CN111756256A - 牵引供电设备 - Google Patents

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CN111756256A CN202010604839.1A CN202010604839A CN111756256A CN 111756256 A CN111756256 A CN 111756256A CN 202010604839 A CN202010604839 A CN 202010604839A CN 111756256 A CN111756256 A CN 111756256A
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刘斌
罗孝侃
陈兵生
左后林
郭惠艳
吴世辉
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Abstract

本发明提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件，变压组件用于对输入的电流进行升压；第一整流桥，连接于变压组件的输出端；第二整流桥，连接于变压组件的输出端；控制器与第一整流桥和第二整流桥相连接。本发明提供的牵引供电设备，在轨道车辆需要高压牵引时，通过控制器控制第一整流桥和第二整流桥以串联的形式输出直流电；在轨道车辆需要低压牵引时，通过控制器控制第一整流桥和第二整流桥以并联的形式输出直流电，使得牵引供电设备输出的直流电压可以根据现场需要进行调节，能够满足不同电压制式的轨道车辆，减少了牵引供电设备的使用数量，大幅度降低了投资和运行成本，使运营和维护更为简单和方便。

Description

牵引供电设备
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，涉及一种牵引供电设备。
背景技术
近年来国内新型轨道交通产业蓬勃发展，大中城市与旅游观光城市开始规划和建设新型轨道交通，为适应城市日益发展的城轨车辆的市场需求，国内大型机车车辆制造企业陆续在各地建设城轨车辆生产与试验基地，而车辆的牵引供电作为城轨车辆试验基地设计中的关键技术之一，肩负着基地内多种城轨试验车辆的牵引供电需求。
目前，国内城轨车辆的电压制式主要有DC750V和DC1500V两种，不同区域的城轨车辆其电压制式不一定相同，即使是同一城市也可能有多种电压制式的城轨车辆。现有的牵引供电设备无法输出不同的电压，需要设置不同输出电压的牵引供电设备，导致投资和运行费用高、维护不便。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
有鉴于此，本发明提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件，变压组件用于对输入的电流进行升压；第一整流桥，连接于变压组件的输出端；第二整流桥，连接于变压组件的输出端；控制器，控制器与第一整流桥和第二整流桥相连接，控制器能够控制第一整流桥和第二整流桥以串联或并联的形式输出直流电。
本发明提供的牵引供电设备，在工作过程中，输入电路将电流输送至变压组件。变压器将输入的电流升压至合适电压，通过第一整流桥和第二整流桥进行整流、调压后输出直流电流即可用于轨道车辆的牵引供电。
本发明提供的牵引供电设备，在轨道车辆需要高压牵引时，通过控制器控制第一整流桥和第二整流桥以串联的形式输出DC1000～1800V直流电；在轨道车辆需要低压牵引时，通过控制器控制第一整流桥和第二整流桥以并联的形式输出DC500～900V直流电，使得牵引供电设备输出的直流电压可调节，能够满足不同规格的轨道车辆，能够降低牵引供电设备的使用数量，降低了投资和运行成本，维护更为方便。此外，由于输出电压可以设置和调节，可以用于模拟电网电压波动，以测试车辆上的车载设备在不同电网电压下的工况。
例如，可以将三相380V的交流电输入到变压组件，变压组件将电流升压到合适电压，然后通过第一整流桥和第二整流桥串联输出DC1000至1800V的电流或通过第一整流桥和第二整流桥并联输出DC500至900V的电流。
另外，本发明提供的上述技术方案中的牵引供电设备还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室，变压组件、第一整流桥、第二整流桥和控制器设置在变电室内。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了变电室，通过变电室的设置为变压组件、第一整流桥、第二整流桥和控制器提供了安装位置，使得牵引供电设备整体模块化，一方面便于统一管理与维护；另一方面能够使得牵引供电设备的使用更为安全。
在上述任一技术方案中，进一步地，变压组件包括：变压器，变压器用于对输入的电流进行升压；变压器柜，变压器设置在变压器柜内，变压器柜设置在变电室内，固定于变电室的中央地板上。
在该技术方案中，进一步提供了变压组件的组成，变压组件包括变压器和变压器柜，通过变压器柜的设置为变压器提供了安装位置，便于变压器的安装，便于输入电流的接入与输出电流的引出，同时变压器柜连接于变电室使得变压器的安装与运行更为稳固、可靠。
具体地，变压器为干式变压器，干式变压器具有高安全性、高可靠性和节能环保的特点特别适用于轨道交通系统中。
在上述任一技术方案中，进一步地，第一整流桥连接于变压器的二次侧Y型绕组；第二整流桥连接于变压器的二次侧D型绕组。
