基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，包括：一個以上的三相高壓交流電源；直流電變換器，用于將三相高壓交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電；高壓直流輸電回路，用于將高壓直流電輸送到各個牽引變電站的回路；交流電變換器，用于將高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓單相交流電；接觸網(wǎng)系統(tǒng)，與交流電變換器的輸出端相連，接觸網(wǎng)系統(tǒng)分為交流母線和回流線，通過機車取電后從鋼軌回流。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)原理簡單、安全性和可靠性高、易實現(xiàn)和推廣等優(yōu)點。
【專利說明】基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到基于軌道交通的供電系統(tǒng)領(lǐng)域，特指一種基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]以輸電線路本體工程而言，在條件相同的情況下，直流線路投資遠比交流線路的省，對環(huán)境影響小。遠距離直流輸電工程，由于線路長換流站相同，其整體工程投資更為經(jīng)濟。交流輸電并網(wǎng)需要對兩個交流電網(wǎng)進行調(diào)控，即統(tǒng)一同步運行和調(diào)壓調(diào)頻等。直流輸電線所聯(lián)系的兩端交流電網(wǎng)不要求同步運行，直流輸電本身也不存在穩(wěn)定問題，送的功率不受電力網(wǎng)穩(wěn)定問題的限制。
[0003]目前，牽引網(wǎng)是從當?shù)仉姌I(yè)局的llOkV或者220kV取電，將牽引變壓器轉(zhuǎn)換成單相工頻的55kV或者27.5kV供電。同時因為電氣化鐵道是直接接入電力系統(tǒng)的大宗用電大戶，其電能質(zhì)量問題直接穿透到高壓系統(tǒng)，影響整個電網(wǎng)的電能品質(zhì)。因此，目前各個牽引網(wǎng)的背景容量、供電質(zhì)量及穩(wěn)定性均取決于當?shù)氐母邏汗╇娤到y(tǒng)。一旦當?shù)馗邏弘娋W(wǎng)出現(xiàn)故障則會影響牽引變電所的取電，同時牽引變電所帶來的電能質(zhì)量問題也影響了當?shù)卣麄€供電質(zhì)量。為了緩解負序電流，同一個llOOkV或者220kV供電的主干網(wǎng)上的臨近的牽引變電所采用輪序換相的方法接入，見下圖可知，這樣就存在多個過分相。
[0004]這種存在分相的供電系統(tǒng)在實現(xiàn)高速、重載機車牽引時存在不適應(yīng)，主要表現(xiàn)在高速和重載運輸要求機車受電弓平滑連續(xù)取流，而分相環(huán)節(jié)的存在，使得受電工商的電流時斷時續(xù)，這大大影響了機車電機控制中的力矩和轉(zhuǎn)速的控制，從而影響機車的運行速度，同時分相也是整個系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。由于電分相環(huán)節(jié)的存在，當機車運行到一個供電區(qū)段末端時，必須經(jīng)過退級、斷電等一系列復(fù)雜的操作，滑行到下一個區(qū)段再逐項恢復(fù)正常運行，這既增加了機車操作的復(fù)雜性，同時也嚴重制約了機車運行速度的提高和牽引力的發(fā)揮。為了解決過分相帶來的問題，目前除采用了自動過分相裝置外，還有一種方式是通過基于鐵路功率調(diào)節(jié)器RPC和接觸網(wǎng)的改造，使得兩相供電系統(tǒng)改造成一個單相供電系統(tǒng)，而牽引變電所輸出的兩相通過RPC調(diào)節(jié)各自容量的輸出。由于站與站與站之間的過分相由于兩個牽引網(wǎng)的相位不一致，過分相裝置需要控制機車取電的相位快速變化，引來一系列的難題和安全隱患。因此這種方式主要適用于牽引變電所站內(nèi)的過分相。而由于牽引變電所之間的過分相與鄰近的兩個牽引變電所的牽引變壓器輸出的相位不同而難以實施，需要從整個供電系統(tǒng)進行考慮。目前也有將整個牽引供電整流后在統(tǒng)一逆變，從而實現(xiàn)整條線路同相貫通，但是增加的設(shè)備較多，而且由于貫通后，各自取流的分配導(dǎo)致繼電保護配合苦難。因此，需要提出一種的新型的同相供電方案，在新方案中，由于在運行的機車數(shù)量多，改變困難，為了方便工程實施，要求供電系統(tǒng)的改變不能對機車取電方式進行改變，因此無論怎么改變供電方式，都要確保接觸網(wǎng)均為單相交流工頻25kV。另外就是不影響各個接觸網(wǎng)的潮流分配從而導(dǎo)致繼電保護參數(shù)難以整定。
