CN112909949A - 一种多流制试验电源系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多流制试验电源系统及其控制方法，所述系统包括：真空断路器、第一变压器、第一交直交供电单元，第二交直交供电单元，第二变压器、第三变压器，以及若干接触器；真空断路器连接供电电源母线与第一变压器的原边高压侧端子；第一变压器分别与第一整流单元、第二整流单元连接，第一逆变单元与第一整流单元连接，第二逆变单元与第二整流单元连接，第二变压器与第一逆变单元连接，第三变压器与第二逆变单元连接，第二变压器、第三变压器连接交流母线；第一整流单元的中间直流电压、第二整流单元的中间直流电压连接直流电压母线，通过接触器的闭合与关断，产生不同等级供电制式的电源，为不同供电制式产品负载提供不同制式的电源。

Description

一种多流制试验电源系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆牵引供电系统技术领域，具体涉及一种多流制试验电源 系统及其控制方法。

背景技术

近些年，我国轨道交通装备技术取得举世瞩目的进步和发展，目前我国能自 主研发高速动车、城际动车、电力机车、地铁等不同类型轨道交通装备产品，满 足国内市场的需求。中国轨道交通正迎来发展新机遇。当前我国正逐步从“制造 大国”到“制造强国”转变，轨道交通产业“走出去”对提升我国竞争力、影响 力具有重要意义。

在拓展国际市场的过程中发现：由于不同国家因发展过程的不同、供电电压 和频率不同，造成了不同国家牵引供电制式存在较大差异。例如：南非牵引供电 系统同时采用25kV/50Hz交流和3kV直流两种牵引供电制式；而在欧洲的牵引供 电制式更为复杂，意大利和比利时采用3kV直流牵引供电系统，法国和德国采用 25kV/50Hz牵引供电系统，瑞士采用15kV/16.7Hz牵引供电系统。在国内，普铁、 高铁、城铁等铁路均采用25kV/50Hz的供电制式，地铁线路大多采用DC3000V 或DC1500V专线供电制式。从而导致了国内主机厂在做整车试验，变流器厂家 做牵引变流器试验时，面对不同供电制式产品进行试验时，需求的电源将也不同。

面对不同电源制式的轨道交通产品时，国内厂家需要一种可以提供不同牵引 供电制式的电源设备，满足交直交牵引系统和直交系统试验调试和研发新产品。 因此研制一种多流制试验电源系统，可以提高试验电源装置的利用率、降低试验 成本，十分必要；对推动我国铁路牵引供电系统与城市轨道交流车辆牵引供电系 统的融合；同时对推动各类型轨道交通线路融合、拓展国际市场等具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种多流制试验电源系统及其控制方法，解决了目前的牵引试验 电源系统为单一直流电源系统或者单一交流电源系统，只能为某一特定供电制式 轨道交通产品提供电源的缺陷。

第一方面，本发明提供一种多流制试验电源系统，包括：真空断路器、第一 变压器、第一交直交供电单元，第二交直交供电单元，第二变压器、第三变压器， 以及若干接触器；

所述第一交直交供电单元包括第一整流单元和第一逆变单元；

所述第二交直交供电单元包括第二整流单元和第二逆变单元；

所述真空断路器连接供电电源母线与所述第一变压器的原边高压侧端子；所 述第一变压器分别与所述第一整流单元、所述第二整流单元连接，所述第一逆变 单元与所述第一整流单元连接，所述第二逆变单元与所述第二整流单元连接，所 述第二变压器与所述第一逆变单元连接，所述第三变压器与所述第二逆变单元连 接，所述第二变压器、所述第三变压器连接交流母线；所述第一整流单元的中间 直流电压、所述第二整流单元的中间直流电压连接直流电压母线，所述若干接触 器分别位于不同的连接线路中，通过所述若干接触器的闭合与关断，所述多流制 试验电源系统产生不同等级供电制式的电源。

更进一步地，所述若干接触器包括接触器K0～接触器K16；

接触器K0、接触器K1分别位于所述第一变压器与所述第一整流单元的连接 线路中、所述第一变压器与所述第二整流单元的连接线路中；接触器K15、接触 器K16分别位于所述第二变压器与所述第一逆变单元的连接线路中、所述第三变 压器与所述第二逆变单元的连接线路中；