在该技术方案中，进一步提供了第一整流桥和第二整流桥的连接方式，能够形成两路输出电流，在第一整流桥和第二整流桥串联的情况下即可输出高压电流，在第一整流桥和第二整流桥并联的情况下即可输出低压电流，使得牵引供电设备输出电压可调节，适用范围更广。还可以用来模拟电网电压波动，测试车载设备在不同电网电压下的工况。
在上述任一技术方案中，进一步地，牵引供电设备还包括：断路器，设置在变压器柜内，断路器与变压器相连接，用于控制变压器与输入电路的连通或断开；避雷器，连接于输入电路；预充电回路，预充电回路并联于输入电路，预充电回路上设置有第一电阻和第一控制开关；第二控制开关，设置在输入电路上；其中，控制器连接于第一控制开关和第二控制开关，能够通过第一控制开关控制预充电回路的开启与断开，能够通过第二控制开关控制输入电路的开启与断开。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了断路器，通过断路器的设置变压器与输入电路的连通或断开，使得牵引供电设备适用更为安全。
具体地，断路器可以为框架式断路器，既能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间和分断电流，还能提供线路保护及电源设备的过载、欠压、短路等多种保护。
在该技术方案中，通过避雷器的设置，能够起到浪涌和防雷保护的作用，使得牵引供电设备使用更为安全。
在该技术方案中，通过预充电回路的设置，在牵引设备开启阶段，输入电流向变压器输入电流时，可以通过控制器控制第一控制开关闭合，使得预充电回路连通，控制第二控制开关断开与控制输入电路的连接，使得输入电流通过预充电回路进入到变压器，预先给整流柜内的电容器件充电，以免电容器件在接通时短路，使得牵引供电设备使用更为安全。
在上述任一技术方案中，进一步地，牵引供电设备还包括：整流柜，第一整流桥和第二整流桥设置在整流柜内，整流柜设置在变电室内，固定于变电室中央地板上，连通于变压器柜，与变压器柜并列设置。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了整流柜，整流柜为第一整流桥和第二整流桥及附件提供了安装位置，使得第一整流桥和第二整流桥的固定与运行更为可靠。
在上述任一技术方案中，进一步地，牵引供电设备还包括：开关柜，控制器设置在开关柜内，开关柜设置在变电室内，固定在变电室的中央地板上，连通于整流柜，与整流柜并列设置。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了开关柜，通过开关柜的设置为控制器提供了安装位置，使得控制器的安装与运行更为可靠。更为通过控制开关柜内的接触器的不同组合，来实现第一整流桥与第二整流桥的串联或并联，从而完成工作模式的切换。
具体地，在牵引供电设备包括变压器柜、整流柜和开关柜的情况下，变压器柜、整流柜和开关柜依次设置在变电室内，变压器柜和整流柜之间可以通过连接件固定，整流柜和开关柜之间可以通过连接件固定，同时变压器柜、整流柜和开关柜可以通过螺栓与变电室的地板上的横梁进行连接。一方面，使得变压组件、第一整流桥和第二整流桥、控制器分别处于不同柜体内，运行更为安全；另一方面使得变压器柜、整流柜和开关柜布局更为紧凑，提高空间利用率；再一方面，使得变压器柜、整流柜和开关柜的固定更为可靠。
具体地，还可以包括电缆沟，电缆沟可以开设在变电室或变电室的地面以下，通过电缆沟的开设便于敷设牵引供电设备进电缆和出电缆，便于变压器柜、整流柜和开关柜之间建立有线的电性或通信连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，牵引供电设备还包括：控制按钮，控制按钮连接于控制器，控制按钮能够控制控制器的启停；触摸屏，设置在开关柜上，触摸屏连接于控制器，触摸屏用于通过控制器控制第一整流桥和第二整流桥以串联或并联的形式输出直流电。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了控制按钮和触摸屏，通过控制按钮的设置，能够控制牵引供电设备的启停，通过触摸屏的设置能够控制第一整流桥和第二整流桥以串联或并联的形式输出直流电，使得牵引供电设备的操控更为方便。
具体地，控制器还可以用于记录牵引供电设备的工作状态和故障信息，通过触摸屏的设置可以显示牵引供电设备工作的历史记录和故障信息，便于对牵引供电设备进行维修与维护。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括：十二脉波晶闸管数控器，十二脉波晶闸管数控器连接于控制器；其中，第一整流桥和第二整流桥为三相六脉冲全控整流桥，十二脉波晶闸管数控器连接于第一整流桥的六个晶闸管和第二整流桥的六个晶闸管，十二脉波晶闸管数控器能够基于控制器的电压指令控制第一整流桥的六个晶闸管和第二整流桥的六个晶闸管的启停。
在该技术方案中，进一步包括了十二脉波晶闸管数控器，同时提供了第一整流桥和第二整流桥的样式，通过三相六脉冲全控整流桥的选取，能够形成十二脉波整流，第一整流桥和第二整流桥的输出由控制器控制，通过十二脉波晶闸管数控器连接于第一整流桥的六个晶闸管和第二整流桥的六个晶闸管，能够控制第一整流桥和第二整流桥输出电压的大小，使得牵引供电设备可控性更强。控制器为串联模式时第一整流桥和第二整流桥串联后电压(电压为DC1000～1800V)，控制器为并联模式时两个第一整流桥和第二整流桥并联后输出指定电压(电压为DC500～900V)。
