專利名稱：一種鐵路機(jī)車用的無分相式牽引供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鐵路機(jī)車牽引供電裝置。屬鐵路電氣牽引供電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知電網(wǎng)提供的是三相交流電，而電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)因歷史和 技術(shù)原因均將其變?yōu)閮上喙╇姺绞降姆窒喙╇?。為使三相供電盡可能地平衡則采用分段不同相供電方式即分相供電。這樣每隔20至30公里機(jī)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(diǎn)和電分段 數(shù)的數(shù)量多，使?fàn)恳╇姷慕佑|網(wǎng)被分成多段，導(dǎo)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(dǎo)致沖擊電流 達(dá)五至七倍，有時(shí)沖擊電流甚至可高達(dá)十多倍，這樣易造成設(shè)備損壞，也影響 機(jī)車運(yùn)行速度的提高。降低了機(jī)車可靠性運(yùn)行，再加之這種異相供電方式不可 能三相平衡供電，其負(fù)序電流值和電網(wǎng)諧波含都較大，雖然采用了一定的補(bǔ)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(fā)展目標(biāo)是 嚴(yán)重沖突的。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有電氣化鐵路的異相供電方式的上述缺點(diǎn)，為 鐵路機(jī)車提供一種電網(wǎng)諧波含量小、安全性更高的無分相式牽引供電裝置。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的鐵路機(jī)車用的無分相牽引供電裝置由牽引變壓器和 能量分配調(diào)節(jié)機(jī)所構(gòu)成，所述的牽引變壓器輸出端的A相接牽引接觸網(wǎng)、C相接 鋼軌、B相接能量分配調(diào)節(jié)機(jī)，所述的能量分配調(diào)節(jié)機(jī)由主控制器、驅(qū)動器、電 力電子開關(guān)橋臂、支撐電容臂、三個(gè)電流傳感器、三個(gè)電壓傳感器、三個(gè)電抗 器所組成，其中，所述的電力電子開關(guān)橋臂與支撐電容臂并聯(lián)連接，所述的驅(qū) 動器連接在電力電子開關(guān)橋臂的控制端子與主控制器之間，三個(gè)電流傳感器和 三個(gè)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(guān)橋臂由三組電力電子開關(guān)組 成，三個(gè)電抗器的一端各自分別連接在對應(yīng)的三組橋臂的中點(diǎn)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(lián)。使用時(shí)牽引變壓器輸入端接電廠提供的外部供電網(wǎng)，牽引變壓器的B相則只與能量分配調(diào)節(jié)機(jī)連接，不再像原來那樣接牽引接觸網(wǎng)。即牽引變壓器只引 出兩相向牽引網(wǎng)供電。本無分相式牽引供電裝置工作時(shí)將電網(wǎng)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(jī)車供電，B 相能量則先變?yōu)橹绷髟倌孀優(yōu)榻涣髋涔┙oA相、C相，將三相變換成了兩相，從 而實(shí)現(xiàn)了無分相平衡供電。同時(shí)該裝置通過調(diào)節(jié)逆變時(shí)電流和電壓的相位角， 可對線路功率因素進(jìn)行補(bǔ)償，并提高了牽引網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，在機(jī)車功率不變 的情況下牽引力可提高20 50%，還可吸收機(jī)車產(chǎn)生的大量諧波。本鐵路機(jī)車用的無分相式牽引供電裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是將分相供電改為無 分相供電，可實(shí)現(xiàn)牽引接觸網(wǎng)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(shè)備安全，為列車安全、高速、高效運(yùn)行提供了保障。穩(wěn)定并提 高了供電電壓，釋放了機(jī)車的儲備牽引力20 50%，減小了供電電流；可提高供 電系統(tǒng)的功率因素達(dá)0.98以上，大大降低了負(fù)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(wǎng)和供電電網(wǎng)的污染，改善了 供電質(zhì)量，提高了電網(wǎng)的利用效率。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對本實(shí)用新型做詳細(xì)描述。