一種鐵路機車用的無分相式牽引供電裝置的製作方法
2023-05-18 05:56:41
專利名稱：一種鐵路機車用的無分相式牽引供電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵路機車牽引供電裝置。屬鐵路電氣牽引供電技術領域。
背景技術：
眾所周知電網提供的是三相交流電，而電氣化鐵路牽引供電系統因歷史和 技術原因均將其變為兩相供電方式的分相供電。為使三相供電儘可能地平衡則採用分段不同相供電方式即分相供電。這樣每隔20至30公裡機車就要升、降 受電弓斷電一次交換電源相位，重新上電工作。這種方式因電分相點和電分段 數的數量多，使牽引供電的接觸網被分成多段，導致牽引阻抗大，牽引變電所 間間距小，受電弓升、降(斷、合)操作頻繁，頻繁斷電啟動會導致衝擊電流 達五至七倍，有時衝擊電流甚至可高達十多倍，這樣易造成設備損壞，也影響 機車運行速度的提高。降低了機車可靠性運行，再加之這種異相供電方式不可 能三相平衡供電，其負序電流值和電網諧波含都較大，雖然採用了一定的補償 措施，但能源利用率仍然較低，與列車安全、重載、高速、高效的發展目標是 嚴重衝突的。實用新型內容本實用新型的目的是克服現有電氣化鐵路的異相供電方式的上述缺點，為 鐵路機車提供一種電網諧波含量小、安全性更高的無分相式牽引供電裝置。實現本實用新型目的的鐵路機車用的無分相牽引供電裝置由牽引變壓器和 能量分配調節機所構成，所述的牽引變壓器輸出端的A相接牽引接觸網、C相接 鋼軌、B相接能量分配調節機，所述的能量分配調節機由主控制器、驅動器、電 力電子開關橋臂、支撐電容臂、三個電流傳感器、三個電壓傳感器、三個電抗 器所組成，其中，所述的電力電子開關橋臂與支撐電容臂並聯連接，所述的驅 動器連接在電力電子開關橋臂的控制端子與主控制器之間，三個電流傳感器和 三個電壓傳感器的信號輸出端接主控制器、信號輸入端分別與牽引變壓器的輸 出端的A相、B相、C相連接，所述的電力電子開關橋臂由三組電力電子開關組 成，三個電抗器的一端各自分別連接在對應的三組橋臂的中點U、 V、 W上、另一端分別與牽引變壓器輸出端的A相、B相、C相相聯。使用時牽引變壓器輸入端接電廠提供的外部供電網，牽引變壓器的B相則只與能量分配調節機連接，不再像原來那樣接牽引接觸網。即牽引變壓器只引 出兩相向牽引網供電。本無分相式牽引供電裝置工作時將電網提供的三相電源能量平均分配給牽引變壓器引出的兩相線路，由A相、C相直接向機車供電，B 相能量則先變為直流再逆變為交流配供給A相、C相，將三相變換成了兩相，從 而實現了無分相平衡供電。同時該裝置通過調節逆變時電流和電壓的相位角， 可對線路功率因素進行補償，並提高了牽引網電壓的穩定性，在機車功率不變 的情況下牽引力可提高20 50%，還可吸收機車產生的大量諧波。本鐵路機車用的無分相式牽引供電裝置具有的優點是將分相供電改為無 分相供電，可實現牽引接觸網的大貫通，避免了頻繁斷電交換電源相位再重新 供電，保證了設備安全，為列車安全、高速、高效運行提供了保障。穩定並提 高了供電電壓，釋放了機車的儲備牽引力20 50%，減小了供電電流；可提高供 電系統的功率因素達0.98以上，大大降低了負序電流，增加了有功功率，降低 了無功損耗，因而諧波含量少，減少對牽引變電網和供電電網的汙染，改善了 供電質量，提高了電網的利用效率。
圖1是本實用新型的結構示意圖具體實施方式