在上述任一技术方案中，进一步地，牵引供电设备还包括：第一保护电路，第一保护电路一端连接于第一整流桥输出端的正极，另一端连接于第一整流桥输出端的负极，第一保护电流上设置有第一二极管和第二电阻，第二电阻位于第一二极管和第一整流桥输出端的正极之间；第二保护电路，第二保护电路一端连接于第二整流桥输出端的正极，另一端连接于第二整流桥输出端的负极，第二保护电流上设置有第二二极管和第三电阻，第三电阻位于第二二极管和第二整流桥输出端的正极之间；第一负载回路，第一负载回路包括第一直流电抗器、第一滤波电容和第一铝壳电阻，第一铝壳电阻一端连接于第一整流桥输出端的正极，另一端连接于第一整流桥输出端的负极，第一直流电抗器设置在第一整流桥输出端的正极线路上，位于第一滤波电容和第一铝壳电阻之间；第二负载回路，第二负载回路包括第二直流电抗器、第二滤波电容和第二铝壳电阻，第二铝壳电阻一端连接于第二整流桥输出端的正极，另一端连接于第二整流桥输出端的负极，第二直流电抗器设置在第二整流桥输出端的正极线路上，位于第二滤波电容和第二铝壳电阻之间；均流电抗器，设置在第一整流桥和第二整流桥输出端的正极上。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了第一保护电路、第二保护电路、第一负载回路、第二负载回路和均流电抗器。通过第一保护电路的设置，起到了第一整流桥防电流反向保护的作用；通过第二保护电路的设置，起到了第二整流桥防电流反向保护的作用；通过第一负载回路的设置，组成第一整流桥的输出假负载回路，给第一直流电抗器续流，防止第一直流电抗器的自感电压过高而损坏电路器件或绝缘，还可以平衡输出电压(抑制电压波动)；通过第二负载回路的设置，组成第二整流桥的输出假负载回路，给第二直流电抗器续流，防止第二直流电抗器的自感电压过高而损坏电路器件或绝缘，还可以平衡输出电压(抑制电压波动)；通过均流电抗器的设置，能够使第一整流桥和第二整流桥电流均衡输出。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例提供的牵引供电设备的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例提供的变压器柜的结构示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例提供的开关柜的结构示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例提供的变电室的基础平面布置示意图；
图5示出了根据本发明的一个实施例提供的牵引供电设备的电气原理示意图；
图6示出了根据本发明的一个实施例提供的牵引供电设备的结构框图。
其中，图1至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
2变电室，4第一整流桥，6第二整流桥，8断路器，10整流柜，12开关柜，14控制按钮，16触摸屏，18变压器柜，20变压器，22电缆沟，26变压组件，28控制器，30第一电阻，32第一控制开关，34第二控制开关，36第一二极管，38第二电阻，40第二二极管，42第三电阻，44第一直流电抗器，46第一滤波电容，48第一铝壳电阻，50第二直流电抗器，52第二滤波电容，54第二铝壳电阻，56均流电抗器，58避雷器，60十二脉波晶闸管数控器，62急停按钮，64绝缘检测器件。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步地详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图6描述根据本发明一些实施例的牵引供电设备。
实施例一
如图1至图6所示，其中，图1中指向牵引供电设备的箭头表示电流输入方向，背离于牵引供电设备的箭头表示电流输出方向，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
本发明提供的牵引供电设备，在工作过程中，输入电路将电流输送至变压组件26。变压器20将输入的电流升压至合适电压，通过第一整流桥4和第二整流桥6进行整流、调压后输出直流电流即可用于轨道车辆的牵引供电。
本发明提供的牵引供电设备，在轨道车辆需要高压牵引时，通过控制器28控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联的形式输出DC1000～1800V直流电；在轨道车辆需要低压牵引时，通过控制器28控制第一整流桥4和第二整流桥6以并联的形式输出DC500～900V直流电，使得牵引供电设备输出的直流电压可调节，能够满足不同规格的轨道车辆，能够降低牵引供电设备的使用数量，降低了投资和运行成本，维护更为方便。此外，由于输出电压可以设置和调节，可以用于模拟电网电压波动，以测试车辆上的车载设备在不同电网电压下的工况。
例如，可以将三相380V的交流电输入到变压组件26，变压组件26将电流升压到合适电压，然后通过第一整流桥4和第二整流桥6串联输出DC1000至1800V的电流或通过第一整流桥4和第二整流桥6并联输出DC500至900V的电流。
实施例二
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
在该实施例中，牵引供电设备进一步包括了变电室2，通过变电室2的设置为变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28提供了安装位置，使得牵引供电设备整体模块化，一方面便于统一管理与维护；另一方面能够使得牵引供电设备的使用更为安全。
