一种新型电子式跟随所及其控制方法

技术领域

本发明涉及轨道交通供电领域，具体涉及一种新型电子式跟随所及其控制方法。

背景技术

地铁跟随所在轨道交通建设领域已有大量研究成果与应用案例，将既有跟随所改造为电子式跟随所属较新研究方向。

国内地铁既有跟随所从35kV中压环网直接取电，35kV中压环网通过既有跟随所内工频变压器降压后，为380V区间动力照明系统供电，因此需将35kV线路建设至既有跟随所附近，既有跟随所容量少，数量多，故需大量建设35kV线路。而为响应国家共同富裕号召，对偏远山区进行深度扶贫，轨道交通建设需考虑高海拔、高地震烈度、不良地质、脆弱敏感的生态环境和景观要求等因素，克服自然环境恶劣、供电能力薄弱、线路建设难度大等难点。

如何高效减小偏远山区轨道交通建设难度，大力支持国家对偏远山区进行深度扶贫，对既有跟随所的改造是当前轨道交通领域的研究热点，且既有供电系统牵引所、跟随所、跟随所等彼此独立从35kV中压环网取电，故也可独立建设，单独针对既有跟随所进行改造具有很强的可行性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的新型电子式跟随所及其控制方法，以减少35kV线路建设面积，降低偏远山区轨道交通建设难度，在相对简单的工况条件下，稳定电子式跟随所输出电压，为380V区间动力照明系统提供稳定电压。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种新型电子式跟随所，所述电子式跟随所为集成式三相逆变器结构；

所述电子式跟随所的输入端与直流牵引网连接，其输出端与380V区间动力照明系统连接，所述直流牵引网通过脉波整流机组与35kV中压环网连接；

所述电子式跟随所用于将直流牵引网功率传输至380V区间动力照明系统中，为其提供电能。

进一步地，所述集成式三相逆变器包括开关管S

所述开关管S

所述电感L

所述开关管S

所述开关管S

所述开关管S

进一步地，所述集成式三相逆变器在电流电感连续模式下，根据i

一种新型电子式跟随所的控制方法，所述开关管S

进一步地，所述开关管S

将脉宽调制信号V

进一步地，所述开关管S

将正弦调制信号V

将正弦调制信号V

将输出信号v

本发明的有益效果为：

1、将既有跟随所改造为电子式跟随所，可大量减少35kV线路建设面积，降低偏远山区35kV线路所需的土建和房建成本，减小轨道交通建设难度，响应国家共同富裕号召，助力对偏远山区进行深度扶贫；

2、将既有跟随所改造为电子式跟随所，可降低城市轨道交通建设35kV线路占地面积，优化城市地铁建设，减小城市土建需求；

3、单独对既有跟随所进行改造，不影响既有供电系统牵引所、跟随所的运行，避免对既有供电系统造成不稳定问题；

4、将桥臂电压从牵引网电压V

5、直流牵引网经电子式跟随所控制后连接到380V区间动力照明系统，电子式跟随所可抑制直流牵引网电压波动影响，使380V区间动力照明系统输入电压稳定，保障380V区间动力照明系统正常工作。

附图说明

图1为本发明提供的新型电子式跟随所连接示意图。

图2为本发明提供脉波整流机组示意图。

图3为本发明提供的新型电子式跟随所结构示意图。

图4为本发明提供的既有跟随所连接示意图。

图5为本发明提供的电子式跟随所改造连接示意图。

图6为本发明提供的集成式三相逆变器在电感电流连续模式且在i

图7为本发明提供的集成式三相逆变器仿真结果示意图；其中，(a)为本发明提供的一种集成式三相逆变器支撑电容，(b)为输出电压稳态波形图，(c)为输出电压THD分析图。

