一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)，包括特種變壓器、機柜、以及設置在機柜內(nèi)的依次連接的整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路和輸出變壓器；特種變壓器的輸入端與接觸網(wǎng)單相27.5kV交流電源連接，其輸出端分別接整流電路以及輔助供電電路輸入端；輸出變壓器為三個或一個單相工頻變壓器。本實用新型提供了一種具有輸入電壓范圍寬、可消除輸入側(cè)電壓諧波、可提供不間斷供電的特點的接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)。
【專利說明】
一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電力電子應用領(lǐng)域，涉及一種供電電源系統(tǒng)，尤其涉及一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)。該電源是從電氣化鐵路牽引接觸網(wǎng)的單相27.5kV交流取得，然后經(jīng)變壓器降壓后，再經(jīng)過交流-直流-交流的變換后得到。
【背景技術(shù)】
[0002]在地區(qū)偏僻、遠離公共電網(wǎng)的電氣化鐵路的重要負荷可以從接觸網(wǎng)取電，取電的方式包括:1、接觸網(wǎng)電源通過27.5/0.23kV變壓器降壓后直接作為負載供電電源;2、接觸網(wǎng)電源經(jīng)過自動調(diào)壓器簡單穩(wěn)壓處理后作為負載供電電源；3、接觸網(wǎng)電源經(jīng)過UPS治理后作為負載供電電源。
[0003]上述取電方式使用中普遍存在以下問題:
[0004]第一，接觸網(wǎng)電壓存在嚴重的電能質(zhì)量問題，主要表現(xiàn)在電壓有效值、電壓峰值大范圍頻繁波動，電壓波形失真度高，行車時電壓波形品質(zhì)變差，這些電能質(zhì)量指標遠遠超出了普通用電設備的輸入限制范圍，通過變壓器降壓后直接作為用電設備供電電源，造成用電設備頻繁損壞。
[0005]第二，接觸網(wǎng)電源經(jīng)過簡單穩(wěn)壓處理后作為用電設備供電電源的方式由于不能消除電壓諧波，造成用電設備誤動作或損壞。
[0006]第三，接觸網(wǎng)電源經(jīng)過UPS治理后作為負載供電電源，由于接觸網(wǎng)電源本身電壓有效值、電壓峰值大范圍頻繁波動，往往超過通用UPS輸入電源的要求，容易造成UPS停機或損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決【背景技術(shù)】中所提到的問題，本實用新型提供一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng);該電源系統(tǒng)輸入電壓范圍寬，輸出電壓穩(wěn)定、諧波含量低。
[0008]本實用新型所提出的技術(shù)解決方案是:
[0009]—種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)，包括特種變壓器、機柜，其特殊之處是，還包括設置在機柜內(nèi)的輔助供電電路、控制電路及控制供電電路、整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路和輸出變壓器;所述特種變壓器的輸入端與接觸網(wǎng)單相27.5kV交流電源連接，其輸出端分別接整流電路以及輔助供電電路輸入端;所述整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路、輸出變壓器依次連接;所述輸出變壓器為三個或一個單相工頻變壓器;所述輔助供電電路向接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)提供工作電源;所述控制電路及控制供電電路用于控制接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)的工作;所述整流電路將輸入的交流電壓整流為脈動直流電壓;所述直流濾波電路對整流電路輸出的脈動直流電壓進行濾波處理;所述逆變電路將脈動直流電壓逆變?yōu)榻涣鱌WM波;所述輸出濾波電路將交流PWM波濾波為純正弦波。
[0010]為保證持續(xù)供電，上述接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)還可包括后備蓄電池組，所述后備蓄電池組連接在直流濾波電路和逆變電路之間。
[0011]上述整流電路為單相全橋整流電路;所述直流濾波電路為LC濾波電路;所述逆變電路由三個或一個單相H橋逆變電路組成;所述特種電壓器為單相輸入，單相或三相輸出變壓器，其輸入電壓為27.5kV單相，輸出電壓為220V或380V，工作頻率為50Hz;所述輸出變壓器輸出三相四線制220V/380V電源。
[0012]上述輔助供電電路包括依次連接的濾波器、變壓器和開關(guān)電源。
[0013]本實用新型的優(yōu)點:
[0014]本實用新型所提供的接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)可以從電氣化鐵路牽引接觸網(wǎng)的單相27.5kV交流取得供電電源，并經(jīng)過特種變壓器降壓后，再經(jīng)過交流-直流-交流變換，得到穩(wěn)定的、諧波含量低的三相四線制220V/380V，50Hz的穩(wěn)定純正弦波交流電源或單相220V，50Hz的穩(wěn)定純正弦波交流電源。
[0015]1.該電源輸入電壓范圍寬，適應電氣化鐵路牽引接觸網(wǎng)在行車過程中電壓變化。輸入電壓范圍可達±40%，容許的輸入電壓諧波含量可達40%。
[0016]2.本實用新型可實現(xiàn)電壓變換和高低壓隔離，電源對輸入電壓諧波不敏感。接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)采用交流-直流-交流的變換方式，由于中間直流環(huán)節(jié)的存在，輸入側(cè)電壓諧波不會傳遞到輸出側(cè)。
[0017]3.該電源具有后備供電能力。當輸入停電后，接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)可使用后備蓄電池組經(jīng)過直流-交流逆變得到穩(wěn)定的、諧波含量低的三相四線制220V/380V，50Hz的穩(wěn)定純正弦波交流電源或單相220V，50Hz的穩(wěn)定純正弦波交流電源。