实施例三
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
如图2所示，进一步地，变压组件26包括：变压器20，变压器20用于对输入的电流进行升压；变压器柜18，变压器20设置在变压器柜18内，变压器柜18设置在变电室2内，固定于变电室2的中央地板上。
在该实施例中，进一步提供了变压组件26的组成，变压组件26包括变压器20和变压器柜18，通过变压器柜18的设置为变压器20提供了安装位置，便于变压器20的安装，便于输入电流的接入与输出电流的引出，同时变压器柜18连接于变电室2使得变压器20的安装与运行更为稳固、可靠。
具体地，变压器20为干式变压器20，干式变压器20具有高安全性、高可靠性和节能环保的特点特别适用于轨道交通系统中。
实施例四
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
如图2所示，进一步地，变压组件26包括：变压器20，变压器20用于对输入的电流进行升压；变压器柜18，变压器20设置在变压器柜18内，变压器柜18设置在变电室2内，固定于变电室2的中央地板上。
如图5所示，进一步地，第一整流桥4连接于变压器20的二次侧Y型绕组；第二整流桥6连接于变压器20的二次侧D型绕组。
在该实施例中，进一步提供了第一整流桥4和第二整流桥6的连接方式，能够形成两路输出电流，在第一整流桥4和第二整流桥6串联的情况下即可输出高压电流，在第一整流桥4和第二整流桥6并联的情况下即可输出低压电流，使得牵引供电设备输出电压可调节，适用范围更广。还可以用来模拟电网电压波动，测试车载设备在不同电网电压下的工况。
实施例五
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
如图2所示，进一步地，变压组件26包括：变压器20，变压器20用于对输入的电流进行升压；变压器柜18，变压器20设置在变压器柜18内，变压器柜18设置在变电室2内，固定于变电室2的中央地板上。
如图5所示，进一步地，牵引供电设备还包括：断路器8，设置在变压器柜18内，断路器8与变压器20相连接，用于控制变压器20与输入电路的连通或断开；避雷器58，连接于输入电路；预充电回路，预充电回路并联于输入电路，预充电回路上设置有第一电阻30和第一控制开关32；第二控制开关34，设置在输入电路上；其中，控制器28连接于第一控制开关32和第二控制开关34，能够通过第一控制开关32控制预充电回路的开启与断开，能够通过第二控制开关34控制输入电路的开启与断开。
在该实施例中，牵引供电设备进一步包括了断路器8，通过断路器8的设置变压器20与输入电路的连通或断开，使得牵引供电设备适用更为安全。
具体地，断路器8可以为框架式断路器8，既能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件下接通、承载一定时间和分断电流，还能提供线路保护及电源设备的过载、欠压、短路等多种保护。
在该实施例中，通过避雷器58的设置，能够起到浪涌和防雷保护的作用，使得牵引供电设备使用更为安全。
在该实施例中，通过预充电回路的设置，在牵引设备开启阶段，输入电流向变压器20输入电流时，可以通过控制器28控制第一控制开关32闭合，使得预充电回路连通，控制第二控制开关34断开与控制输入电路的连接，使得输入电流通过预充电回路进入到变压器20，预先给整流柜10内的电容器件充电，以免电容器件在接通时短路，能够抑制电流的上升速度，使得牵引供电设备使用更为安全。
实施例六
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：整流柜10，第一整流桥4和第二整流桥6设置在整流柜10内，整流柜10设置在变电室2内，固定于变电室2中央地板上，连通于变压器柜18，与变压器柜18并列设置。
在该实施例中，牵引供电设备进一步包括了整流柜10，整流柜10为第一整流桥4和第二整流桥6及附件提供了安装位置，使得第一整流桥4和第二整流桥6的固定与运行更为可靠。
实施例七
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
如图3所示，进一步地，牵引供电设备还包括：开关柜12，控制器28设置在开关柜12内，开关柜12设置在变电室2内，固定在变电室2的中央地板上，连通于整流柜10，与整流柜10并列设置。
在该实施例中，牵引供电设备进一步包括了开关柜12，通过开关柜12的设置为控制器28提供了安装位置，使得控制器28的安装与运行更为可靠。更为通过控制开关柜12内的接触器的不同组合，来实现第一整流桥4与第二整流桥6的串联或并联，从而完成工作模式的切换。
具体地，在牵引供电设备包括变压器柜18、整流柜10和开关柜12的情况下，变压器柜18、整流柜10和开关柜12依次设置在变电室2内，变压器柜18和整流柜10之间可以通过连接件固定，整流柜10和开关柜12之间可以通过连接件固定，同时变压器柜18、整流柜10和开关柜12可以通过螺栓与变电室2的地板上的横梁进行连接。一方面，使得变压组件26、第一整流桥4和第二整流桥6、控制器28分别处于不同柜体内，运行更为安全；另一方面使得变压器柜18、整流柜10和开关柜12布局更为紧凑，提高空间利用率；再一方面，使得变压器柜18、整流柜10和开关柜12的固定更为可靠。
如图4所示，具体地，还可以包括电缆沟22，电缆沟22可以开设在变电室2或变电室2的地面以下，通过电缆沟22的开设便于敷设牵引供电设备进电缆和出电缆，便于变压器柜18、整流柜10和开关柜12之间建立有线的电性或通信连接。