图8为本发明提供的集成式三相逆变器输出电压暂态波形图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

实施例1：

本发明实施例提供了一种新型电子式跟随所，如图1所示，所述电子式跟随所为集成式三相逆变器结构，；

所述电子式跟随所的输入端与直流牵引网连接，其输出端与380V区间动力照明系统连接，所述直流牵引网通过脉波整流机组与35kV中压环网连接；

所述电子式跟随所用于将直流牵引网功率传输至380V区间动力照明系统中，为其提供电能。

在本发明实施例中，35kV中压环网用于为整个地铁系统提供电能，脉波整流机组输入端与35kV中压环网连接，输出端与直流牵引网连接，用于将35kV中压环网电能传输至直流牵引网；直流牵引网一端与脉波整流机组连接，使电能从脉波整流机组传输至直流牵引网，用于给直流机车提供电能，另一端连接电子式跟随所，给电子式跟随所提供输入电能；

在本发明实施例中，如图2所示，脉波整流机组包括相变压器和脉波整流器，移相变压器又包括变压器1#和变压器2#；35kV中压环网通过变压器1#降压后，连接到整流器桥臂中点a

在本发明实施例中，如图3所示，集成式三相逆变器包括开关管S

所述开关管S

所述电感L

所述开关管S

所述开关管S

所述开关管S

在本实施例中，基于上述集成式三相逆变器结构，其输出三相电压的过程为：直流牵引网电压V

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上的进一步改进，在现有轨道交通的基础上，将既有跟随所改造为实施例1中的电子跟随所，该改造过程不涉及牵引网的改造，易于工程实现。

如图4所示，既有跟随所包括相互连接的断路器和工频变压器，断路器直接与35kV中压环网连接，工频变压器的输出端与380V区间动力照明系统连接。

如图5所示，在改造时，将集成式三相逆变器的三相输出电压与工频变压器连接，工频变压器的输出端连接到380V区间动力照明系统中。

在本实施例中，断路器具有将既有跟随所切除的用途，以确保供电系统崩溃时可将380V区间动力照明系统安全切除；工频变压器将35kV中压环网电压降压到380V，为380V区间动力照明系统供电。

实施例3：

本实施例式是在实施例1的基础上的进一步改进，提供了实施例1中集成式三相逆变器的具体工作过程，在具体工作时，集成式三相逆变器在电流电感连续模式下，根据i

具体地，以i

(1)模态1：开关管S

(2)模态2：开关管S

(3)模态3：开关管S

(4)模态4：开关管S

(5)模态5：开关管S

(6)模态6：开关管S

(7)模态7：开关管S

(8)模态8：开关管S

其余根据i

实施例4：

本实施例提供了实施例中的电子式跟随所工作时的控制方法，具体地，开关管S

具体地，开关管S

将脉宽调制信号V

具体地，开关管S

将正弦调制信号V

将正弦调制信号V

将输出信号v

上述实施例中的第一～第三比较器为同种类型的三个比较器，且在型号和参数方面无特殊要求。

在本实施例中，基于上述调制方式，一方面，将桥臂直流侧电压从V

本实施例中，还提供了基于上述控制方法的电子式跟随所的仿真实例，其仿真参数如表1所示；

表1一种集成式三相逆变器仿真参数

得到的仿真结果如图7所示，从图7中可以看出，本实施例中的集成式三相逆变器拥有良好的稳态性能，支撑电容电压稳定，输出三相电压为AC380V，THD仅为0.56％。

仿真得到的输入电压波形、H桥输出电压波形、buck斩波电路+H桥输出电压波形、集成式三相逆变器输出电压波形如图8所示，通过对比可知，集成式三相逆变器具有良好的暂态特性，其中分为5个阶段，分别为：

0s-3s：输入电压为1000V；

3s-6s：输入电压为1200V，3s时输入电压变化后，调节时间为66ms；

6s-9s：输入电压为1400V，6s时输入电压变化后，调节时间为33ms；

9s-11s；输入电压为1600V，9s时输入电压变化后，调节时间为53ms；

11s-13s；输入电压为1800V，11s时输入电压变化后调节时间为53ms。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。