CN202906763U - 一种共用变压器的牵引供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种共用变压器的牵引供电装置，包括：一个移相变压器，包括一个采用三角形连接的原边绕组和两个分别采用星型和三角形连接的副边绕组；两个变流单元，每个变流单元分别与一个副边绕组对应，每个变流单元均包括输出并联的二极管整流器和PWM整流器，每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接；用于到两组驱动脉冲，并分别发送给所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端的控制单元。本实用新型实施例实现了二极管整流器与PWM整流器共用一台变压器，降低了设备成本，同时减小了体积，增加了实际工程应用的灵活性。

Description

一种共用变压器的牵引供电装置

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种共用变压器的牵引供电装置。 

背景技术

目前，城市轨道交通普遍采用750V或1500V直流电为机车车辆供电。变电所牵引供电装置采用的是12或24脉波二极管整流机组，其主要优点是系统结构简单、可靠性好、功率密度高、过载能力强、设备成本低；缺点在于其直流输出电压不可控，电压波动范围大，而且其能量只能从交流侧到直流侧单向传输，列车再生制动的多余能量不能回馈交流电网，需要制动电阻消耗掉，造成能量的白白浪费。 

专利ZL200810103678.7公开了一种混合式牵引供电装置及控制方法，其中混合式牵引供电装置是在传统二极管整流机组的基础上，并联了一套（Pulse Width Modulation，简称PWM）整流机组，充分利用二极管整流机组的优点和PWM整流机组能量双向流动、功率因数可调的优点，从而改善直流电网电压稳定性，提高供电品质，同时实现列车制动能量回馈交流侧电网，避免制动能量在电阻上消耗，节约能量，甚至还能用于对中压环网进行无功补偿。 

发明人在实施本实用新型的过程中发现，现有技术至少存在如下缺陷：现有技术中PWM整流机组需要额外配置专用变压器，其成本较高，同时变压器的安装需要占用很大的空间，使得实际工程应用受到一定限制。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种共用变压器的牵引供电装置及控制方法，用以解决现有技术中PWM整流机组需要额外配置专用变压器的问题。 

本实用新型实施例提供一种共用变压器的牵引供电装置，包括： 

一个移相变压器，所述移相变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组，所述原边绕组采用三角形连接，所述两个副边绕组分别采用星型和三角形连接，每个副边绕组均包括额定输出端子和中间抽头输出端子； 

两个变流单元，每个变流单元分别与一个副边绕组对应，每个变流单元均包括输出并联的二极管整流器和脉冲调制PWM整流器，每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接； 

用于检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，根据设定的直流电压和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲，并分别发送给所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端的控制单元，所述控制单元分别与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端以及所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端连接。 

优选地，所述两个变流单元的输出端并联或者串联，且每个变流单元的输出端均串接有直流滤波电感。 

优选地，所述控制单元包括： 

用于检测所述原边绕组的电动势、所述两个副边绕组的各输出端子的交流电流、所述两个变流单元的输出电流和输出电压的检测单元，所述检测单元与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端连接； 

用于根据设定的直流电压和所述检测单元检测到的所述两个变流单元的输出电流和输出电压得到各PWM整流器的有功指令电流的直流电压环，所述直流电压环与所述检测单元连接； 

用于对所述检测单元检测到的所述原边绕组的电动势进行运算得到所述原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量和各副边绕组的电动势的相角，并根据设定的两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流得到各变流单元中PWM整流器的无功指令电流的运算单元，所述运算单元与所述检测单元连接； 

分别用于根据所述检测单元检测到的对应副边绕组的各输出端子的交流电流、所述直流电压环得到的对应变流单元中PWM整流器的有功指令电流、所述运算单元得到的原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、对应的副边绕组的电动势的相角、对应变流单元中PWM整流器的无功指令电流得到一组驱动脉冲，并发送给对应的变流单元中PWM整流器的驱动端的两个交流电流环，所述两个交流电流环与所述两个副边绕组、两个变流单元一一对应，分别与所述检测单元、直流电压环和运算单元连接。 

优选地，所述检测单元具体包括： 

四个交流电流传感器，分别与所述两个副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接； 

三个电压传感器，分别与所述原边绕组的输入端子和所述两个变流单元的输出端连接； 

两个直流电流传感器，分别与所述两个变流单元的输出端连接。 

优选地，所述运算单元具体包括： 

用于对所述检测单元检测到的原边绕组的电动势进行从三相静止坐标系到两相旋转坐标系的转换，获得所述原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量的坐标转换单元，与所述检测单元和两个交流电流环连接； 