[0018]4.本實用新型輸入具有過壓及欠壓保護功能，當輸入電壓超過設定的最大或最小值時，該接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)將自動停機保護。本實用新型輸出具有截流功能，當負載電流達到最大輸出電流時，輸出電流被自動限制在最大值。本實用新型輸出具有短路保護功能，當輸出發(fā)生相間或相對零短路時，該接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)將自動停機保護。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的電氣原理示意圖。
【具體實施方式】
[0020]參見圖1，本實用新型一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)包括特種變壓器和機柜，機柜內(nèi)包括依次連接的整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路和輸出變壓器，還包括與直流濾波電路連接的后備蓄電池組;機柜內(nèi)還設置有控制電路及控制供電電路;特種變壓器通過輔助供電電路與整流電路與控制電路及控制供電電路連接。必要時，本實用新型電源系統(tǒng)還可設置短路保護電路、過壓/欠壓保護電路、截流電路。
[0021]特種電壓器為單相輸入，單相或三相輸出變壓器，其輸入電壓為27.5kV單相，輸出電壓為220V或380V，工作頻率為50Hz。整流電路為單相全橋整流電路，主要由二極管(或可控硅)和軟起電路組成，用于將輸入的交流電壓整流為脈動直流電壓。直流濾波電路主要是由電感和電容組成的LC濾波電路，用于前述脈動直流電壓的濾波處理及儲能。逆變電路主要由三個(或一個)單相H橋逆變電路組成的IGBT、驅(qū)動電路、散熱器，用于將直流電壓逆變?yōu)榻涣鱌ffM波。輸出濾波電路主要由電感和電容組成，用于將前述PWM波濾波為純正弦波。輸出變壓器為三個(或一個)單相工頻變壓器，用于電路隔離和電壓變換。后備蓄電池組連接于直流濾波電路和逆變電路之間，主要由蓄電池、充電器、蓄電池管理器組成，用于接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)輸入端停電后的持續(xù)供電及蓄電池充電和管理。輔助供電電路主要由濾波器、變壓器、開關(guān)電源組成，用于向所述接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電源。控制電路及控制供電電路具有帶輸出電壓反饋控制及負載電流前饋控制的雙環(huán)控制拓撲，外環(huán)為有效值控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為波形控制環(huán)，使接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)具有穩(wěn)態(tài)控制精度高，動態(tài)超調(diào)量小，響應速度快，波形品質(zhì)好的特點。機柜用于安裝整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路、輸出變壓器、后備蓄電池組、輔助供電電路、控制電路及控制供電電路，及其他必要的元器件，組成接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1.一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)，包括特種變壓器、機柜，其特征在于:還包括設置在機柜內(nèi)的輔助供電電路、控制電路及控制供電電路、整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路和輸出變壓器;所述特種變壓器的輸入端與接觸網(wǎng)單相27.5kV交流電源連接，其輸出端分別接整流電路以及輔助供電電路輸入端;所述整流電路、直流濾波電路、逆變電路、輸出濾波電路、輸出變壓器依次連接;所述輸出變壓器為三個或一個單相工頻變壓器；所述輔助供電電路向接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)提供工作電源;所述控制電路及控制供電電路用于控制接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)的工作;所述整流電路將輸入的交流電壓整流為脈動直流電壓;所述直流濾波電路對整流電路輸出的脈動直流電壓進行濾波處理;所述逆變電路將脈動直流電壓逆變?yōu)榻涣鱌WM波;所述輸出濾波電路將交流PWM波濾波為純正弦波。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)，其特征在于:還包括后備蓄電池組，所述后備蓄電池組連接在直流濾波電路和逆變電路之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)，其特征在于:所述整流電路為單相全橋整流電路;所述直流濾波電路為LC濾波電路;所述逆變電路由三個或一個單相H橋逆變電路組成；所述特種電壓器為單相輸入，單相或三相輸出變壓器，其輸入電壓為27.5kV單相，輸出電壓為220V或380V，工作頻率為50Hz;所述輸出變壓器輸出三相四線制220V/380V 電源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種接觸網(wǎng)取電供電電源系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助供電電路包括依次連接的濾波器、變壓器和開關(guān)電源。
【文檔編號】H02M5/458GK205647275SQ201620698316
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月5日
【發(fā)明人】劉卓輝, 崔校玉, 馬靜波, 鄭桂林, 陳勁松, 關(guān)磊, 李宏剛, 張國棟, 張建榮, 趙欣, 李育春
【申請人】鐵道第三勘察設計院集團有限公司, 西安愛科賽博電氣股份有限公司