城軌供電系統雙線圈接入式中壓能饋系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及城軌供電系統，具體涉及一種城軌供電系統雙線圈接入式中壓能饋系統。
【背景技術】
[0002]目前在城軌牽引供電系統中，處理列車制動時產生的再生能量方面主要存在兩種解決方案，一種是低壓回饋+電阻消耗的方案，將制動能量回饋到低壓配電AC400V電網內，多余能量則由制動電阻消耗掉，因低壓配電變壓器容量較小，當制動能量較大時，大部分的能量是由制動電阻消耗，再生能量重復利用率較低；另一種是中壓能饋方案(獨立支路型)，是將制動能量通過回饋變流器反饋至變電所內中壓交流電網，該解決方案回饋功率較大，在諧波、功率因數、抗孤島等方面具備非常好的電網兼容性，在城軌集中式供電系統中應用優勢明顯，但在分散式供電系統中，會有部分回饋的能量反饋至電業局下的變電所內，不能完全由地鐵運營方重復利用，兩種方式各有適用局限；其中中壓能饋方案中有一種共用整流變壓器的能饋裝置，目前在應用和設計中均只有單支路，與整流變壓器的單重相接，會導致整流變壓器低壓兩繞組發熱不平衡，對整流變壓器的影響未知。同時回饋容量受到整流變壓器容量的限制，多余的制動功率需要靠鄰所回饋裝置吸收，線路上存在一定的壓降，影響節能效果。
[0003]目前在國內外應用較為成熟的是再生制動能量回饋裝置，即將列車制動產生的能量通過逆變轉換為交流電再回饋至交流電網。再生制動能量回饋裝置按回饋點電壓的不同分為低壓型能量回饋裝置、中壓共用整流變型能量回饋裝置、中壓獨立支路型能量回饋裝置。其中低壓型能量回饋裝置可以實現在一定功率范圍內回饋制動能量，但吸收能量有限，一般需加裝電阻消耗裝置，效率較低；中壓共用整流變型能量回饋裝置可以實現全功率范圍內制動能量回饋，但因不采用隔離變壓器，回饋電流與整流機組電流之間不存在電磁隔離，回饋電流的涌入會導致牽引變壓器低壓繞組側電壓升高，峰值點處的電壓將可能高于直流側的直流電壓，導致二極管整流器在峰值點附近導通，形成能饋裝置與整流機組之間存在環流，效率較低，保護兼容性差，采用隔離變壓器的單隔離變壓器的能饋裝置則存在功率因數較低，整流變壓器單側接能饋裝置，整流變壓器雙繞組發熱不均衡，影響壽命；中壓獨立支路型能量回饋裝置可以實現全功率范圍內制動能量回饋，采用多重化拓撲結構，設備投資較高，占地較大。
[0004]采用雙隔離變壓器的共用整流變能量回饋裝置可以實現全功率范圍內制動能量吸收，提高設備節能率，同時使得整流變壓器閥側雙繞組工作發熱均衡，不會對整流變壓器產生不利影響；另外雙路能饋支路加隔離變壓器的方式，將極大減少注入交流電網的電流諧波含量，并基本消除與二極管整流器之間的環流影響。
[0005]對于能饋裝置接入整流變壓器方案，在現有技術主要有以下文幾種:(1)專利申請號為201210065612.X的專利文獻公開了一種能饋式牽引供電裝置，包括變壓器、二極管整流機組和PWM整流機組，該能饋式牽引供電裝置還包括雙向DC-DC變換器，該技術方案采用雙向DC-DC變換器與二極管整流機組和PWM整流機組的直流側連接，實現PWM整流機組與二極管整流機組共用一個變壓器，該技術方案在PWM整流機組和二極管整流機組間加入了雙向DC-DC變換器，系統電路復雜、控制系統復雜、投資成本高，控制較難于實現。(2)專利申請號為200810156541.8的專利文獻公開了一種地鐵供電系統的多目標綜合控制節能裝置，采用可控高功率因數整流的AC/DC變流模塊取代傳統的整流電路，同時在直流母線處裝有一臺或多臺并聯DC/DC變流模塊，使機車制動時產生的電能可部分通過AC/DC模塊回饋到電網，部分通過DC/DC模塊升壓后存儲到獨立電容器組，該裝置可充分利用制動能量，并通過部分吸收能量、部分回饋能量來克服所有能量瞬時回饋電網對電網的沖擊。該技術方案采用在直流牽引母線處加增一臺或多臺并聯的DC/DC變流模塊，使機車制動時產生的電能可部分通過AC/DC模塊回饋到電網，部分通過DC/DC模塊升壓后存儲到獨立電容器組，來克服所有能量瞬時回饋電網對電網沖擊，通過增加硬件的方式來減少對電網的沖擊，增加了設備成本及占地面積，且回饋與吸收能部分邏輯復雜，實現難度較大，會影響設備工作的可靠性。