接触器K2位于所述第一整流单元的中间直流电压正母排与所述第二整流单 元的中间直流电压正母排之间；接触器K3位于所述第一整流单元的中间直流电 压正母排与直流电压正母线之间；接触器K4位于所述第一整流单元的中间直流 电压负母排与所述第二整流单元的中间直流电压负母排之间；接触器K5位于所 述第一整流单元的中间直流电压负母排与所述第二整流单元的中间直流电压正 母排之间；接触器K6、接触器K7分别位于所述第二整流单元的中间直流电压正 母排与直流电压正母线之间、所述第二整流单元的中间直流电压负母排与直流电 压负母线之间；

接触器K8、接触器K9位于所述第二变压器高压侧与交流母线之间；接触器 K11、接触器K12位于所述第三变压器高压侧与交流母线之间；接触器K10位于 所述第二变压器的接地端子和所述第三变压器的原边高压侧的高压端子之间；接 触器K13位于所述第二变压器的原边高压侧的高压端子与交流母线之间；接触器 K14位于所述第三变压器接地端子与交流母线之间。

更进一步地，所述不同等级供电制式的电源，包括直流电源和交流电源。

更进一步地，所述不同等级供电制式的电源，包括DC1500V等级供电制式 的电源、DC3000V等级供电制式的电源、15kV/16.7Hz等级供电制式的电源和 25kV/50Hz等级供电制式的电源。

更进一步地，所述第一整流单元、第二整流单元均包括至少一重整流器，将 三相交流转换成直流电；

所述第一逆变单元和第二逆变单元均包括至少一重单相逆变器，将直流电逆 变成单相交流电。

第二方面，本发明提供一种第一方面所述的多流制试验电源系统的控制方 法，包括：

控制真空断路器闭合，控制所述若干接触器的闭合与关断，产生不同供电制 式的电源：

若需要产生第一直流电源，则控制第一整流单元或第二整流单元单独提供第 一直流电源，或者控制第一整流单元与第二整流单元直流并联提供第一直流电 源；

若需要产生第二直流电源，则控制第一整流单元与第二整流单元直流串联提 供第二直流电源；

若需要产生第一交流电源，则控制第一交直交供电单元或第二交直交供电单 元单独提供第一交流电源，或者第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流 并联提供第一交流电源；

若需要产生第二交流电源，则第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交 流串联提供第二交流电源。

更进一步地，所述若需要产生第一直流电源，则控制第一整流单元或第二整 流单元单独提供第一直流电源，或者控制第一整流单元与第二整流单元直流并联 提供第一直流电源，包括：

控制第一整流单元单独提供第一直流电源：控制接触器K0、接触器K2、接 触器K6闭合，使第一整流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制 接触器K4、接触器K7闭合，使第一整流单元的直流电压负母排与直流负母线连 接；

控制第二整流单元单独提供第一直流电源：控制接触器K1、接触器K6闭合， 使第二整流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制接触器K7闭合， 使第二整流单元的直流电压负母排与直流负母线连接；

控制第一整流单元和第二整流单元直流并联提供第一直流电源，包括：控制 接触器K0、接触器K1、接触器K2、接触器K6闭合，使第一整流单元和第二整 流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制接触器K4、接触器K7闭 合，使第一整流单元和第二整流单元的中间直流电压负母排和直流负母线连接。

更进一步地，所述若需要产生第二直流电源，则控制第一整流单元与第二整 流单元直流串联提供第二直流电源，包括：

控制接触器K0、接触器K1、接触器K3、接触器K5、接触器K7闭合，使 第一整流单元与第二整流单元直流串联提供第二直流电源。

更进一步地，所述若需要产生第一交流电源，则控制第一交直交供电单元或 第二交直交供电单元单独提供第一交流电源，或者第一交直交供电单元与第二交 直交供电单元交流并联提供第一交流电源，包括：