[0005]我國現(xiàn)行電氣化鐵道采用異相分段供電的方式，其過分相是難以避免的，在機車在過分相時需要先封鎖沒沖，待牽引變壓器的剩磁消除后，再重新啟動，這相當于，這段時間機車是靠慣性運行的，因此列車速度和牽引力受到損失，降低了線路運能。同時現(xiàn)有的牽引供電網(wǎng)存在功率因數(shù)低，諧波、負序嚴重，由此導(dǎo)致無功補償、高頻諧振、低頻振蕩、三相不平衡等問題突出。對于上述問題，目前國內(nèi)、外應(yīng)用了一些解決措施，如采用車載過分相或地面自動過分相裝置來消除過分相的影響；應(yīng)用SVC、SVG、APF或RPC裝置來解決無功、諧波、電壓波動、負序等電能質(zhì)量問題，但均因為功能單一，無法同時解決這些問題，因此往往需要在牽引變電所內(nèi)投入多種補償、轉(zhuǎn)換裝置，這不僅增加了投資和管理成本，也增加了占地和運營風(fēng)險。
[0006]另外，每個牽引站均是就近在當?shù)刂鞲删W(wǎng)上取電，由于各個主干網(wǎng)的容量和負荷差異，導(dǎo)致各個牽引變電所的背景系統(tǒng)容量和供電質(zhì)量，而且各個變電所內(nèi)的容量不能互通。近年我國電氣化鐵路得到了快速發(fā)展，電力機車的單機容量和運行密度都得到了明顯的提高，而我國電網(wǎng)的發(fā)展滯后，因此牽引變電所的背景容量都較少，這使得機車帶來的電能質(zhì)量問題越來越明顯，這種供電能力已經(jīng)限制了電氣化鐵路的更進一步發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)原理簡單、安全性和可靠性高、易實現(xiàn)和推廣的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，包括:
一個以上的三相高壓交流電源；
直流電變換器，用于將三相高壓交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電；
高壓直流輸電回路，用于將高壓直流電輸送到各個牽引變電站的回路；
交流電變換器，用于將高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓單相交流電；
接觸網(wǎng)系統(tǒng)，與交流電變換器的輸出端相連，接觸網(wǎng)系統(tǒng)分為交流母線和回流線，通過機車取電后從鋼軌回流。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進:所述交流電變換器位于牽引變電所內(nèi)；每一個所述牽引變電所對應(yīng)只有一套交流電變換器，或者每一個所述牽引變電所對應(yīng)多套并聯(lián)運行的交流電變換器。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進:所述直流電變換器包括連接電抗和模塊化級聯(lián)變流器，所述連接電抗按照相分為LA、LB和LC ;每個連接電抗由上、下兩個獨立的電抗串聯(lián)而成，或者為由一個電抗從中點拉出一個端子的結(jié)構(gòu)。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進:所述模塊級聯(lián)變流器由A、B、C三相變流器組成，每相變流器由2e個模塊級聯(lián)而成，所述2e個模塊由連接電抗均分為兩部分，而三相模塊共同構(gòu)造直流側(cè)的正、負母線。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進:在所述每相2e個模塊中各個子模塊的級聯(lián)結(jié)構(gòu)為全Η橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、全半橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、或Η橋和半橋混連結(jié)構(gòu)。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進:所述交流電變換器中模塊化級聯(lián)變流器的子模塊級聯(lián)結(jié)構(gòu)為全Η橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、全半橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、或Η橋和半橋混連結(jié)構(gòu)。