用于对所述检测单元检测到的原边绕组的电动势进行锁相，获得两个副边绕组的电动势的相角的锁相环路单元，与所述检测单元和两个交流电流环连接； 

用于根据设定的两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流得到各变流单元中PWM整流器的无功指令电流的指令电流单元，与所述两个交流电流环连接。 

优选地，所述二极管整流器包括由6个二极管单元组成的三相式整流电路，每个二极管单元包括多个并联的二极管和与每个二极管串联的熔断器。 

优选地，所述PWM整流器包括： 

3个交流滤波电容，所述3个交流滤波电容的一端分别与所述副边绕组的各中间抽头输出端子连接，所述3个交流滤波电容的另一端互相连接； 

3个功率器件和1个直流支撑电容，所述3个功率器件的输出端并联，且与所述直流支撑电容并联； 

3个交流滤波电感，所述3个交流滤波电感的一端分别与所述副边绕组的各中间抽头输出端子连接，所述3个交流滤波电感的另一端分别与所述3个功率器件的输入端连接，且所述3个交流滤波电容与各中间抽头输出端子的连接点分别在各中间抽头输出端子和所述3个交流滤波电感之间； 

一个直流快速熔断器，串联于直流母线上。 

优选地，所述功率器件为半桥式的绝缘栅双极型晶体管IGBT智能功率模块，所述直流支撑电容为薄膜电容。 

本实用新型实施例采用包括一个三角形连接的原边绕组和分别为星型连接、三角形连接的两个副边绕组的移相变压器和两个变流单元，将每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接，控制单元根据设定的直流电压指令值和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到分别控制PWM整流器的驱动脉冲的技术手段，实现二极管整流器与PWM整流器共用一台变压器，降低了设备成本，同时减小了体积，增加了实际工程应用的灵活性。 

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置的结构示意图； 

图2为图1所示实施例中移相变压器和两个变流单元的一种电路示意图； 

图3为图1所示实施例中控制单元的一种结构示意图； 

图4为图1所示实施例中的PWM整流器的一种电路示意图； 

图5为图1所示实施例中二极管整流器的一种电路示意图； 

图6为图5所示实施例中二极管单元D1的一种电路示意图； 

图7为图1实施例中控制单元的一种应用结构图； 

图8为图7中交流电流环I_loop1的一种应用示意图； 

图9为本实用新型实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置的控制方法的流程示意图； 

图10为图9所示实施例中步骤902的一种具体实现的流程示意图。 

具体实施方式

图1为本实用新型实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括： 

移相变压器11、变流单元12和变流单元13、控制单元14； 

移相变压器11包括一个原边绕组111、副边绕组112和副边绕组113，原边绕组11采用三角形连接，副边绕组112、113分别采用星型和三角形连接，且副边绕组112包括额定输出端子1121和中间抽头输出端子1122，副边绕组113包括额定输出端子1131和中间抽头输出端子1132。 

变流单元12包括二极管整流器121和PWM整流器122，二极管整流器121的交流侧与副边绕组112的额定输出端子1121连接，PWM整流器122与副边绕组112的中间抽头输出端子1122连接；变流单元13包括二极管整流器131和PWM整流器132，二极管整流器131的交流侧与副边绕组113的额定输出端子1131连接，PWM整流器132与副边绕组113的中间抽头输出端子1132连接，二极管整流器121的输出与PWM整流器122的输出并联，二极管整流器131的输出端与PWM整流器132的输出端并联。 

控制单元14，分别与原边绕组111的输入端子、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子、变流单元12和变流单元13的输出端、PWM整流器122和PWM整流器132的驱动端连接，用于检测原边绕组111的电动势、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子的交流电流、变流单元12和变流单元13的输出电流和输出电压，根据设定的直流电压、变流单元12和变流单元13中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组111的电动势、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子的交流电流、变流单元12和变流单元13的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲，并分别发送给PWM整流器122和PWM整流器132的驱动端。 

其中，移相变压器11可以采用环氧树脂浇注干式三相变压器。移相变压器11的原边绕组111采用三角形连接，两个副边绕组112、113分别采用星型和三角形连接，使得副边绕组112、113的输出电压相位相差30度，因此变流单元12和变流单元13中的二极管整流器可以形成12脉波整流，进而改 善10kv电网侧的交流电流波形，减小注入电网谐波电流。 