控制第一交直交供电单元单独提供第一交流电源：控制接触器K0、接触器 K15闭合，使第一整流单元、第一逆变单元构成第一交直交电路拓扑结构，控制 接触器K8、接触器K9闭合，使所述第一交直交电路拓扑结构与交流母线并联；

控制第二交直交供电单元单独提供第一交流电源：控制接触器K1、接触器 K16闭合，使第二整流单元、第二逆变单元构成第二交直交电路拓扑结构，控制 接触器K11、接触器K12闭合，使所述第二交直交电路拓扑结构与交流母线并联；

第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流并联提供第一交流电源：控 制接触器K0、接触器K1、接触器K15、接触器K16、接触器K8、接触器K9、 接触器K11、接触器K12闭合，使所述第一交直交电路拓扑结构、所述第二交直 交电路拓扑结构与交流母线相连接。

更进一步地，所述若需要产生第二交流电源，则第一交直交供电单元与第二 交直交供电单元交流串联提供第二交流电源，包括：

控制接触器K0、接触器K1、接触器K10、接触器K13、接触器K14、接触 器K15闭合，使第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流串联提供第二交 流电源。

本发明提出的一种多流制试验电源系统及控制方法，主要的有益效果如下：

(1)本发明提供的多流制试验电源系统及控制方法，能够为不同供电制式 列车或变流器等轨道交通产品提供不同制式的电源，如交流25kV/50Hz、交流 15kV/16.7Hz、直流DC3000V、直流DC1500等试验电源条件，对推动各类型轨 道交通产品具有重要意义。

(2)常见的供电电源采用电力系统常规三相变压器中任意两相构成一个单 相供电电源，结构间的差异决定了的三相不对称性，牵引负荷在运行中有负序电 流注入电网；本发明的电源系统中的变压器是三相变压器，采用三相PWM整流 器，三相电压电流均对称，可以解决负序问题。

(3)本发明的电源系统能构成直流电源供电拓扑和交流电源供电拓扑，根 据实际列车或变流器等轨道交通产品数量及功率、供电制式需求，可以采用单独 整流单元或逆变单元供电或者并联的两个整流单元或并联的两个逆变单元供电； 也可直流、交流同时供电，相互不影响；满足不同产品对电源需求，从而实现同 一时间为不同供电制式产品负载提供不同制式的电源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用 的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因 此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性 劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一提供的多流制试验电源系统拓扑结构图；

图2是本发明实施例一提供的PWM整流模块单元拓扑结构图；

图3是本发明实施例一提供的单相逆变器拓扑结构图；

图4是本发明实施例二提供的多流制试验电源系统的控制时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的 实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的 配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并 非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于 本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一 项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能 理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

本实施例提供一种多流制试验电源系统，如图1所示，包括：真空断路器 VCB、第一变压器T1、第一交直交供电单元，第二交直交供电单元，第二变压器 T2、第三变压器T3，以及若干接触器；

第一交直交供电单元包括第一整流单元1和第一逆变单元2；

第二交直交供电单元包括第二整流单元3和第二逆变单元4；

真空断路器VCB连接供电电源母线与第一变压器T1的原边高压侧端子；第 一变压器T1分别与第一整流单元1、第二整流单元3连接，第一逆变单元2与第 一整流单元1连接，第二逆变单元4与第二整流单元3连接，第二变压器T2与 第一逆变单元2连接，第三变压器T3与第二逆变单元4连接，第二变压器T2、 第三变压器T3连接交流母线；第一整流单元1的中间直流电压、第二整流单元3 的中间直流电压连接直流电压母线，若干接触器分别位于不同的连接线路中，通 过若干接触器的闭合与关断，多流制试验电源系统产生不同等级供电制式的电 源。

其中的真空断路器VCB(Vacuum circuit breaker)，是一种带有真空灭弧装 置的断路器，能断开额定负荷电路和故障电流，以保护电气设备，本实施例中采 用三相交流真空断路器VCB。第一变压器T1为三相降压变压器，第二变压器T2、 第三变压器T3为单相升压变压器，用于电压等级的转换。第一整流单元1与第 一逆变单元2之间、第二整流单元3与第二逆变单元4之间分别连接一个支撑电 容Cd，主要是用于抑制电压纹波以及稳定中间直流电压。