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進:還包括沿線發(fā)電系統(tǒng)，與鐵路沿線的發(fā)電廠通過柔性直流輸電的方式接入共用的高壓直流系統(tǒng)。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進:還包括儲能裝置，用于根據(jù)整個電力系統(tǒng)的潮流控制，對電能進行集中儲存和釋放。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進:所述高壓直流輸電回路與交流電變換器之間通過多個直流電容的串聯(lián)進行鉗位，分為X個直流部分，各個直流部分由直流到交流進行逆變后輸出給一個單相變壓器，各個單相變壓器輸出端首尾串聯(lián)后輸出所需的電壓。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進:每個單相的交流電變換器旁邊可并聯(lián)一個三相全橋的交流電變換器，再通過三相變壓器隔離后給輔助的三相系統(tǒng)供電。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本發(fā)明只需要改變原有的高壓交流輸電和牽引變電所的牽引變壓器，對接觸網(wǎng)和機車并不做改變；改變的工程量相對少，投資少，更容易工程實現(xiàn)。
[0019]2、本發(fā)明輸出的交流電源的相位和幅值都是可控制的，這樣可以實現(xiàn)各個牽引站之間的交流電源成為同幅值和相角，從而進行互相連接，既取消站內(nèi)過分相，也可以取消站與站之間的過分相，實現(xiàn)全線貫通。
[0020]3、本發(fā)明采用電力電子變換技術(shù)將高壓交流電變?yōu)楦邏褐绷麟?，可以實現(xiàn)多個高壓交流電的電能并聯(lián)，即通過將各自的交流電轉(zhuǎn)換成直流電后并聯(lián)。這可以實現(xiàn)各個地區(qū)的電能的互通，為整個牽引網(wǎng)供電提供了較大的電源，而且當其中某一個高壓交流電源拖網(wǎng)時，不會影響整個牽引網(wǎng)的供電，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0021]4、本發(fā)明中采用高壓直流輸電在各個牽引變電站，直流輸電提高了線路的輸電容量，為后續(xù)牽引網(wǎng)負載提高所需提供更高的電能打下了基礎(chǔ)。
[0022]5、本發(fā)明是該變流系統(tǒng)與電網(wǎng)連接不需要變壓器，可以直接接入高壓系統(tǒng)，從而有利于提高系統(tǒng)響應(yīng)時間，減少投資和損耗和占地面積等優(yōu)勢；本發(fā)明給接觸網(wǎng)供電連接也不不需要變壓器，可以直接實現(xiàn)高壓直流到低壓交流的輸出，從而有利于提高系統(tǒng)響應(yīng)時間，減少投資和損耗和占地面積等優(yōu)勢。
[0023]6、本發(fā)明和高壓交流系統(tǒng)中有直流側(cè)進行隔離，從而取消了牽引供電網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量問題對交流主干網(wǎng)的影響。同時，直流網(wǎng)給各個牽引變電所供電，這可以將沿線的新能源發(fā)電、普通發(fā)電直接就地并入直流網(wǎng)。
[0024]7、本發(fā)明采用電力電子技術(shù)實現(xiàn)高壓直流轉(zhuǎn)換為25KV交流電，由于電力電子的可控性，對諧波和無功均可以實時補償，并可及時對故障進行保護和斷電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0026]圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中直流電變換器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0027]圖3a是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中模塊化級聯(lián)變流器采用全Η橋級聯(lián)的原理示意圖。
[0028]圖3b是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中模塊化級聯(lián)變流器采用全半橋級聯(lián)的原理示意圖。
[0029]圖3c是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中模塊化級聯(lián)變流器采用Η橋和半橋混連的原理示意圖。