实施例八
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括：变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28。
其中，变压组件26用于对输入的电流进行升压；第一整流桥4连接于变压组件26的输出端；第二整流桥6连接于变压组件26的输出端；控制器28与第一整流桥4和第二整流桥6相连接，控制器28能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：变电室2，变压组件26、第一整流桥4、第二整流桥6和控制器28设置在变电室2内。
如图3所示，进一步地，牵引供电设备还包括：开关柜12，控制器28设置在开关柜12内，开关柜12设置在变电室2内，固定在变电室2的中央地板上，连通于整流柜10，与整流柜10并列设置。
如图1所示，进一步地，牵引供电设备还包括：控制按钮14，控制按钮14连接于控制器28，控制按钮14能够控制控制器28的启停；触摸屏16，设置在开关柜12上，触摸屏16连接于控制器28，触摸屏16用于通过控制器28控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电。
在该实施例中，牵引供电设备进一步包括了控制按钮14和触摸屏16，通过控制按钮14的设置，能够控制牵引供电设备的启停，通过触摸屏16的设置能够控制第一整流桥4和第二整流桥6以串联或并联的形式输出直流电，使得牵引供电设备的操控更为方便。
具体地，控制器28还可以用于记录牵引供电设备的工作状态和故障信息，通过触摸屏16的设置可以显示牵引供电设备工作的历史记录和故障信息，便于对牵引供电设备进行维修与维护。
实施例九
如图5所示，在实施例一至实施例八中任一实施例的基础上，进一步地，牵引供电设备还包括：十二脉波晶闸管数控器60，十二脉波晶闸管数控器60连接于控制器28；其中，第一整流桥4和第二整流桥6为三相六脉冲全控整流桥，十二脉波晶闸管数控器60连接于第一整流桥4的六个晶闸管和第二整流桥6的六个晶闸管，十二脉波晶闸管数控器60能够基于控制器28的电压指令控制第一整流桥4的六个晶闸管和第二整流桥6的六个晶闸管的启停。
在该实施例中，进一步包括了十二脉波晶闸管数控器60，同时提供了第一整流桥4和第二整流桥6的样式，通过三相六脉冲全控整流桥的选取，能够形成十二脉波整流，第一整流桥4和第二整流桥6的输出由控制器28控制，通过十二脉波晶闸管数控器60连接于第一整流桥4的六个晶闸管和第二整流桥6的六个晶闸管，能够控制第一整流桥4和第二整流桥6输出电压的大小，使得牵引供电设备可控性更强。控制器28为串联模式时第一整流桥4和第二整流桥6串联后电压(电压为DC1000～1800V)，控制器28为并联模式时两个第一整流桥4和第二整流桥6并联后输出指定电压(电压为DC500～900V)。
实施例十
如图5所示，在实施例一至实施例八中任一实施例的基础上，进一步地，牵引供电设备还包括：第一保护电路，第一保护电路一端连接于第一整流桥4输出端的正极，另一端连接于第一整流桥4输出端的负极，第一保护电流上设置有第一二极管36和第二电阻38，第二电阻38位于第一二极管36和第一整流桥4输出端的正极之间；第二保护电路，第二保护电路一端连接于第二整流桥6输出端的正极，另一端连接于第二整流桥6输出端的负极，第二保护电流上设置有第二二极管40和第三电阻42，第三电阻42位于第二二极管40和第二整流桥6输出端的正极之间；第一负载回路，第一负载回路包括第一直流电抗器44、第一滤波电容46和第一铝壳电阻48，第一铝壳电阻48一端连接于第一整流桥4输出端的正极，另一端连接于第一整流桥4输出端的负极，第一直流电抗器44设置在第一整流桥4输出端的正极线路上，位于第一滤波电容46和第一铝壳电阻48之间；第二负载回路，第二负载回路包括第二直流电抗器50、第二滤波电容52和第二铝壳电阻54，第二铝壳电阻54一端连接于第二整流桥6输出端的正极，另一端连接于第二整流桥6输出端的负极，第二直流电抗器50设置在第二整流桥6输出端的正极线路上，位于第二滤波电容52和第二铝壳电阻54之间；均流电抗器56，设置在第一整流桥4和第二整流桥6输出端的正极上。
在该技术方案中，牵引供电设备进一步包括了第一保护电路、第二保护电路、第一负载回路、第二负载回路和均流电抗器56。通过第一保护电路的设置，起到了第一整流桥4防电流反向保护的作用；通过第二保护电路的设置，起到了第二整流桥6防电流反向保护的作用；通过第一负载回路的设置，组成第一整流桥4的输出假负载回路，给第一直流电抗器44续流，防止第一直流电抗器44的自感电压过高而损坏电路器件或绝缘，还可以平衡输出电压(抑制电压波动)；通过第二负载回路的设置，组成第二整流桥6的输出假负载回路，给第二直流电抗器50续流，防止第二直流电抗器50的自感电压过高而损坏电路器件或绝缘，还可以平衡输出电压(抑制电压波动)；通过均流电抗器56的设置，能够使第一整流桥4和第二整流桥6电流均衡输出。
具体实施例
如图1至图6所示，本发明的一个实施例提供了一种牵引供电设备，包括变压器柜18、整流柜10、开关柜12，变压器柜18、整流柜10和开关柜12都安装在一个变电室2内，其中变电室2为厢式变电室2。
电源采用可控硅全控整流桥，由开关柜12串并联组合来产生需要的DC500至900V和DC1000至1800V范围内的连续可调电源，以满足多种电压制式的试验车辆供电需要。