以下結合附圖1對本實用新型做詳細描述。參見圖1，本鐵路機車用的無分相式牽引供電裝置由牽引變壓器16和能量 分配調節機構成，牽引變壓器16輸出端的A相接牽引接觸網4、 C相接鋼軌5、 B相接能量分配調節機，所述的能量分配調節機由主控制器2、驅動器3、三個 電流傳感器13、 14、 15，三個電壓傳感器IO、 11、 12，三個電抗器17、 18、 19、 電力電子開關橋臂7、支撐電容臂6所組成，其中，所述的電力電子開關橋臂7 與支撐電容臂6並聯連接，所述的驅動器3連接在電力電子開關橋臂7的控制 端子與主控制器2之間，電流傳感器和電壓傳感器的信號輸出端接主控制器2、 信號輸入端分別與牽引變壓器輸出端的A相、B相、C相相聯，所述的電力電子 開關橋臂7由三組電力電子開關組成，三個電抗器17、 18、 19的一端各自分別 連接在對應的三組橋臂的中點U、 V、 W上、另一端分別與牽引變壓器16的輸出端的A相、B相、C相相聯。所述的主控制器2可由DSP或具有類似功能的集成電路以及其常規外圍電 路組成，所述的驅動器3可由EXB841或具有類似功能的電力電子開關驅動電 路以及常規外圍電路組成，通過光纖連接電力電子開關橋臂7中的電力電子開 關的控制端，電力電子開關橋臂7與支撐電容臂6並聯連接在P+和P-之間。這 些均屬現有橋臂運用控制技術，這裡不再給出其具體電路和贅述。牽引變壓器16可沿用原有鐵路電氣牽引網中的牽引變壓器，將原接牽引網 的B相拆除後改接至本裝置的能量分配調節機即可。工作時牽引變壓器16輸出的能量分兩部分傳輸 一部分電能輸入本無分相 牽引供電裝置將交流側B相的電能轉換到直流側p+、 p-且將電能儲存在支撐電 容臂6中；電流傳感器13、 14、 15完成對牽引變壓器16輸出的電流採樣檢測 並輸入主控制器2，電壓傳感器IO、 11、 12完成對牽引變壓器16輸出的電壓檢 測並輸入主控制器2，主控制器2通過電流傳感器13、 14、 15和電壓傳感器10、 11、 12輸入的信號對牽引變壓器16三相輸出的功率進行分析計算，並根據分析 計算的結果發出驅動信號控制電力電子開關橋臂7完成特定時序的開關動作進 行四象限運行，使能量在橋臂7組成的橋路中通過三個電抗器17、 18、 19把牽 引變壓器16內B相中的能量從新分配到牽引變壓器16的A端和C端，進而獲 得三相平衡轉換；另一部分向牽引接觸網4供電，牽引機車8通過受電弓9獲 取電能，電流通過鋼軌5形成電流通路，流入牽引變壓器16的C相，從而實現 無分相供電和獲得供電系統的高效率與安全性。可以將牽引變壓器的輸出端B相接牽引供電網、A相接配電裝置，其工作 原理是一樣的。
權利要求1、一種鐵路機車用的無分相式牽引供電裝置，其特徵是所述的無分相牽引供電裝置由牽引變壓器和能量分配調節機所構成，所述的牽引變壓器輸出端的A相接牽引接觸網、C相接鋼軌、B相接能量分配調節機，所述的能量分配調節機由主控制器、驅動器、電力電子開關橋臂、支撐電容臂、三個電流傳感器、三個電壓傳感器、三個電抗器所組成，其中，所述的電力電子開關橋臂與支撐電容臂並聯連接，所述的驅動器連接在電力電子開關橋臂的控制端子與主控制器之間，三個電流傳感器和三個電壓傳感器的信號輸出端接主控制器、信號輸入端分別與牽引變壓器的輸出端的A相、B相、C相連接，所述的電力電子開關橋臂由三組電力電子開關組成，三個電抗器的一端各自分別連接在對應的三組橋臂的中點(U)、(V)、(W)上、另一端分別與牽引變壓器輸出端的A相、B相、C相相聯。
專利摘要一種鐵路機車用的無分相式牽引供電裝置，屬鐵路電氣牽引供電技術領域。由牽引變壓器和能量分配調節機所構成，能量分配調節機由主控制器、驅動器、電力電子開關橋臂、支撐電容臂、三個電流傳感器，三個電壓傳感器、三個電抗器所組成，其中，驅動器連接在電力電子開關橋臂的控制端子與主控制器之間，電流傳感器和電壓傳感器連接在主控制器與牽引變壓器輸出端的A相、B相、C相之間，電抗器連接在橋臂的中點與牽引變壓器輸出端的A相、B相、C相之間。優點是將分相供電改為無分相供電，實現了牽引接觸網的大貫通，避免了頻繁斷電交換電源相位再重新供電，為列車安全、高速、高效運行提供了保障。
文檔編號H02J3/38GK201350850SQ20092007919
公開日2009年11月25日 申請日期2009年2月23日 優先權日2009年2月23日
發明者吳加林 申請人:吳加林