置包括多绕组变压器、多目标驱动控制电路、滤波器电路和输出变压器，多目标驱动控制电路由多个功率单元组成，多绕组变压器的输入绕组接入接触网末端，多绕组变压器的低压输出侧为多个功率单元供电，多个功率单元的输出侧组成级联型逆变器，级联型逆变器的输出经过滤波器电路后接入输出变压器。本发明的方法应用于上述的铁路融冰装置。本发明将该装置接入到电气化铁路系统并应用功率单元的多目标控制方法，使接触网通电流并发热，实现接触网融冰，同时将铁路牵引电压转换为10kV供电电压为铁路电力供电，并利用自身发热实现站内采暖，装置同时兼具接触网融冰、电力供电和站内采暖等功能特点。

技术领域

本发明涉及铁路电力系统供电技术领域，尤其涉及一种兼具接触网融冰、电力供电和站内采暖的铁路融冰装置以及应用该装置的多目标控制方法。

背景技术

铁路电力系统由铁路牵引电力系统和铁路电力供配电系统构成，铁路牵引电力系统利用接触网为铁路牵引机车供电一般为单相27.5kV，铁路电力供配电系统为铁路贯通线、自闭线供电一般为10kV。而27.5kV侧电压采用高压110kV或220kV专线输电利用变压器降低到27.5kV使用，10kV采用接引公用电网的10kV母线，利用专线进行供电。

我国西北新疆、西藏、内蒙、青海等地，由于地广人稀、自然环境恶劣，铁路在勘察设计和建设过程中铁路电力电源无电可用。而一般铁路电力10kV电源要求两路独立电源进行供电，导致在该类地区电源供应难上加难。

传统采用27.5/10kV变压器将铁路牵引和铁路电力双网互联铁路融冰时，受到牵引侧电压质量问题影响，10kV侧电压存在电压谐波、电压宽范围波动、电压三相不平衡等电压质量问题，造成铁路电力供配电网负荷工作可靠性降低、甚至烧毁负荷的现象。

此外，在西北上述地区供电时，由于公用电网电源难以获取，同时由于该类地区自然条件恶劣，冬季取暖困难。常规采用燃煤取暖时，产生大量二氧化碳同时利用率低下。

不难看出，现有技术中还存在诸多问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种兼具接触网融冰、电力供电和站内采暖的铁路融冰装置。

本发明的另一目的在于提供一种兼具接触网融冰、电力供电和站内采暖的铁路融冰装置的多目标控制方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的一种铁路融冰装置，其包括多绕组变压器、多目标驱动控制电路、滤波器电路和输出变压器，所述多目标驱动控制电路由多个功率单元组成，所述多绕组变压器的输入绕组接入接触网末端，所述多绕组变压器的低压输出侧为多个所述功率单元供电，多个所述功率单元的输出侧组成级联型逆变器，所述级联型逆变器的输出经过所述滤波器电路后接入所述输出变压器，其中，所述多目标驱动控制电路用于铁路融冰装置使接触网通电流并发热，实现接触网融冰，将铁路牵引电压转换为供电电压为铁路电力供电，并利用铁路融冰装置发热实现站内采暖。

进一步的方案中，所述功率单元包括整流模块、加热模块、平波回路以及单相逆变H桥，所述整流模块与所述加热模块连接，所述加热模块与所述平波回路连接，所述平波回路与所述单相逆变H桥连接。

更进一步的方案中，所述整流模块包括整流桥，所述加热模块包括功率开关Q5以及功率电阻R，所述平波回路包括直流储能平波电容，所述功率开关Q5与所述功率电阻R串联后一端接入所述整流桥的直流侧，另一端依次并联所述直流储能平波电容和所述单相逆变H桥。

更进一步的方案中，所述单相逆变H桥包括功率开关Q1、功率开关Q3构成的第一桥臂以及由功率开关Q2、功率开关Q4构成的第二桥臂。