[发明专利]一种基于地面牵引供电的电气列车、供电系统及控制方法

说明书

本发明提供一种基于地面牵引供电的电气列车，包括牵引电机和与所述牵引电机连接的无功补偿器，其中：所述牵引电机通过地面牵引变流器进行驱动控制；所述无功补偿器根据所述牵引电机的运行状态发出无功电流，为所述牵引电机提供励磁和无功补偿。本发明电气列车内的牵引电机由地面牵引变流器进行驱动控制，从而取消车载牵引变流器和车载牵引变压器，并在电气列车内设置为牵引电机提供励磁和无功补偿的无功补偿器，不仅可以有效减轻电气列车的轴重提升电气列车的有效空间，有利于提升电气列车的运行速度效率，还可以提高电气列车的功率因数和三相牵引网的输电距离。

技术领域

本发明涉及交流电气化铁路供电技术领域,具体涉及一种基于地面牵引供电的电气列车、供电系统及控制方法。

背景技术

现行电气列车由工频单相交流供电系统供电，在电气列车的电力机车和动车上，电气设备占有重要地位，其中最重要的就是交直交牵引传动系统。交直交牵引传动系统由车载牵引变压器、车载牵引变流器和牵引电机串联而成，驱动牵引电机并通过调频、调压改变牵引电机转速来达到电气列车驱动和调速运行的目的，这个过程称为电气列车驾驶。通常，现实情况下，电气列车驾驶是由人工操作完成的，少数是自动驾驶的。这里存在一些问题：一是在干线铁路电力机车、动车上的电气设备中交直交牵引传动系统占有绝对分量，其重量大，体积大；二是重量大就增加轴重，轴重越大，线路造价越高，体积大就将更多占有电力机车和动车的宝贵空间，降低功率密度和效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一方面在于提供一种基于地面牵引供电的电气列车，电气列车内的牵引电机由地面牵引变流器进行驱动控制，从而取消车载牵引变流器和车载牵引变压器，并在电气列车内设置为牵引电机提供励磁和无功补偿的无功补偿器，不仅可以有效减轻电气列车的轴重提升电气列车的有效空间，有利于提升电气列车的运行速度效率，还可以提高电气列车的功率因数和三相牵引网的输电距离。本方案通过以下技术手段实现：

一种基于地面牵引供电的电气列车，包括牵引电机、无功功率控制器和无功补偿器，其中：

所述牵引电机通过地面牵引变流器进行驱动控制；

所述无功功率控制器根据所述牵引电机的运行状态向所述无功补偿器发出控制信号；

所述无功补偿器根据接收到的所述控制信号发出无功电流，为所述牵引电机提供励磁和/或无功补偿。

进一步地，还包括三相受流装置，所述三相受流装置用于从三相牵引网处取三相电，并将三相电提供给所述牵引电机、无功功率控制器和无功补偿器。

进一步地，所述无功补偿器为所述牵引电机提供励磁和/或无功补偿后，所述三相受流装置处到所述三相牵引网的功率因数趋近于1或等于1。

进一步地，当所述三相受流装置处到所述三相牵引网的功率因数等于1，所述牵引电机不从所述三相牵引网处吸收无功功率。

本发明的第二方面在于提供一种电气列车地面牵引供电系统，包括牵引变压器、地面牵引变流器、三相牵引网和电气列车，所述电气列车内部设置有牵引电机、无功功率控制器和无功补偿器，其中：

所述牵引变压器原边连接高压电网，次边连接地面牵引变流器的输入端口；

所述地面牵引变流器的三相输出端口分别连接所述三相牵引网的对应相线；

所述电气列车通过三相受流装置从所述三相牵引网处取三相电，并将三相电提供给所述牵引电机、无功功率控制器和无功补偿器。

进一步地，所述电气列车内部的牵引电机由所述地面牵引变流器进行驱动控制。

进一步地，所述无功功率控制器根据所述牵引电机的运行状态向所述无功补偿器发出控制信号；所述无功补偿器根据接收到的所述控制信号发出无功电流，为所述牵引电机提供励磁和/或无功补偿。