图2为图1所示实施例中移相变压器和两个变流单元的一种电路示意图。如图2所示，变流单元12和变流单元13的输出端并联，变流单元12和变流单元13的输出电压相等，为v_dc。进一步地，在变流单元12和变流单元13的正极输出端分别串接一个直流滤波电感L1、L2，平衡两个变流单元直流侧的瞬时电位差，避免对二极管整流器的工作产生不利影响。 

可选地，还可以仅在变流单元12和变流单元13的负极输出端分别串接一个直流滤波电感。或者，在变流单元12和变流单元13的正、负极输出端均分别串接一个直流滤波电感。 

可选地，变流单元12和变流单元13的输出端也可以串联，此时，变流单元12和变流单元13的输出电流相等。 

图3为图1所示实施例中控制单元的一种结构示意图，如图3所示，控制单元14具体包括： 

检测单元141，与原边绕组111的输入端子、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子、变流单元12和变流单元13的输出端连接，用于检测原边绕组111的电动势、副边绕组112和副边绕组113的各输出端子的交流电流、变流单元12和变流单元13的输出电流和输出电压； 

直流电压环142，与检测单元141连接，用于根据设定的直流电压和检测单元141检测到的变流单元12和变流单元13的输出电流和输出电压，得到PWM整流器122和PWM整流器132的有功指令电流； 

运算单元143，与检测单元141连接，用于对检测单元141检测到的原边绕组111的电动势进行运算，得到原边绕组111的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量以及副边绕组112和副边绕组113的电动势的相角，并根据设定的变流单元12和变流单元13中PWM整流器的总无功指令电流得到变流单元12中PWM整流器122的无功指令电流和变流单元13中PWM整流器132的无功指令电流； 

交流电流环144和交流电流环145，与副边绕组112和副边绕组113、变流单元12和变流单元13一一对应，分别与检测单元141、直流电压环142和运算单元143连接，分别用于根据检测单元141检测到的对应的副边绕组112或副边绕组113的各输出端子的交流电流、直流电压环142得到的对应 的变流单元12中PWM整流器122或变流单元13中PWM整流器132的有功指令电流、运算单元143得到的原边绕组111的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、对应的副边绕组112或副边绕组113的电动势的相角、对应的变流单元12中PWM整流器122或变流单元13中PWM整流器132的无功指令电流，得到一组驱动脉冲，发送给对应的变流单元12中PWM整流器122或变流单元13中PWM整流器132的驱动端。 

举例来说，交流电流环144与副边绕组112、变流单元12对应，用于根据检测单元141检测到的副边绕组112的各输出端子的交流电流、直流电压环142得到的PWM整流器122的有功指令电流、运算单元143得到的原边绕组111的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、PWM整流器122的无功指令电流、副边绕组112的电动势的相角，得到一组驱动脉冲，并发送给PWM整流器122的驱动端；交流电流环145与副边绕组113、变流单元13对应，用于根据检测单元141检测到的副边绕组113的各输出端子的交流电流、直流电压环142得到的PWM整流器132的有功指令电流、运算单元143得到的原边绕组111的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、PWM整流器132的无功指令电流、副边绕组113的电动势的相角，得到另一组驱动脉冲，并发送给PWM整流器132的驱动端。 

进一步地，检测单元141具体包括： 

四个交流电流传感器，分别与副边绕组112的额定输出端子1121和中间抽头输出端子1122、副边绕组113的额定输出端子1131和中间抽头输出端子1132连接，分别用于检测各输出端子的交流电流； 

三个电压传感器，分别与原边绕组111的输入端子、变流单元12和变流单元13的输出端连接，分别用于检测原边绕组111的电动势、变流单元12和变流单元13的输出电压； 

两个直流电流传感器，分别与变流单元12和变流单元13的输出端连接，用于检测变流单元12和变流单元13的输出电流。 

进一步地，运算单元143具体包括： 

坐标转换单元，与检测单元141和交流电流环144、145连接，用于对检测单元141检测到的原边绕组111的电动势进行从三相静止坐标系到两相旋转坐标系的转换，获得原边绕组111的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的 分量； 