參見圖1，本鐵路機(jī)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)成，牽引變壓器16輸出端的A相接牽引接觸網(wǎng)4、 C相接鋼軌5、 B相接能量分配調(diào)節(jié)機(jī)，所述的能量分配調(diào)節(jié)機(jī)由主控制器2、驅(qū)動器3、三個(gè) 電流傳感器13、 14、 15，三個(gè)電壓傳感器IO、 11、 12，三個(gè)電抗器17、 18、 19、 電力電子開關(guān)橋臂7、支撐電容臂6所組成，其中，所述的電力電子開關(guān)橋臂7 與支撐電容臂6并聯(lián)連接，所述的驅(qū)動器3連接在電力電子開關(guān)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(lián)，所述的電力電子 開關(guān)橋臂7由三組電力電子開關(guān)組成，三個(gè)電抗器17、 18、 19的一端各自分別 連接在對應(yīng)的三組橋臂的中點(diǎn)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(lián)。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(guī)外圍電 路組成，所述的驅(qū)動器3可由EXB841或具有類似功能的電力電子開關(guān)驅(qū)動電 路以及常規(guī)外圍電路組成，通過光纖連接電力電子開關(guān)橋臂7中的電力電子開 關(guān)的控制端，電力電子開關(guān)橋臂7與支撐電容臂6并聯(lián)連接在P+和P-之間。這 些均屬現(xiàn)有橋臂運(yùn)用控制技術(shù)，這里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(wǎng)中的牽引變壓器，將原接牽引網(wǎng) 的B相拆除后改接至本裝置的能量分配調(diào)節(jié)機(jī)即可。工作時(shí)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(cè)B相的電能轉(zhuǎn)換到直流側(cè)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輸出的電流采樣檢測 并輸入主控制器2，電壓傳感器IO、 11、 12完成對牽引變壓器16輸出的電壓檢 測并輸入主控制器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(jìn)行分析計(jì)算，并根據(jù)分析 計(jì)算的結(jié)果發(fā)出驅(qū)動信號控制電力電子開關(guān)橋臂7完成特定時(shí)序的開關(guān)動作進(jìn) 行四象限運(yùn)行，使能量在橋臂7組成的橋路中通過三個(gè)電抗器17、 18、 19把牽 引變壓器16內(nèi)B相中的能量從新分配到牽引變壓器16的A端和C端，進(jìn)而獲 得三相平衡轉(zhuǎn)換；另一部分向牽引接觸網(wǎng)4供電，牽引機(jī)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(shí)現(xiàn) 無分相供電和獲得供電系統(tǒng)的高效率與安全性?？梢詫恳儔浩鞯妮敵龆薆相接牽引供電網(wǎng)、A相接配電裝置，其工作 原理是一樣的。
權(quán)利要求1、一種鐵路機(jī)車用的無分相式牽引供電裝置，其特征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(diào)節(jié)機(jī)所構(gòu)成，所述的牽引變壓器輸出端的A相接牽引接觸網(wǎng)、C相接鋼軌、B相接能量分配調(diào)節(jié)機(jī)，所述的能量分配調(diào)節(jié)機(jī)由主控制器、驅(qū)動器、電力電子開關(guān)橋臂、支撐電容臂、三個(gè)電流傳感器、三個(gè)電壓傳感器、三個(gè)電抗器所組成，其中，所述的電力電子開關(guān)橋臂與支撐電容臂并聯(lián)連接，所述的驅(qū)動器連接在電力電子開關(guān)橋臂的控制端子與主控制器之間，三個(gè)電流傳感器和三個(gè)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(guān)橋臂由三組電力電子開關(guān)組成，三個(gè)電抗器的一端各自分別連接在對應(yīng)的三組橋臂的中點(diǎn)(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(lián)。
專利摘要一種鐵路機(jī)車用的無分相式牽引供電裝置，屬鐵路電氣牽引供電技術(shù)領(lǐng)域。由牽引變壓器和能量分配調(diào)節(jié)機(jī)所構(gòu)成，能量分配調(diào)節(jié)機(jī)由主控制器、驅(qū)動器、電力電子開關(guān)橋臂、支撐電容臂、三個(gè)電流傳感器，三個(gè)電壓傳感器、三個(gè)電抗器所組成，其中，驅(qū)動器連接在電力電子開關(guān)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(diǎn)與牽引變壓器輸出端的A相、B相、C相之間。優(yōu)點(diǎn)是將分相供電改為無分相供電，實(shí)現(xiàn)了牽引接觸網(wǎng)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(yùn)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(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者吳加林 申請人:吳加林