[0030]圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中交流電變換器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0031]圖5是本發(fā)明在另一個具體應(yīng)用實例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

【具體實施方式】
[0032]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，包括:
三相高壓交流電源；由于電氣化鐵道穿過過個地區(qū)和各個城市，因此每一個牽引變電所均是從就地的地區(qū)110kV/220kV/330kV取電，這種格局在本發(fā)明中也不予給變，即仍舊包括原來的地區(qū)三相高壓交流電源1、三相高壓交流電源2……三相高壓交流電源N這N個電源。
[0034]直流電變換器(AC-DC)，用于將三相高壓交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電，即將地區(qū)三相高壓交流電源通過電力電子裝置裝換成高壓直流電。
[0035]高壓直流輸電回路，用于將高壓直流電輸送到各個牽引變電站的回路，取代原來的高壓交流輸電回路。通過采用該高壓直流輸電回路，具有以下優(yōu)點:第一，高壓直流輸電這種方式使得各個地區(qū)的高壓電網(wǎng)都通過直流側(cè)聯(lián)系到了一起，這樣可以實現(xiàn)各個地區(qū)電能的流通，擴大了牽引供電系統(tǒng)的背景容量；改變了原來的交流電網(wǎng)只能在具備公共高壓交流電源才能有共享的局限性。第二，由于高壓直流互聯(lián)后能量的流通，使得整個牽引供電的供電連續(xù)性提高，不會出現(xiàn)交流輸電中其中一個地區(qū)電網(wǎng)停電，直接導(dǎo)致從本地區(qū)取電的牽引變電所停電。第三，通過直流輸電，提高了整個系統(tǒng)的供電容量。
[0036]交流電變換器(DC-AC)，用于將高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓單相交流電，這個主要功能是實現(xiàn)將高壓直流轉(zhuǎn)換為低壓交流，其通過控制級聯(lián)的逆變器實現(xiàn)高壓直流電轉(zhuǎn)換成目前我國牽引網(wǎng)所需的55kV或者27.5kV的單相工頻交流電，而且可以控制其輸出的相位，這樣可以實現(xiàn)多個逆變器的并聯(lián)運行。在圖1中，可以是一個牽引變電所只有一套DC-AC裝置，也可以是一個牽引變電所多套DC-AC裝置并聯(lián)運行。
[0037]在較佳的實施例中，多個高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓單相交流電變換器DC-AC通過功率下垂控制方法，控制各個DC-AC輸出的有功功率和無功功率，并使得各個DC-AC之間沒有環(huán)流。另外，還可以進一步控制DC-AC輸出的電流對機車負載的諧波和無功進行補償。
[0038]接觸網(wǎng)系統(tǒng)，接觸網(wǎng)還是和原來的單相接觸網(wǎng)保持一致，分為交流母線和回流線。若為AT供電方式，則將正、負27.5kV母線連接到一起統(tǒng)一取27.5kV的電位，通過機車取電后從鋼軌回流。
[0039]參見圖2所示，在本實施中，直流電變換器(AC-DC)包括連接電抗和模塊化級聯(lián)變流器，其中連接電抗按照相分為LA、LB和LC，每個電抗可以是上、下兩個獨立的電抗串聯(lián)而成，也可以是一個電抗從中點拉出一個端子的結(jié)構(gòu)。從兩個電抗中間或者一個電抗中點引線連接至三相高壓交流系統(tǒng)。
[0040]本實施例中，模塊級聯(lián)變流器由A、B、C三相變流器組成，每相變流器由2e個模塊級聯(lián)而成，而且這2e個模塊由連接電抗均分為兩部分，而三相模塊共同構(gòu)造直流側(cè)的正、負母線。這種拓撲有交流和直流的隔離，因此牽引網(wǎng)帶來的負序電流大的問題，通過直流隔離后不再有負序問題的存在。
[0041]在每相2e個模塊中，各個子模塊的級聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖3a?3c所示，各個模塊的交流側(cè)有一個旁路開關(guān)，使得模塊在故障情況下能快速在線旁路，實現(xiàn)模塊的在線冗余。模塊組成這有三種組成情況:
第一種情況是全是Η橋模塊級聯(lián)而成，如圖3a所示，其中各個Η橋可以是同電壓等級的模塊，各個模塊的直流電壓相同，即Udl、Ud1、Ude的值相等；也可以是不同型號的Η橋級聯(lián)，各個Η橋的直流電壓也不一定要相等，可以成一定的關(guān)系，例如2倍關(guān)系，這樣Udl、Ud1、Ude的值可能不相等。這種以Η橋模塊級聯(lián)的好處有兩個，其一是可以控制兩根直流母線的極性，即可以隨意控制正電壓端、負電壓端處于哪個母線；另一個好處是當直流側(cè)出現(xiàn)故障時，可以通過4個全控器件ΤΙ、Τ2、Τ3、Τ4的控制輸出一個與原來直流側(cè)電壓相反的直流電壓的輸出，這樣可以迅速降低直流電壓，從而減少故障輸出。