锁相环路单元，与检测单元141和交流电流环144、145连接，用于对检测单元141检测到的原边绕组111的电动势进行锁相，获得副边绕组112和副边绕组113的电动势的相角。 

指令电流单元，与交流电流环144、145连接，用于根据设定的变流单元12中PWM整流器122和变流单元13中PWM整流器132的总无功指令电流得到各变流单元中PWM整流器的无功指令电流。 

具体地，当变流单元12和变流单元13的输出端为并联时，指令电流单元可以对总的有功指令电流进行均流控制得到每个PWM整流器的有功指令电流；当变流单元12和变流单元13的输出端为串联时，指令电流单元可以对总的有功指令电流进行均压控制得到每个PWM整流器的有功指令电流。 

图4为图1所示实施例中的PWM整流器的一种电路示意图。如图4所示，PWM整流器由3个交流滤波电容C_f、3个交流滤波电感L、3个功率器件B1~B3、直流支撑电容C、直流快速熔断器F组成；3个交流滤波电容C_f的一端均与副边绕组112或副边绕组113的中间抽头输出端子a1、b1、c1连接，3个交流滤波电容C_f的另一端互相连接；3个交流滤波电感L的一端分别与中间抽头输出端子a1、b1、c1连接，3个交流滤波电感L的另一端分别与3个功率器件B1~B3的输入端连接，且3个交流滤波电容C_f与中间抽头输出端子a1、b1、c1的连接点分别在中间抽头输出端子a1、b1、c1和3个交流滤波电感L之间；3个功率器件B1~B3的输出端并联，且与直流支撑电容C并联；直流快速熔断器F串联于直流母线上。 

其中，加入交流滤波电容C_f的目的是利用交流滤波电感L、交流滤波电容C_f以及变压器副边绕组自身漏感构成滤波器，从而大大减小PWM整流器注入交流电网的谐波电流。直流快速熔断器Ｆ串接在直流母线上，用于在直流输出发生短路时实现对PWM整流器主电路的保护。 

进一步地，功率器件可以选用半桥式绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）的智能功率模块，其集驱动、保护、电流测量等功能于一体，从而简化系统结构，提高设备可靠性；直流支撑电容可以选用薄膜电容，纹波电流通过能力强，等效阻抗小，寿命长。 

图5为图1所示实施例中二极管整流器的一种电路示意图，如图5所示， 二极管整流器包括由6个二极管单元D1~D6组成的三相式整流电路。6个两个二极管单元两两互相连接，每两个二极管单元的连接点分别连接到副边绕组的额定输出端子A1、B1、C1。 

进一步地，为了扩大容量和提高设备的可靠性，每个二极管单元还可以包括多个并联的二极管和与每个二极管串联的熔断器。图6为图5所示实施例中二极管单元D1的一种电路示意图。 

本实用新型实施例采用包括一个三角形连接的原边绕组和分别为星型连接、三角形连接的两个副边绕组的移相变压器和两个变流单元，将每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接，控制单元根据设定的直流电压指令值和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到控制PWM整流器的驱动脉冲的技术手段，实现二极管整流器与PWM整流器共用一台变压器，降低了设备成本，同时减小了体积，增加了实际工程应用的灵活性。 

本实用新型实施例提供的上述共用变压器的牵引供电装置中的各单元在应用中有多种实现方式。图7为图1实施例中控制单元的一种应用结构图。假定两个变流单元的输出端并联，如图7所示，将电压传感器检测得到的移相变压器原边绕组的电动势e_a、e_b、e_c经过锁相环PLL得到相角θ，假设与交流电流环I_loop1对应的副边绕组采用星型连接，将θ减小π/6=30度得到与I_loop1对应的副边绕组的电动势的相角θ₁；假设与交流电流环I_loop2对应的副边绕组采用三角形连接，将θ减去