如图1所示，本实施例提供一种牵引供电设备组包括变压器柜18、整流柜10、开关柜12、变电室2。变压器柜18、整流柜10、开关柜12均布置在变电室2内，且依序紧密排列，并通过螺栓与变电室2地板的横梁进行可靠联接，前述电气柜间均有电缆和通讯连接。开关柜12上有触摸屏16和控制按钮14，用于控制本设备的工作模式、参数及输出。
如图2所示，断路器8安装在变压器柜18内，可以接通和断开输入电路，为供电设备提供多种安全保护，其中，断路器8为框架式断路器8。
如图3所示，开关柜12的柜门上安装有触摸屏16和多个控制按钮14(或旋钮)。控制按钮14(或旋钮)用于控制牵引供电设备的开/关机、紧急停止等，触摸屏16用于设置串/并联模式、输出电压，以及记录和查看历史记录和故障信息。
如图4所示，变电室2基础平面布置示意图，该变电室2地面下开挖有一条“L”电缆沟，用于敷设牵引供电设备的进/出电缆。
如图5所示，为设备电路工作原理图，设备输入三相380V交流电，为了避免整流柜10内的直流电容器短路，至变压器柜18，经变压器柜18内的干式变压器20升压到合适电压，整流柜10内的第一整流桥4和第二整流桥6为二个三相六脉冲全控整流桥，其中第一整流桥4接至整流变压器20二次侧Y型绕组，另一个第二整流桥6接至整流变压器20二次侧D型绕组，并受十二脉波晶闸管数控器60所控制并同步、调压工作，构成12脉波整流，输出DC500～900V范围内的预设电压。如果系统设置为串联模式时，由本设备的控制器28控制开关柜12内的接触器7KM3闭合，接触器7KM4和7KM5断开，此时，第一整流桥4的DC-与和第二整流桥6的DC+相连接，系统输出的DC+为第一整流桥4的DC+，系统输出的DC-为第二整流桥6的DC-，串联后可输出指定电压(电压为DC1000至1800V)。若系统设置为并联模式，则控制器28控制开关柜12内的接触器7KM3断开，同时闭合7KM4和7KM5，使第一整流桥4和第二整流桥6的DC+与DC-分别连通，并联后输出指定电压(电压设置范围为DC500至900V)。
该牵引供电设备的元器件组成及选型见表1：
表1
Figure BDA0002560625830000161
Figure BDA0002560625830000171
如图5所示，外部电路中PE相接地设置，A相、B相和C相通过输入电路连通至变压器20，在输入电路上设置有框架式断路器8，输入电路上设置有开关7KM2以控制输入电量的连通与闭合A相、B相和C相分别对应的输入电路并联有预充电回路，预充电回路上设置有开关7MK1以控制预充电回来的连通与断开，与A相对应的预充电回路上串联有电阻1R1，与B相对应的预充电回路上串联有电阻1R2，与C相对应的预充电回路上串联有电阻1R3，其中电阻1R1、电阻1R2和电阻1R3的可以为RXLG-0500-10R型号电阻。
如图5所示，进一步地，外部电路中PE相接地的通路上设置有电流表1TA2，该电流表1TA2的型号可以为PAS-LB2000P1，用于测量电网侧的漏电流；在A相和B相之间并联有电压表1LV1，该电压表1LV1的型号可以为BD-AV，用于检测测量电网侧的线电压，该电压表1LV1可以通信连接于控制器28，在电压表1LV1测量的电压高于或低于标准电压的10％时，可以哦他能够给控制器28断开框架式断路器8，牵引供电设备停止运行；在B相的输入电路上设置有电流表1TA1，用于检测测量电网侧的线电流。
如图5所示，第一整流桥4连接于变压器20的二次侧Y型绕组，第一整流桥4为三相六脉冲全控整流桥包括了晶闸管V1、晶闸管V2、晶闸管V3、晶闸管V4、晶闸管V5、晶闸管V6，其中变压器20二次侧Y型绕组的a1相连接于晶闸管V1和晶闸管V4，变压器20二次侧Y型绕组的b1相连接于晶闸管V3和晶闸管V6，变压器20二次侧Y型绕组的c1相连接于晶闸管V2和晶闸管V5，晶闸管V1、晶闸管V2、晶闸管V3、晶闸管V4、晶闸管V5和晶闸管V6可以为Y50KPH型号的晶闸管。
如图5所示，进一步地，在第一整流桥4的正极上串联有熔断器1FU4，熔断器1FU4的型号可以为170M5957，以进行过载和短路保护，第一保护电路一端连接于第一整流桥4输出端的正极，另一端连接于第一整流桥4输出端的负极，第一保护电流上设置有第一二极管36和第二电阻38，第二电阻38位于第一二极管36和第一整流桥4输出端的正极之间，第一二极管36可以为ZP1000A3000V型号的二极管和第二电阻38型号为2*RXLG-0520-03R的电阻。
如图5所示，进一步地，还包括第一负载回路，第一负载回路包括第一直流电抗器44、第一滤波电容46和第一铝壳电阻48，第一铝壳电阻48一端连接于第一整流桥4输出端的正极，另一端连接于第一整流桥4输出端的负极，第一直流电抗器44设置在第一整流桥4输出端的正极线路上，位于第一滤波电容46和第一铝壳电阻48之间，第一直流电抗器44可以为型号800A/0.1mH/2000V的直流电抗器，第一滤波电容46可以为型号SHP-2000-600-FS的滤波电容，第一铝壳电阻48可以为型号RXLG-0500-10kR的铝壳电阻。
如图5所示，进一步地，在压器二次侧Y型绕组的a1与晶闸管V1和晶闸管V4的通路上设置有熔断器1FU1；在变压器20二次侧Y型绕组的b1相与晶闸管V3和晶闸管V6的通路上设置有熔断器1FU2；在变压器20二次侧Y型绕组的c1相与晶闸管V2和晶闸管V5的通路上设置有熔断器1FU3。