上述若干接触器包括接触器K0～接触器K16，其中：

接触器K0、接触器K1分别位于第一变压器T1与第一整流单元1的连接线 路中、第一变压器T1与第二整流单元3的连接线路中；接触器K15、接触器K16 分别位于第二变压器T2与第一逆变单元2的连接线路中、第三变压器T3与第二 逆变单元4的连接线路中；

接触器K2位于第一整流单元1的中间直流电压正母排与第二整流单元3的 中间直流电压正母排之间；接触器K3位于第一整流单元1的中间直流电压正母 排与直流电压正母线之间；接触器K4位于第一整流单元1的中间直流电压负母 排与第二整流单元3的中间直流电压负母排之间；接触器K5位于第一整流单元 1的中间直流电压负母排与第二整流单元3的中间直流电压正母排之间；接触器 K6、接触器K7分别位于第二整流单元3的中间直流电压正母排与直流电压正母 线之间、第二整流单元3的中间直流电压负母排与直流电压负母线之间；

接触器K8、接触器K9位于第二变压器T2高压侧与交流母线之间；接触器 K11、接触器K12位于第三变压器T3高压侧与交流母线之间；接触器K10位于 第二变压器T2的接地端子和第三变压器T3的原边高压侧的高压端子之间；接触 器K13位于第二变压器T2的原边高压侧的高压端子与交流母线之间；接触器K14 位于第三变压器T3接地端子与交流母线之间。

上述多流制试验电源系统可以提供多种供电制式的电源电路拓扑结构，为不 同供电制式列车或变流器等轨道交通产品提供不同等级供电制式的电源，包括直 流电源和交流电源。不同等级供电制式的电源还可以进一步具体包括但不限于 DC1500V等级供电制式的电源、DC3000V等级供电制式的电源、15kV/16.7Hz 等级供电制式的电源和25kV/50Hz等级供电制式的电源，这四种供电制式的电源 为不同供电制式列车或变流器等轨道交通产品常用电源。

上述多流制试验电源系统中的第一整流单元1、第二整流单元3均包括至少 一重整流器，将三相交流转换成直流电；第一逆变单元2和第二逆变单元4均包 括至少一重单相逆变器，将直流电逆变成单相交流电。

第一整流单元1或第二整流单元3内的PWM整流模块单元拓扑结构如图2 所示的三相PWM整流器11，作用是将三相电压经过PWM整流控制，转换成直 流电压，可以直接作为直流电源供直流负载，也可供后端的逆变单元。需要指出 的是，第一整流单元1或第二整流单元3内的三相PWM整流器11不仅限于图2 中的一重整流器，通常包含两重或更多的三相PWM整流器11，一方面可以通过 多重化的作用更好抑制谐波，同时也可满足不同功率等级的后端负载对容量的需 求。因此多重化时，第一变压器T1的次边绕组也不仅仅如图2所示的一组，一 般有多组次边绕组，连接方式与图2相同，次变绕组与三相PWM整流器11相连， 另一端均连接在同一直流母排上(即支撑电容Cd两端)。

具体地，图2中的三相PWM整流器包括：第一开关管Qc_1、第二开关管 Qc_2、第三开关管Qc_3、第四开关管Qc_4、第五开关管Qc_5及第六开关管Qc_6； 其中，第一开关管Qc_1的第一端、第三开关管Qc_3的第一端及第五开关管Qc_5 的第一端连接，其公共端作为第一逆变单元2或第二逆变单元4的直流正母排； 第一开关管Qc_1的第二端分别与接触器K1_1的第二端和第二开关管Qc_2的第 一端连接；第三开关管Qc_3的第二端分别与接触器K12的第二端和第四开关管 Qc_4的第一端连接；第五开关管Qc_5的第二端分别与接触器K13的第二端和 第六开关管Qc_6的第一端连接；第二开关管Qc_2的第二端、第四开关管Qc_4 的第二端和第六开关管Qc_6的第二端连接，其公共端作为第一逆变单元2或第 二逆变单元4的直流负母排，其中，V表示IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，D 表示反并联的二极管。