[0042]第二種情況是可以全是半橋模塊級聯(lián)而成，如圖3b所示，這樣的話，相比Η橋，所用的器件數(shù)量要減少一半。同樣，各個半橋可以是同電壓等級的模塊，各個模塊的直流電壓相同，即Udl、Ud1、Ude的值相等；也可以是不同型號的半橋級聯(lián)，各個半橋的直流電壓也不一定要相等，可以成一定的關(guān)系，例如2倍關(guān)系，這樣Udl、Ud1、Ude的值可能不相等。這樣做的好處是可以減少器件數(shù)量，降低成本。
[0043]第三種情況是可以是半橋和Η橋模塊的混合級聯(lián)而成，如圖3c所示，這種拓撲吸取了前面兩種的優(yōu)點，所需器件個數(shù)量居中，而且具備一定可控制故障電流的能力。同樣，各個模塊可以是同電壓等級的模塊，各個模塊的直流電壓相同，即Udl、Ud1、Ude的值相等；也可以是不同型號的模塊級聯(lián)，各個模塊的直流電壓也不一定要相等，可以成一定的關(guān)系，例如2倍關(guān)系，這樣Udl、Ud1、Ude的值可能不相等。
[0044]本實施例中，交流電變換器(DC-AC)中的子模塊結(jié)構(gòu)和圖3a?3c —樣，也是包括Η橋級聯(lián)、半橋級聯(lián)、Η橋和半橋混連三種情況，而且各個模塊的直流電壓可以不相等。其通過兩個電抗LA和LB接入交流牽引網(wǎng)，見圖4。
[0045]作為較佳的實施例，參見圖1，本發(fā)明還進一步包括沿線發(fā)電系統(tǒng)，與鐵路沿線的風(fēng)電發(fā)電廠、光伏發(fā)電廠等均可以通過柔性直流輸電的方式接入共用的高壓直流系統(tǒng)。
[0046]作為較佳的實施例，參見圖1，本發(fā)明還進一步包括儲能裝置；雖然由于整個牽引網(wǎng)貫通，制動機車的能量能夠被牽引機車作為動力進行消耗，但是也有可能存在多余的制動能量需要反饋給直流網(wǎng)，同時考慮風(fēng)電和光伏等發(fā)電量可能大于牽引機車所需的電能，為了緩解過大的電能回饋高壓交流電網(wǎng)，給電網(wǎng)造成較大沖擊，儲能裝置可根據(jù)整個電力系統(tǒng)的潮流控制，對電能進行集中儲存和釋放，起到削峰填谷的作用，增加電力系統(tǒng)的可靠性。當所有發(fā)電廠停電時，還能充當UPS功能，實現(xiàn)對負荷的供電，緩解突然停電帶來的危害。
[0047]采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)之后，整個輸電網(wǎng)絡(luò)中均不含有變壓器，實現(xiàn)的電力柔性輸、配電，減少了變壓器帶來的損耗、占地等問題。由于具備AC-DC和DC-AC這兩級全控單元，在故障時，能夠快速控制，相比原來的靠斷路器的開、合控制的延時是ms級別的，這種裝置的響應(yīng)時間是us級別的，這使得整個線路的安全性能提高。
[0048]采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)之后，各個地區(qū)電網(wǎng)通過直流網(wǎng)進行互動，實現(xiàn)能量的多區(qū)域流動,例如當其中一個高壓電網(wǎng)電源停電,其他地區(qū)的電能還可以通過直流電網(wǎng)傳輸過去，再通過三相AC-DC反過來給停電的區(qū)域供電。
[0049]采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)之后，整個系統(tǒng)是集成發(fā)電、輸電、配電、儲電一體化系統(tǒng)，具備高度獨立性；能夠?qū)崿F(xiàn)整個電氣化鐵道的交流貫通，可以不改變現(xiàn)有機車和接觸網(wǎng)。由于具備AC-DC和DC-AC這兩級全控單元，可以解決機車帶來的負序電流，諧波和無功功率的問題。
[0050]在另一個實施例中，在上述實施例的基礎(chǔ)上還可以進行擴展，如圖5所示，其主要區(qū)別是將第二級變換中的高壓直流變換成低壓交流這一部分。即，將高壓直流通過多個直流電容的串聯(lián)進行鉗位，從而分為X個直流部分，各個直流部分由直流到交流進行逆變后輸出給一個單相變壓器，各個單相變壓器輸出端首尾串聯(lián)后輸出單相25kV制所需的電壓。各個牽引變電所輸出的單相25kV制電壓由于幅值和相位均受控制，因此可以連接到一起，形成同相貫通的交流牽引網(wǎng)。