具体地，如图5所示，第二整流桥6连接于变压器20的二次侧D型绕组，第而整流桥为三相六脉冲全控整流桥包括了晶闸管V7、晶闸管V8、晶闸管V9、晶闸管V10、晶闸管V11、晶闸管V12，其中变压器20二次侧D型绕组的a1相连接于晶闸管V7和晶闸管V11，变压器20二次侧D型绕组的b1相连接于晶闸管V9和晶闸管V12，变压器20二次侧D型绕组的c1相连接于晶闸管V8和晶闸管V13，晶闸管V7、晶闸管V8、晶闸管V9、晶闸管V10、晶闸管V11和晶闸管V12可以为Y50KPH型号的晶闸管。
如图5所示，进一步地，在第二整流桥6的正极上串联有熔断器1FU8，熔断器1FU8的型号可以为170M5957，以进行过载和短路保护，第二保护电路一端连接于第二整流桥6输出端的正极，另一端连接于第二整流桥6输出端的负极，第二保护电流上设置有第二二极管40和第三电阻42，第三电阻42位于第二二极管40和第二整流桥6输出端的正极之间，第二二极管40可以为ZP1000A3000V型号的二极管和第三电阻42型号为2*RXLG-0520-03R的电阻。
如图5所示，进一步地，还包括第二负载回路，第二负载回路包括第二直流电抗器50、第二滤波电容52和第二铝壳电阻54，第二铝壳电阻54一端连接于第二整流桥6输出端的正极，另二端连接于第一整流桥4输出端的负极，第二直流电抗器50设置在第二整流桥6输出端的正极线路上，位于第二滤波电容52和第二铝壳电阻54之间，第二直流电抗器50可以为型号800A/0.1mH/2000V的直流电抗器，第二滤波电容52可以为型号SHP-2000-600-FS的滤波电容，第一铝壳电阻48可以为型号RXLG-0500-10kR的铝壳电阻。
如图5所示，进一步地，在压器二次侧D型绕组的a1与晶闸管V7和晶闸管V11的通路上设置有熔断器1FU5；在变压器20二次侧D型绕组的b1相与晶闸管V9和晶闸管V12的通路上设置有熔断器1FU6；在变压器20二次侧D型绕组的c1相与晶闸管V8和晶闸管V13的通路上设置有熔断器1FU7。
具体地，如图5所示，还包括了开关7MK3、开关7MK4和开关7MK5，开关7MK3、开关7MK4和开关7MK5可以设置在开关柜12内，开关7MK3用于控制第二整流桥6的正极输出端与第二整流桥6的负极输出端之间的连接，开关7MK5用于控制第二整流桥6的正极输出端与第二整流桥6的正极输出端之间的连接，开关7MK4用于控制第二整流桥6的负极输出端与第二整流桥6的负极输出端之间的连接。在开关7MK3闭合，开关7MK4和开关7MK5断开的情况下，第一整流桥4和第二整流桥6串联；在在开关7MK3断开，开关7MK4和开关7MK5闭合的情况下，第一整流桥4和第二整流桥6并联。
如图5所示，进一步地，还包括电阻1R4、电压表1LV3、电流表1LT1、开关7MK8和电压表1LV4，电阻1R4一端连接于第一整流桥4和第二整流桥6的正极输出端，另一端连接于第一整流桥4和第二整流桥6的负极输出端，该电阻1R4的型号为RXLG-0500-10kR，作为系统输出的假负载，改善续流；电压表1LV3设置在第一整流桥4和第二整流桥6的正极输出端与一整流桥和第二整流桥6的负极输出端之间，该电压表1LV3的型号可以为ACTDS-DV/I，用于测量系统输出端电压；电流表1LT1串联在第一整流桥4和第二整流桥6的正极输出端上，该电流表1LT1的型号可以为AHKC-EA，用于测量系统输出端电流，开关7MK8设置在第一整流桥4和第二整流桥6的正极输出端上，用于控制系统输出的开启与断开；电压表1LV4一端连接于第一整流桥4的正极输出段，另一端连接于第一整流桥4和第二整流桥6的负极输出端，该电压表1LV4可以为型号ACTDS-DV/I的电压表。
具体地，如图5所示，第一整流桥4和第二整流桥6的输出端的正极上设置有均流电抗器56。
如图5所示，进一步地，还包括熔断器1FU9，熔断器1FU9设置在第一整流桥4和第二整流桥6的输出端的正极上，用于输出电路的短路和过载保护。
如图6所示，为本实施例的牵引供电设备的原理框图，控制器28为PLC控制器其中，系统输入电压为3AC380V，经变电组件升压后，分两路进入第一整流桥4和第二整流桥6，在触摸屏16设置相关工作模式和指定输出电压值后，PLC控制器把该指定电压值的指令通过RS485通讯发送给十二脉波晶闸管数控器60，十二脉波晶闸管数控器60控制第一整流桥4和第二整流桥6的晶闸管开通和关断的时间，从而输出整流后指定电压的直流电流，再经开关柜12内的开关组合输出到远方试验线现场供试验车辆牵引用电，并点亮试验线四周围栏上的警示灯，以安全警示，防止人员接近，并且在试验线围栏外设置有急停按钮62，若有危险或安全事故，可拍下此急停按钮62，切断系统的输出，保护试验线现场的人员和设备安全。此外，在装置的输出电路的正、负极安装了绝缘检测器件64，实时检测直流的正负输出线路的对地阻抗，当其小于阈值时报警并切断输出，防止出现安全事故。
本实施例具有如下有益效果：
1)可以提供DC500至1800V范围内多种电压制式车辆的牵引供电需要；
2)可以动态模拟电网波动，测试车辆牵引供电系统及车载设备对电网电压波动的适应性，及不同电网电压下的工况；
3)输入可以为AC380V市电，不同于一般变电所的输入电压10kV，取电和布置更简单、方便；
4)结构精简、运行和维护方便。
在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种牵引供电设备，其特征在于，包括：
变压组件(26)，所述变压组件(26)用于对输入的电流进行升压；
第一整流桥(4)，连接于所述变压组件(26)的输出端；
第二整流桥(6)，连接于所述变压组件(26)的输出端；