第一逆变单元2或第二逆变单元4内的单相逆变器拓扑结构如图3所示的单 相PWM逆变器，其作用是将直流电压转换成交流电，供给交流负载。需要指出 的是，第一逆变单元2或第二逆变单元4内单相逆变器12不仅限于图中的一重 单相逆变器，通常包含两重或者更多，一方面可以通过多重化的作用更好抑制谐 波，同时也可满足不同功率等级的后端负载对容量需求。因此多重化时，第二变 压器T2或第三变压器T3的低压侧绕组也不仅仅如图3所示的一组，一般有多组 低压侧绕组，连接方式与图3相同，低压侧绕组与单相PWM逆变器相连，另一 端均连接在同一直流母排上(即支撑电容Cd两端)。

具体地，图3中的单相PWM逆变器包括第一开关管Qi_1、第二开关管Qi_2、 第三开关管Qi_3及第四开关管Qi_4；其中：第一开关管Qi_1的第一端和第三开 关管Qi_3的第一端连接，其公共端作为逆变模块的直流正母排，第三开关管Qi_3 的第二端分别与接触器Ki_1的第一端和第四开关管Qi_4的第一端连接，第二开 关管Qi_2的第二端和第四开关管Qi_4的第二端连接，其公共端作为逆变模块的 直流负母排。

实施例二

本实施例提供一种多流制试验电源系统的控制方法，如图4所示，包括：

控制真空断路器VCB闭合，控制若干接触器的闭合与关断，产生不同供电 制式的电源：

若需要产生第一直流电源，则控制第一整流单元1或第二整流单元2单独提 供第一直流电源，或者控制第一整流单元1与第二整流单元3直流并联提供第一 直流电源；

若需要产生第二直流电源，则控制第一整流单元1与第二整流单元3直流串 联提供第二直流电源；

若需要产生第一交流电源，则控制第一交直交供电单元或第二交直交供电单 元单独提供第一交流电源，或者第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流 并联提供第一交流电源；

若需要产生第二交流电源，则第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交 流串联提供第二交流电源。

利用本实施例提供的控制方法，可以使多流制试验电源系统不同等级供电制 式的电源，包括直流电源和交流电源。不同等级供电制式的电源还可以进一步具 体包括但不限于不同供电制式列车或变流器等轨道交通产品常用电源。

本实施例中，以四种常用供电制式的电源为例做进一步说明，分别是 DC1500V等级供电制式的电源(第一直流电源)、DC3000V等级供电制式的电 源(第二直流电源)、15kV/16.7Hz等级供电制式的电源(第一交流电源)和 25kV/50Hz等级供电制式的电源(第二交流电源)。

根据产品供电制式，判定产生何种供电制式的电源：

第一种情况：列车或变流器需要DC1500V等级供电制式的电源。

此种情况下，控制闭合真空断路器VCB，可以采用三相四象限整流算法和电 流瞬态跟踪控制算法控制中间直流电压位于目标值附近。这种控制方式具有电流 内环和电压外环的双闭环控制结构；电压外环的作用是维持目标直流电压的恒 定；在电流内环作用是使整流器的实际输入电流能够跟踪电压外环输出的电流给 定，实现单位功率因数的控制。可以根据负载的大小，控制第一整流单元1或第 二整流单元3单独提供DC1500V等级供电制式的电源，或者控制第一整流单元1 与第二整流单元3直流并联提供DC1500V等级供电制式的电源，具体包括：

控制第一整流单元1单独提供DC1500V等级供电制式的电源：控制接触器 K0、接触器K2、接触器K6闭合，使第一整流单元的中间直流电压正母排与直流 正母线连接，控制接触器K4、接触器K7闭合，使第一整流单元1的直流电压负 母排与直流负母线连接；由此构成一个DC1500V的三相四象限整流供电系统。

控制第二整流单元3单独提供DC1500V等级供电制式的电源：控制接触器 K1、接触器K6闭合，使第二整流单元3的中间直流电压正母排与直流正母线连 接，控制接触器K7闭合，使第二整流单元3的直流电压负母排与直流负母线连 接；由此构成一个DC1500V的三相四象限整流供电系统。