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型要解決的技術問題:針對現有技術的上述問題，提供一種能夠在列車電制動時將制動能量通過逆變器逆變至整流變壓器的次邊、通過整流單元升壓回饋到中壓交流電網以達到節能目的，能夠在功率范圍內穩定直流母線電壓，靈活性高、體積小、與既有系統結合度高、功率因數高及注入到交流側的諧波低、通用性好的城軌供電系統雙線圈接入式中壓能饋系統。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0008]一種城軌供電系統雙線圈接入式中壓能饋系統，包括整流變壓器、雙線圈接入式能饋裝置和整流單元，所述整流變壓器的網側繞組和中壓交流電網相連、閥側雙繞組分別通過雙線圈接入式能饋裝置和整流單元和直流牽引網的直流母線相連，所述雙線圈接入式能饋裝置包括并聯布置的兩重能饋支路，每一重能饋支路包括依次串聯布置的交流側低壓斷路器QF1、隔離變壓器、逆變器和直流側接觸器KM1，所述逆變器的交流側依次通過隔離變壓器、交流側低壓斷路器QF1和整流變壓器一個的閥側繞組相連，所述逆變器的直流側通過直流側接觸器KM1和直流牽引網的直流母線相連。
[0009]優選地，所述雙線圈接入式能饋裝置的直流側設有第一直流開關QFzl和第一負極開關QC1，所述兩重能饋支路的逆變器的直流側正極輸出端共同通過第一直流開關QFzl和直流牽引網的直流母線的正極相連，所述兩重能饋支路的逆變器的直流側負極輸出端共同通過第一負極開關QC1和直流牽引網的直流母線的負極相連。
[0010]優選地，所述逆變器的直流側的正極輸出端或者負極輸出端和直流牽引網的直流母線之間串接有直流電抗器L。
[0011]優選地，所述整流單元包括交流側各與整流變壓器的一個閥側繞組相連的兩個脈沖整流器，所述脈沖整流器的直流側與直流牽引網的直流母線相連。
[0012]優選地，所述整流單元的直流側設有第二直流開關QFz2和第二負極開關QC2，所述兩個脈沖整流器的直流側正極輸出端共同通過第二直流開關QFz2和直流牽引網的直流母線的正極相連，所述兩個脈沖整流器的直流側負極輸出端共同通過第二負極開關QC2和直流牽弓I網的直流母線的負極相連。
[0013]優選地，所述整流變壓器的網側繞組串接有高壓交流斷路器QFg，所述整流變壓器的網側繞組通過高壓交流斷路器QFg和中壓交流電網相連。
[0014]優選地，所述隔離變壓器的次邊繞組相位和整流變壓器的閥側繞組相位一致。
[0015]本實用新型城軌供電系統雙線圈接入式中壓能饋系統具有下述優點:
[0016]1、本實用新型包括整流變壓器、雙線圈接入式能饋裝置和整流單元，所述整流變壓器的網側繞組和中壓交流電網相連、閥側雙繞組分別通過雙線圈接入式能饋裝置和整流單元和直流牽引網的直流母線相連，所述雙線圈接入式能饋裝置包括并聯布置的兩重能饋支路，每一重能饋支路包括依次串聯布置的交流側低壓斷路器QF1、隔離變壓器、逆變器和直流側接觸器KM1，采用雙隔離變壓器、雙能饋支路的方式，共用整流變壓器的能饋方案，采用雙能饋支路可增加回饋到交流側的制動能量，提高設備節能率，同時使得整流變壓器閥側雙繞組工作發熱均衡，不會對整流變壓器產生不利影響，而且雙能饋支路加隔離變壓器的方式，將極大減少注入交流電網的電流諧波含量，并基本消除與二極管整流器之間的環流影響。
[0017]2、目前一般的再生制動能量回饋系統主要采用將制動能量直接通過高壓變壓器回饋到中壓交流電網，高壓變壓器體積大，成本高；而采用共用整流變壓器方案的能量回饋系統一般不設置隔離變壓器，會導致能量系統與二極管整流器之間形成環流，降低了裝置的利用率，本實用新型設計了一種采用雙隔離變壓器，充分利用整流變壓器次邊雙繞組的結構形式，減少高壓變壓器，消除與二極管整流組之間環流，增大能饋系統的回饋容量，減少了高壓升壓變壓器的占地面積及成本。
[0018]3、本實用新型能適用于DC1500V、DC750V兩種地鐵直流牽引供電系統，所不同是改變隔離變壓器原邊和次邊繞組線電壓即可，具有通用性好的優點。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例一的系統結構示意圖。