[0051]另外，每個單相DC — AC旁邊可并聯(lián)一個三相全橋的的DC-AC，再通過三相變壓器隔離后給輔助的三相系統(tǒng)供電。在該拓撲中，直流變換成交流電，根據(jù)各個直流電容上的電壓，除了可用圖5所示的級聯(lián)拓撲外，還可以直接用Η橋兩電平結(jié)構(gòu)，或者三電平結(jié)構(gòu)，甚至多電平拓撲。
[0052]由此可見，整個拓撲的優(yōu)勢為:交高壓直流電通過電容串聯(lián)分壓后，可使用簡單的兩電平或者三電平進行逆變，并有單相輸出變壓器隔離，防止多個DC — AC之間構(gòu)成環(huán)流。
[0053]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一個以上的三相高壓交流電源； 直流電變換器，用于將三相高壓交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電； 高壓直流輸電回路，用于將高壓直流電輸送到各個牽引變電站的回路； 交流電變換器，用于將高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓單相交流電； 接觸網(wǎng)系統(tǒng)，與交流電變換器的輸出端相連，接觸網(wǎng)系統(tǒng)分為交流母線和回流線，通過機車取電后從鋼軌回流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，所述交流電變換器位于牽引變電所內(nèi)；每一個所述牽引變電所對應(yīng)只有一套交流電變換器，或者每一個所述牽引變電所對應(yīng)多套并聯(lián)運行的交流電變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電變換器包括連接電抗和模塊化級聯(lián)變流器，所述連接電抗按照相分為LA、LB和LC ;每個連接電抗由上、下兩個獨立的電抗串聯(lián)而成，或者為由一個電抗從中點拉出一個端子的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊級聯(lián)變流器由A、B、C三相變流器組成，每相變流器由2e個模塊級聯(lián)而成，所述2e個模塊由連接電抗均分為兩部分，而三相模塊共同構(gòu)造直流側(cè)的正、負母線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，在所述每相2e個模塊中各個子模塊的級聯(lián)結(jié)構(gòu)為全H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、全半橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、或H橋和半橋混連結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，所述交流電變換器中模塊化級聯(lián)變流器的子模塊級聯(lián)結(jié)構(gòu)為全H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、全半橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)、或H橋和半橋混連結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿線發(fā)電系統(tǒng)，與鐵路沿線的發(fā)電廠通過柔性直流輸電的方式接入共用的高壓直流系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，還包括儲能裝置，用于根據(jù)整個電力系統(tǒng)的潮流控制，對電能進行集中儲存和釋放。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓直流輸電回路與交流電變換器之間通過多個直流電容的串聯(lián)進行鉗位，分為X個直流部分，各個直流部分由直流到交流進行逆變后輸出給一個單相變壓器，各個單相變壓器輸出端首尾串聯(lián)后輸出所需的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于多端直流輸電的交流電氣化鐵道同相貫通供電系統(tǒng)，其特征在于，每個單相的交流電變換器旁邊可并聯(lián)一個三相全橋的交流電變換器，再通過三相變壓器隔離后給輔助的三相系統(tǒng)供電。
【文檔編號】H02J3/36GK104410095SQ201410107110
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】張志學(xué), 張定華, 王衛(wèi)安, 尚敬, 劉華東, 章志兵, 周方圓, 黃超 申請人:南車株洲電力機車研究所有限公司