控制第一整流单元1和第二整流单元3直流并联提供DC1500V等级供电制 式的电源，包括：控制接触器K0、接触器K1、接触器K2、接触器K6闭合，使 第一整流单元和第二整流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制接 触器K4、接触器K7闭合，使第一整流单元1和第二整流单元3的中间直流电压 负母排和直流负母线连接；由此构成一个DC1500V的三相四象限整流供电系统。

第二种情况：列车或变流器需要DC3000V等级供电制式的电源。

此种情况下，控制闭合真空断路器VCB，可以通过三相四象限整流算法，控 制第一整流单元1、第二整流单元3的IGBT动作，实现中间直流电压处目标值 附近。由于单个整流单元是提供DC1500V，通过两个整流单元串联可以提供 DC3000V直流电压。因此，若需要产生DC3000V等级供电制式的电源，则控制 第一整流单元1与第二整流单元3直流串联提供DC3000V等级供电制式的电源， 具体包括：

控制接触器K0、接触器K1、接触器K3、接触器K5、接触器K7闭合，使 第一整流单元1与第二整流单元3直流串联提供DC3000V等级供电制式的电源。 闭合接触器K0、接触器K1能使第一整流单元1、第二整流单元3与第一变压器 T1连接，闭合接触器K3可使第一整流单元1的中间直流电压正母排与直流负母 线连接，闭合接触器K5使第一整流单元1的中间直流电压负母排与第二整流单 元2的中间直流电压正母线连接，闭合接触器K7可使第二整流单元3的中间直 流电压负母排与直流负母线连接，由此构成一个DC3000V的三相四象限整流供 电系统。

第三种情况：列车或变流器需要15kV/16.7Hz等级供电制式的电源。

此种情况下，控制闭合真空断路器VCB，可以通过三相四象限整流算法和单 相逆变算法，控制第一整流单元1、第二整流单元3、第一逆变单元2、第二逆变 单元4的IGBT动作，实现交流电压处于目标值附近。根据负载大小不同，可以 控制第一交直交供电单元或第二交直交供电单元单独提供15kV/16.7Hz等级供电 制式的电源，或者第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流并联提供 15kV/16.7Hz等级供电制式的电源，具体包括：

控制第一交直交供电单元单独提供15kV/16.7Hz等级供电制式的电源：控制 接触器K0、接触器K15闭合，使第一整流单元1、第一逆变单元2构成第一交直 交电路拓扑结构，控制接触器K8、接触器K9闭合，使第一交直交电路拓扑结构 与交流母线并联；由此构成一个15kV/16.7Hz的交直交供电系统。

控制第二交直交供电单元单独提供15kV/16.7Hz等级供电制式的电源：控制 接触器K1、接触器K16闭合，使第二整流单元3、第二逆变单元4构成第二交直 交电路拓扑结构，控制接触器K11、接触器K12闭合，使第二交直交电路拓扑结 构与交流母线并联；由此构成一个15kV/16.7Hz的交直交供电系统。

第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流并联提供15kV/16.7Hz等级 供电制式的电源：控制接触器K0、接触器K1、接触器K15、接触器K16、接触 器K8、接触器K9、接触器K11、接触器K12闭合，使第一交直交电路拓扑结构、 第二交直交电路拓扑结构与交流母线相连接；由此构成一个15kV/16.7Hz的交直 交供电系统。

第四种情况：列车或变流器需要25kV/50Hz等级供电制式的电源。

此种情况下，控制闭合真空断路器VCB，可以通过三相四象限整流算法、单 相逆变算法，控制第一整流单元1、第二整流单元3、第一逆变单元2、第二逆变 单元4的IGBT动作，实现交流电压处于目标值附近。由于单个交直交供电单元 系统提供电压等级是15kV，而逆变输出的频率可以根据需求进行调节，因此需 将第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流串联，提供电压等级 25kV/50Hz的供电制式电源，具体包括：

