CN206807025U - 一种模块化并联冗余铁路净化电源装置 - Google Patents

一种模块化并联冗余铁路净化电源装置 Download PDF

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Abstract

一种模块化并联冗余铁路净化电源装置，属于电力电子技术领域，包括：输入变压器，模块化功率单元组和输出变压器。所述的输入变压器为多绕组变压器，其原边绕组接入铁路牵引网单相电源，其副边绕组与模块化功率单元组中功率单元输入端一一对接；所述的模块化功率单元组中功率单元三相交流输出分别并联后接入输出变压器原边绕组，其中功率单元由软充电路、整流级、逆变级和滤波支路组成；所述的输出变压器输出三相AC10kV或者AC35kV电源等。本装置采用牵引网中单相高压电源作为输入，可以隔离牵引网电压的波动和谐波等电能质量问题，输出高质量三相电源，同时易于模块化设计，通过功率单元并联冗余方式，为铁路或者铁路沿线无电区域提供高可靠性电源。

Description

一种模块化并联冗余铁路净化电源装置
【技术领域】
本发明属于电力电子变换控制应用领域，涉及一种模块化并联冗余铁路净化电源装置。
【背景技术】
一方面，在高寒、高海拔、荒漠戈壁地区，常常有几百公里的无人区，周围没有公用电网接入或者接入公用电网线路太长；另一方面电气化铁路站内用电、贯通线、自闭线等高压电力供应必须得到保障。目前通常方式是采用传统变压器对牵引网电压进行变换，由于牵引网电压波动和电压谐波等电能质量问题严重，导致传统变压器输出的电压供给电力负荷使用时，电能质量得不到保证，还经常烧毁用电设备。
【实用新型内容】
为了解决现有技术方案存在的上述问题，本发明提出一种模块化并联冗余铁路净化电源装置。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：
一种模块化并联冗余铁路净化电源装置，属于电力电子技术领域，包括：输入变压器，模块化功率单元组和输出变压器。
进一步地，所述的输入变压器为多绕组变压器，其原边绕组接入铁路牵引网单相电源，其副边绕组与模块化功率单元组中功率单元输入端一一对接；所述的模块化功率单元组中功率单元三相交流输出分别并联后接入输出变压器原边绕组；输出变压器副边绕组输出三相交流电压。
进一步地，所述的模块化功率单元组由一个或者更多功率单元组成，各功率单元结构相同。
进一步地，所述的功率单元由软充电路、整流级、逆变级和滤波支路组成。功率单元的输入端通过软充电路接入到整流级的输入端，整流级的输出直流母线与逆变级的直流电压支撑电容两端并联；逆变级的输出端通过滤波支路输出三相交流电压。
本方法的有益效果如下：
本发明的一种铁路净化电源装置通过上述技术方案并应用到电气化铁路系统中，可以实现牵引网27.5kV单相电压作为输入，通过电力电子变换和控制，最终逆变出质量高、稳定可靠的三相电压，为铁路或者铁路沿线无电区域提供电源，同时易于模块化设计，通过功率单元并联冗余方式，为铁路或者铁路沿线无电区域提供高可靠性电源。
【附图说明】
图1为本发明一种模块化并联冗余铁路净化电源装置结构。
图2为本发明一种模块化并联冗余铁路净化电源装置功率单元结构。
图3为本发明一种模块化并联冗余铁路净化电源装置功率单元的整流级三种结构。
图4为本发明一种模块化并联冗余铁路净化电源装置功率单元的整流级和逆变级二极管中点钳位式三电平结构。
图5为本发明一种模块化并联冗余铁路净化电源装置功率单元滤波支路结构。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示：
本发明一种模块化并联冗余铁路净化电源装置，包括：输入变压器(1)，模块化功率单元组(2)和输出变压器(3)。所述的输入变压器(1)为多绕组变压器，其原边绕组接入铁路牵引网单相电源，其副边绕组与模块化功率单元组(2)中功率单元(4)输入端一一对接；所述的模块化功率单元组(2)中功率单元(4)三相交流输出分别并联后接入输出变压器(3)原边绕组；输出变压器(3)副边绕组输出三相交流电压；所述的模块化功率单元组(2)由一个或者更多功率单元(4)组成，各功率单元结构相同。
如图2所示：
本发明所述的功率单元(4)由软充电路(5)、整流级(6)、逆变级(7)和滤波支路(8)组成。功率单元(4)的输入端通过软充电路(5)接入到整流级(6)的输入端，整流级(6)的输出直流母线与逆变级(7)的直流电压支撑电容两端并联；逆变级(7)的输出端通过滤波支路(8)输出三相交流电压。
图3给出了本发明所述的功率单元(4)中整流级(6)三种结构。图3(a)中整流级(6)由输入电抗器Li和全控桥式整流桥组成；整流级(6)的输入端信号经过输入电抗器Li接入全控桥式整流桥输入端，全控桥式整流桥输出端与逆变级(7)的直流电压支撑电容两端并联。如图3(b)和图3(c)所示，图3(a)中的全控桥式整流桥由半控桥式整流桥和二极管桥式整流桥替代，构成整流级(6)另外两种结构。图3(a)所述的整流级(6)控制复杂，成本高，但是其输入特性谐波和功率功率因数可以满足电网需求；图3(b)所述的整流级(6)控制较复杂，成本较高，输入功率因数可以满足电网需求，但是输入谐波较大；图3(c)所述的整流级(6)结构简单，成本低，无需额外的控制，但是其输入特性有较大谐波，输入功率因数不易满足电网需求。
图(2)给出了本发明所述的功率单元中整流级(6)和逆变级(7)采用二电平结构；整流级(6)和逆变级(7)也可以采用三电平结构。图4(a)给出了采用二极管中点钳位式三电平结构的整流级(6)；图4(b)给出了采用二极管中点钳位式三电平结构的逆变级(7)。
图5给出了本发明所述的滤波支路(8)一种结构，滤波支路(8)为LCRL型滤波电路，滤波电路的电阻R和电容C串联组成RC支路，RC支路接成星形连接。滤波支路(8)用于滤除逆变级(7)输出中的高频成分。

Claims (3)

1.一种模块化并联冗余铁路净化电源装置，包括：输入变压器(1)，模块化功率单元组(2)和输出变压器(3)；所述的输入变压器(1)为多绕组变压器，其原边绕组接入铁路牵引网单相电源，其副边绕组与模块化功率单元组(2)中功率单元(4)输入端一一对接；所述的模块化功率单元组(2)中功率单元(4)三相交流输出分别并联后接入输出变压器(3)原边绕组；输出变压器(3)副边绕组输出三相交流电压。
2.根据权利要求1所述铁路净化电源装置，其特征在于：所述的模块化功率单元组(2)由一个或者更多功率单元(4)组成，各功率单元结构相同。
3.根据权利要求1所述铁路净化电源装置，其特征在于：所述的功率单元(4)由软充电路(5)、整流级(6)、逆变级(7)和滤波支路(8)组成；功率单元(4)的输入端通过软充电路(5)接入到整流级(6)的输入端，整流级(6)的输出直流母线与逆变级(7)的直流电压支撑电容两端并联；逆变级(7)的输出端通过滤波支路(8)输出三相交流电压。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113972844A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种电力电子牵引变压器及其高压三电平功率模块

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