得到与I_loop2对应的副边绕组的电动势的相角θ₂，其中

的大小与I_loop2对应的副边绕组的中间抽头输出端子的位置有关，在0度到30度之间变化；将原边绕组的电动势e_a、e_b、e_c经过从三相静止坐标系到两相旋转坐标系的坐标转换abc/dq，得到原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量E_d；由于两个变流单元的输出端并联，电压传感器测得的两个变流单元的输出电压均为v_dc，根据设定的直流电压v^* _dc以及电压传感器测得的两个变流单元的输出电压v_dc，得到v^* _dc减去v_dc的电压差Δv_dc，该电压差经过比例积分PI运算得到总的PWM整流器的有功指令电流I^* _d；由于两 个变流单元的输出端并联，将I^* _d经过均流单元1/2得到各PWM整流器的有功指令电流I^* _d/2；根据直流电流传感器测得的两个变流单元的输出电流I_dc1和I_dc2，将I_dc1减去I_dc2的电流差ΔI_dc放大得到ΔI^* _d，将I^* _d/2减去ΔI^* _d得到与I_loop1对应的变流单元中PWM整流器的有功指令电流I^* _1d，将I^* _d/2加上ΔI^* _d得到与I_loop2对应的变流单元中PWM整流器的有功指令电流I^* _2d；根据设定的总无功指令电流I^* _q，得到I^* _1q=I^* _2q=I^* _q/2；将交流电流传感器测得的对应副边绕组的各额定输出端子的交流电流I_A1、I_B1、I_C1、各中间抽头输出端子的交流电流i_a1、i_b1、i_c1，和上述得到的E_d、θ₁、I^* _1q、I^* _1d输入交流电流环I_loop1，得到一组控制脉冲g₁₁~g₁₆，将交流电流传感器测得的对应副边绕组的各额定输出端子的交流电流I_A2、I_B2、I_C2、各中间抽头输出端子的交流电流i_a2、i_b2、i_c2和上述得到的E_d、θ₂、I^* _2q、I^* _2d输入交流电流环I_loop2，得到一组控制脉冲g₂₁~g₂₆，用这两组脉冲分别去驱动对应的变流单元中的PWM整流器。 

图8为图7中交流电流环I_loop1的一种应用示意图。如图8所示，将交流电流传感器的测得I_loop1对应的副边绕组的额定输出端子的交流电流I_A1、I_B1、I_C1和中间抽头输出端子的交流电流i_a1、i_b1、i_c1，经过abc/dq坐标变换得到I_loop1对应的变流单元中二极管整流器实际的电流值i_Dd、无功电流i_Dq和PWM整流器的实际的有功电流值i_1d、无功电流值i_1q；将i_Dd、i_Dq、i_1d、i_1q和上述得到的I^* _1q、I^* _1d以及Ed，经过一系列的比例积分运算PI、放大Kp、加减运算，分别得到原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下两轴上的分量v^* _d和v^* _q，v^* _d和v^* _q经过空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation，简称SVPWM），得到用于控制对应的变流单元中PWM整流器的驱动脉冲g₁~g₆。 

图9为本实用新型实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置的控制方法的流程示意图，如图9所示，该控制方法包括： 

步骤901、检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压。 

步骤902、根据设定的直流电压、两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲。 

步骤903、将两组驱动脉冲分别发送到两个变流单元中的PWM整流器的驱动端。 

图10为图9所示实施例中步骤902的一种具体实现的流程示意图，如图10所示，步骤902具体包括： 

步骤101、根据设定的直流电压、检测到的两个变流单元的输出电流和输出电压，得到各PWM整流器的有功指令电流。 

具体地，直流电压环根据设定的直流电压、检测到的两个变流单元的输出电流和输出电压，得到总的有功指令电流；当两个变流单元的输出端并联时，对总的有功指令电流进行均流控制得到每个PWM整流器的有功指令电流；当两个变流单元的输出端串联时，对总的有功指令电流进行均压控制得到每个PWM整流器的有功指令电流。 

步骤102、对检测到的原边绕组的电动势进行运算，得到原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量和各副边绕组的电动势的相角，并根据所述设定的两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，得到各PWM整流器的无功指令电流。 

步骤103、分别根据对应副边绕组的各输出端子的交流电流、对应变流单元中PWM整流器的有功指令电流、原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、对应副边绕组的电动势的相角和对应变流单元中PWM整流器的无功指令电流，得到一组驱动对应变流单元中的PWM整流器的驱动脉冲。 

本实施例的具体实现参照本实用新型实施例提供的一种共用变压器的牵引供电装置。本实用新型实施例采用包括一个三角形连接的原边绕组和分别为星型连接、三角形连接的两个副边绕组的移相变压器和两个变流单元，将每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接，控制单元根据设定的直流电压指令值和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流，以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到控制PWM整流器的驱动脉冲的技术手段，实现二极管整流器与PWM整流器共用一台变压器，降低了设备成本，同时减小了体积，增加了实际工程应用的灵活性。 