控制接触器K0、接触器K1、接触器K10、接触器K13、接触器K14、接触 器K15闭合，使第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流串联提供 25kV/50Hz的供电制式电源。闭合接触器K0、接触器K15，使第一整流单元1、 第一逆变单元2构成交直交电路拓扑结构；闭合接触器K1、接触器K16，使第二 整流单元3、第二逆变单元4构成交直交电路拓扑结构；闭合接触器K13，使第 二变压器T2的原边高压侧的高压端子A1与交流母线连接，闭合接触器K10使 第二变压器T2的接地端子X1与第三变压器T3的原边高压侧的高压端子A1连 接；闭合接触器K14，使第三变压器T3的接地端子X1和交流母线连接，由此构 成一个25kV/50Hz交流的交直交供电系统。

值得说明的是，对于上述多流制试验电源系统中，对于某些常规电气部件进 行了省略，例如为支撑电容充电的充电电路，用于抑制中间直流电压二次纹波的 二次谐振电路等，在本发明技术方案电路拓扑基础上增加此类或类似电气部件， 属于本发明的保护范围内。同时，上述DC1500V等级供电制式的电源、DC3000V 等级供电制式的电源、15kV/16.7Hz等级供电制式的电源和25kV/50Hz等级供电 制式的电源，仅为对本技术领域常用电源制式的举例，不等于对本发明所能提供 的电源的唯一限定，例如交流模式下的60Hz与50Hz接近，本发明也适用于频率 60Hz电网供电制式，直流模式下的DC750V等级供电制式的电源和DC1500V等 级供电制式的电源接近，本发明也适用于DC750V直流供电模式。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或 替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权 利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多流制试验电源系统，其特征在于，包括：真空断路器、第一变压器、第一交直交供电单元，第二交直交供电单元，第二变压器、第三变压器，以及若干接触器；

所述第一交直交供电单元包括第一整流单元和第一逆变单元；

所述第二交直交供电单元包括第二整流单元和第二逆变单元；

所述真空断路器连接供电电源母线与所述第一变压器的原边高压侧端子；所述第一变压器分别与所述第一整流单元、所述第二整流单元连接，所述第一逆变单元与所述第一整流单元连接，所述第二逆变单元与所述第二整流单元连接，所述第二变压器与所述第一逆变单元连接，所述第三变压器与所述第二逆变单元连接，所述第二变压器、所述第三变压器连接交流母线；所述第一整流单元的中间直流电压、所述第二整流单元的中间直流电压连接直流电压母线，所述若干接触器分别位于不同的连接线路中，通过所述若干接触器的闭合与关断，所述多流制试验电源系统产生不同等级供电制式的电源。

2.根据权利要求1所述的多流制试验电源系统，其特征在于，所述若干接触器包括接触器K0～接触器K16；

接触器K0、接触器K1分别位于所述第一变压器与所述第一整流单元的连接线路中、所述第一变压器与所述第二整流单元的连接线路中；接触器K15、接触器K16分别位于所述第二变压器与所述第一逆变单元的连接线路中、所述第三变压器与所述第二逆变单元的连接线路中；

接触器K2位于所述第一整流单元的中间直流电压正母排与所述第二整流单元的中间直流电压正母排之间；接触器K3位于所述第一整流单元的中间直流电压正母排与直流电压正母线之间；接触器K4位于所述第一整流单元的中间直流电压负母排与所述第二整流单元的中间直流电压负母排之间；接触器K5位于所述第一整流单元的中间直流电压负母排与所述第二整流单元的中间直流电压正母排之间；接触器K6、接触器K7分别位于所述第二整流单元的中间直流电压正母排与直流电压正母线之间、所述第二整流单元的中间直流电压负母排与直流电压负母线之间；

接触器K8、接触器K9位于所述第二变压器高压侧与交流母线之间；接触器K11、接触器K12位于所述第三变压器高压侧与交流母线之间；接触器K10位于所述第二变压器的接地端子和所述第三变压器的原边高压侧的高压端子之间；接触器K13位于所述第二变压器的原边高压侧的高压端子与交流母线之间；接触器K14位于所述第三变压器接地端子与交流母线之间。