控制器(28)，所述控制器(28)与所述第一整流桥(4)和所述第二整流桥(6)相连接，所述控制器(28)能够控制所述第一整流桥(4)和所述第二整流桥(6)以串联或并联的形式输出直流电。
2.根据权利要求1所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
变电室(2)，所述变压组件(26)、所述第一整流桥(4)、所述第二整流桥(6)和所述控制器(28)设置在所述变电室(2)内。
3.根据权利要求2所述的牵引供电设备，其特征在于，所述变压组件(26)包括：
变压器(20)，所述变压器(20)用于对输入的电流进行升压；
变压器柜(18)，所述变压器(20)设置在所述变压器柜(18)内，所述变压器柜(18)设置在所述变电室(2)内，固定于所述变电室(2)的中央地板上。
4.根据权利要求3所述的牵引供电设备，其特征在于，
所述第一整流桥(4)连接于所述变压器(20)的二次侧Y型绕组；
所述第二整流桥(6)连接于所述变压器(20)的二次侧D型绕组。
5.根据权利要求3所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
断路器(8)，设置在所述变压器柜(18)内，所述断路器(8)与所述变压器(20)相连接，用于控制所述变压器(20)与输入电路的连通或断开；
避雷器(58)，连接于所述输入电路；
预充电回路，所述预充电回路并联于所述输入电路，所述预充电回路上设置有第一电阻(30)和第一控制开关(32)；
第二控制开关(34)，设置在所述输入电路上；
其中，所述控制器(28)连接于所述第一控制开关(32)和所述第二控制开关(34)，能够通过所述第一控制开关(32)控制所述预充电回路的开启与断开，能够通过所述第二控制开关(34)控制所述输入电路的开启与断开。
6.根据权利要求2所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
整流柜(10)，所述第一整流桥(4)和所述第二整流桥(6)设置在所述整流柜(10)内，所述整流柜(10)设置在所述变电室(2)内，固定于所述变电室(2)中央地板上，连通于所述变压器柜(18)，与所述变压器柜(18)并列设置。
7.根据权利要求2所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
开关柜(12)，所述控制器(28)设置在所述开关柜(12)内，所述开关柜(12)设置在所述变电室(2)内，固定在所述变电室(2)的中央地板上，连通于所述整流柜(10)，与所述整流柜(10)并列设置。
8.根据权利要求7所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
控制按钮(14)，所述控制按钮(14)连接于所述控制器(28)，所述控制按钮(14)能够控制所述控制器(28)的启停；
触摸屏(16)，设置在所述开关柜(12)上，所述触摸屏(16)连接于所述控制器(28)，所述触摸屏(16)用于通过所述控制器(28)控制第一整流桥(4)和所述第二整流桥(6)以串联或并联的形式输出直流电。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
十二脉波晶闸管数控器(60)，所述十二脉波晶闸管数控器(60)连接于所述控制器；
其中，所述第一整流桥(4)和所述第二整流桥(6)为三相六脉冲全控整流桥，所述十二脉波晶闸管数控器(60)连接于所述第一整流桥(4)的六个晶闸管和所述第二整流桥(6)的六个晶闸管，所述十二脉波晶闸管数控器(60)能够基于所述控制器的电压指令控制所述第一整流桥(4)的六个晶闸管和所述第二整流桥(6)的六个晶闸管的启停。
10.根据权利要求9所述的牵引供电设备，其特征在于，还包括：
第一保护电路，所述第一保护电路一端连接于所述第一整流桥(4)输出端的正极，另一端连接于所述第一整流桥(4)输出端的负极，所述第一保护电流上设置有第一二极管(36)和第二电阻(38)，所述第二电阻(38)位于所述第一二极管(36)和所述第一整流桥(4)输出端的正极之间；
第二保护电路，所述第二保护电路一端连接于所述第二整流桥(6)输出端的正极，另一端连接于所述第二整流桥(6)输出端的负极，所述第二保护电流上设置有第二二极管(40)和第三电阻(42)，所述第三电阻(42)位于所述第二二极管(40)和所述第二整流桥(6)输出端的正极之间；
第一负载回路，所述第一负载回路包括第一直流电抗器(44)、第一滤波电容(46)和第一铝壳电阻(48)，所述第一铝壳电阻(48)一端连接于所述第一整流桥(4)输出端的正极，另一端连接于所述第一整流桥(4)输出端的负极，所述第一直流电抗器(44)设置在所述第一整流桥(4)输出端的正极线路上，位于所述第一滤波电容(46)和第一铝壳电阻(48)之间；
第二负载回路，所述第二负载回路包括第二直流电抗器(50)、第二滤波电容(52)和第二铝壳电阻(54)，所述第二铝壳电阻(54)一端连接于所述第二整流桥(6)输出端的正极，另一端连接于所述第二整流桥(6)输出端的负极，所述第二直流电抗器(50)设置在所述第二整流桥(6)输出端的正极线路上，位于所述第二滤波电容(52)和第二铝壳电阻(54)之间；
均流电抗器(56)，设置在所述第一整流桥(4)和所述第二整流桥(6)输出端的正极上。
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