Claims (8)

1.一种共用变压器的牵引供电装置，其特征在于，包括： 

一个移相变压器，所述移相变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组，所述原边绕组采用三角形连接，所述两个副边绕组分别采用星型和三角形连接，每个副边绕组均包括额定输出端子和中间抽头输出端子； 

两个变流单元，每个变流单元分别与一个副边绕组对应，每个变流单元均包括输出并联的二极管整流器和脉冲调制PWM整流器，每个变流单元中的二极管整流器的交流侧和PWM整流器的交流侧分别与对应的副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接； 

用于检测原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，根据设定的直流电压和两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流以及检测到的原边绕组的电动势、两个副边绕组的各输出端子的交流电流、两个变流单元的输出电流和输出电压，得到两组驱动脉冲，并分别发送给所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端的控制单元，所述控制单元分别与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端以及所述两个变流单元中PWM整流器的驱动端连接。 

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个变流单元的输出端并联或者串联，且每个变流单元的输出端均串接有直流滤波电感。 

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括： 

用于检测所述原边绕组的电动势、所述两个副边绕组的各输出端子的交流电流、所述两个变流单元的输出电流和输出电压的检测单元，所述检测单元与所述原边绕组的输入端子、所述两个副边绕组的各输出端子、所述两个变流单元的输出端连接； 

用于根据设定的直流电压和所述检测单元检测到的所述两个变流单元的输出电流和输出电压得到各PWM整流器的有功指令电流的直流电压环，所述直流电压环与所述检测单元连接； 

用于对所述检测单元检测到的所述原边绕组的电动势进行运算得到所述原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量和各副边绕组的电动势的相角，并根据设定的两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流得到 各变流单元中PWM整流器的无功指令电流的运算单元，所述运算单元与所述检测单元连接； 

分别用于根据所述检测单元检测到的对应副边绕组的各输出端子的交流电流、所述直流电压环得到的对应变流单元中PWM整流器的有功指令电流、所述运算单元得到的原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量、对应的副边绕组的电动势的相角、对应变流单元中PWM整流器的无功指令电流得到一组驱动脉冲，并发送给对应的变流单元中PWM整流器的驱动端的两个交流电流环，所述两个交流电流环与所述两个副边绕组、两个变流单元一一对应，分别与所述检测单元、直流电压环和运算单元连接。 

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述检测单元具体包括： 

四个交流电流传感器，分别与所述两个副边绕组的额定输出端子和中间抽头输出端子连接； 

三个电压传感器，分别与所述原边绕组的输入端子和所述两个变流单元的输出端连接； 

两个直流电流传感器，分别与所述两个变流单元的输出端连接。 

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述运算单元具体包括： 

用于对所述检测单元检测到的原边绕组的电动势进行从三相静止坐标系到两相旋转坐标系的转换，获得所述原边绕组的电动势在两相旋转坐标系下d轴上的分量的坐标转换单元，与所述检测单元和两个交流电流环连接； 

用于对所述检测单元检测到的原边绕组的电动势进行锁相，获得两个副边绕组的电动势的相角的锁相环路单元，与所述检测单元和两个交流电流环连接； 

用于根据设定的两个变流单元中PWM整流器的总无功指令电流得到各变流单元中PWM整流器的无功指令电流的指令电流单元，与所述两个交流电流环连接。 

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述二极管整流器包括由6个二极管单元组成的三相式整流电路，每个二极管单元包括多个并联的二极管和与每个二极管串联的熔断器。 

7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述PWM整流器包括： 

3个交流滤波电容，所述3个交流滤波电容的一端分别与所述副边绕组的各中间抽头输出端子连接，所述3个交流滤波电容的另一端互相连接； 

3个功率器件和1个直流支撑电容，所述3个功率器件的输出端并联，且与所述直流支撑电容并联； 

3个交流滤波电感，所述3个交流滤波电感的一端分别与所述副边绕组的各中间抽头输出端子连接，所述3个交流滤波电感的另一端分别与所述3个功率器件的输入端连接，且所述3个交流滤波电容与各中间抽头输出端子的连接点分别在各中间抽头输出端子和所述3个交流滤波电感之间； 

一个直流快速熔断器，串联于直流母线上。 

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述功率器件为半桥式的绝缘栅双极型晶体管IGBT智能功率模块，所述直流支撑电容为薄膜电容。 

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