3.根据权利要求1所述的多流制试验电源系统，其特征在于，所述不同等级供电制式的电源，包括直流电源和交流电源。

4.根据权利要求1所述的多流制试验电源系统，其特征在于，所述不同等级供电制式的电源，包括DC1500V等级供电制式的电源、DC3000V等级供电制式的电源、15kV/16.7Hz等级供电制式的电源和25kV/50Hz等级供电制式的电源。

5.根据权利要求1所述的多流制试验电源系统，其特征在于，所述第一整流单元、第二整流单元均包括至少一重整流器，将三相交流转换成直流电；

所述第一逆变单元和第二逆变单元均包括至少一重单相逆变器，将直流电逆变成单相交流电。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的多流制试验电源系统的控制方法，其特征在于，包括：

控制真空断路器闭合，控制所述若干接触器的闭合与关断，产生不同供电制式的电源：

若需要产生第一直流电源，则控制第一整流单元或第二整流单元单独提供第一直流电源，或者控制第一整流单元与第二整流单元直流并联提供第一直流电源；

若需要产生第二直流电源，则控制第一整流单元与第二整流单元直流串联提供第二直流电源；

若需要产生第一交流电源，则控制第一交直交供电单元或第二交直交供电单元单独提供第一交流电源，或者第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流并联提供第一交流电源；

若需要产生第二交流电源，则第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流串联提供第二交流电源。

7.根据权利要求6所述的多流制试验电源系统的控制方法，其特征在于，若需要产生第一直流电源，则控制第一整流单元或第二整流单元单独提供第一直流电源，或者控制第一整流单元与第二整流单元直流并联提供第一直流电源，包括：

控制第一整流单元单独提供第一直流电源：控制接触器K0、接触器K2、接触器K6闭合，使第一整流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制接触器K4、接触器K7闭合，使第一整流单元的直流电压负母排与直流负母线连接；

控制第二整流单元单独提供第一直流电源：控制接触器K1、接触器K6闭合，使第二整流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制接触器K7闭合，使第二整流单元的直流电压负母排与直流负母线连接；

控制第一整流单元和第二整流单元直流并联提供第一直流电源，包括：控制接触器K0、接触器K1、接触器K2、接触器K6闭合，使第一整流单元和第二整流单元的中间直流电压正母排与直流正母线连接，控制接触器K4、接触器K7闭合，使第一整流单元和第二整流单元的中间直流电压负母排和直流负母线连接。

8.根据权利要求6所述的多流制试验电源系统的控制方法，其特征在于，若需要产生第二直流电源，则控制第一整流单元与第二整流单元直流串联提供第二直流电源，包括：

控制接触器K0、接触器K1、接触器K3、接触器K5、接触器K7闭合，使第一整流单元与第二整流单元直流串联提供第二直流电源。

9.根据权利要求6所述的多流制试验电源系统的控制方法，其特征在于，若需要产生第一交流电源，则控制第一交直交供电单元或第二交直交供电单元单独提供第一交流电源，或者第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流并联提供第一交流电源，包括：

控制第一交直交供电单元单独提供第一交流电源：控制接触器K0、接触器K15闭合，使第一整流单元、第一逆变单元构成第一交直交电路拓扑结构，控制接触器K8、接触器K9闭合，使所述第一交直交电路拓扑结构与交流母线并联；

控制第二交直交供电单元单独提供第一交流电源：控制接触器K1、接触器K16闭合，使第二整流单元、第二逆变单元构成第二交直交电路拓扑结构，控制接触器K11、接触器K12闭合，使所述第二交直交电路拓扑结构与交流母线并联；

第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流并联提供第一交流电源：控制接触器K0、接触器K1、接触器K15、接触器K16、接触器K8、接触器K9、接触器K11、接触器K12闭合，使所述第一交直交电路拓扑结构、所述第二交直交电路拓扑结构与交流母线相连接。

10.根据权利要求6所述的多流制试验电源系统的控制方法，其特征在于，若需要产生第二交流电源，则第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流串联提供第二交流电源，包括：

控制接触器K0、接触器K1、接触器K10、接触器K13、接触器K14、接触器K15闭合，使第一交直交供电单元与第二交直交供电单元交流串联提供第二交流电源。

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