技术领域
[0001] 本
发明涉及双流制式列车技术领域，尤其涉及一种交直流双制式列车供电系统及列车。
背景技术
[0002] 目前
铁路线路上存在25kV交流弓网与3000V直流弓网并存的供电制式，两种弓网间通过一段无电区进行过渡。该交直流双流制式即要求在牵引变流器运行时，可自动切换供电制式，目前列车实现双流制式供电时，通常是由牵引变流器直接与直流弓网连接，当列车切换成直流弓网模式时，变流器需要将牵引
变压器的各个次边绕组串入输入回路，而由于铁路(如高铁)中的直流弓网、牵引变压器、牵引变流器均是位于不同的车厢设备舱，供电线路需要跨车布置，为了实现变流器与变压器两个次边绕组的连接，变流器的输入线路需要经过多次跨车，使得所需的供电线路总长度非常长，额外增加了列车配线总重，同时会增大变流器输入线缆受EMC干扰的耦合几率。
[0003] 以牵引变压器设置两个次边绕组为例，上述双流制式中直流供电模式下弓网
电缆需要先进入牵引变流器内部，再从变流器引出进入牵引变压器完成第一个次边绕组的
串联后回到变流器，再从变流器引出进入牵引变压器完成第二个次变绕组的串联，最后回到变流器，即变流器的输入线路需要经过四次跨车，所需的供电线路总长度非常长。
[0004] 目前典型的一种双流制供电系统如图1、2所示，列车共8节车厢，牵引变压器、牵引变流器、直流弓网位于不同的车厢内，其中1、2、4、5、7、8车的车下设备舱安装有牵引变流器，3、6车的车下设备舱安装有牵引变压器，交流弓网布置在3、6车，直流弓网布置在2、7车，列车1、2车分别与8、7车对称布置；交流弓网与牵引变压器连接，牵引变流器设置有直流端口DC，该直流端口DC与直流弓网连接。如图1所示，当为交流模式时，交流弓网经过牵引变压器变压后，通过牵引变压器的两个次边绕组(1.1至1.2、2.1至2.2)进入变流器，经过牵引变流器转换为交流电输出；当牵引变流器切换成直流模式时，直流弓网经过牵引变流器后引出牵引变流器，再进入牵引变压器的一个次边绕组(1.1至1.2)同时返回变流器，经过QS1.2后直流输入线路从变流器引出进入牵引变压器的第二个次边绕组(2.2至2.1)并返回变流器中。
[0005] 如图2所示，以7车为例，直流模式下7车变流器的输入线缆从7车直流弓网取电后从变流器引出至6车牵引变压器进行第一个次边绕组的串联，后返回7车变流器短接线路(QS1.2闭合形成)再次进入6车牵引变压器进行第二个次边绕组的串联，最后再送入变流器中间直流回路正线，则7车变流器输入线缆在6、7车之间跨接4次，单次跨接长度通常约25米，则总跨接长度需要约100米。同理8车输入线缆在6、7、8车之间跨接4次，三车之间单次跨接长度约50米，则总跨接长度需要约200米，列车1、2车分别与8、7车对称布置，其输入线缆长度情况与8、7车相同，即整车所需的线缆长度非常长，极大的增加列车配线总重，同时使得变流器输入线缆受EMC干扰的耦合几率增大。
发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题就在于：针对
现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低、列车中不同车厢之间的线缆跨接少、体积重量小、
稳定性高及抗干扰性强的交直流双制式列车供电系统及列车。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0008] 一种交直流双制式列车供电系统，包括分别设置在不同车厢内的一个以上的牵引变流器、牵引变压器，相邻车厢内的所述牵引变流器相互连接，相邻车厢内的所述牵引变流器与所述牵引变压器相互连接，各所述牵引变压器均分别与交流弓网、直流弓网连接，所述牵引变压器与所述牵引变流器内分别设置有切换
开关，通过所述切换开关控制所述牵引变压器接入交流弓网，经所述牵引变流器的转换后输出交流电，或接入直流弓网经所述牵引变流器的转换后输出直流电。
[0009] 作为本发明系统的进一步改进：所述直流弓网具体与每个所述牵引变压器的一个次边绕组连接，每个所述牵引变压器的相邻次边绕组通过切换开关QS2串联连接。
[0010] 作为本发明系统的进一步改进：所述牵引变流器包括变流器本体，所述变流器本体内设置有依次连接的整流单元、中间直流回路以及逆变单元，所述整流单元包括两重以上的整流模
块，每重所述整流模块通过切换开关QS1分别对应与所述牵引变压器的一个次边绕组连接。
[0011] 作为本发明系统的进一步改进：所述变流器本体上设置有输入端口，所述牵引变流器中各所述整流模块分别通过所述输入端口与所述牵引变压器的各次边绕组连接。
[0012] 作为本发明系统的进一步改进：所述整流单元中一重所述整流模块的输入端还通过第一控制开关
电路与所述中间直流回路的正输出端连接，所述牵引变压器通过第二控制开关电路与所述中间直流回路的负输出端连接。
[0013] 作为本发明系统的进一步改进：所述第一控制开关电路具体为用于直流模式下的直流充电短接回路，所述直流充电短接回路包括并联连接的第一充电回路以及第一旁路开关，所述第一充电回路包括第一充电
电阻以及第一充电控制开关。
[0014] 作为本发明系统的进一步改进：所述变流器本体上还设置有直流端口DC，所述牵引变压器通过所述直流端口DC与所述牵引变流器中所述中间直流回路的负输出端连接。
[0015] 作为本发明系统的进一步改进：每个所述整流模块的输入端均设置有用于交流模式下的交流充电短接回路，所述交流充电短接回路包括并联连接的第二充电回路以及第二旁路开关，所述第二充电回路包括第二充电电阻以及第二充电控制开关。
[0016] 作为本发明系统的进一步改进：所述逆变单元包括辅变输出回路以及一个以上的逆变输出回路，所述辅变输出回路用于将所述中间直流回路输出的直流电转换为第一交流电以提供辅助设备供电，所述逆变输出回路用于将所述中间直流回路输出的直流电转换为第二交流电以提供牵引供电。
[0017] 本发明进一步公开一种交直流双制式列车，所述列车包括多节车厢，在各节所述车厢上设置有如上述的交直流双制式列车供电系统。
[0018] 作为本发明列车的进一步改进：所述列车具体包括依次连接的8节车厢，其中第一车厢、第二车厢、第四车厢、第五车厢、第七车厢以及第八车厢分别设置有所述牵引变流器，第三车厢、第六车厢分别设置有所述牵引变压器，其中当处于直流模式时，第四车厢、第五车厢内的所述牵引变流器不工作。
[0019] 作为本发明列车的进一步改进：所述第三车厢、第六车厢上分别布置有所述交流弓网，所述第二车厢、第七车厢上分别布置有所述直流弓网，所述交流弓网、所述直流弓网分别与所述第三车厢、第七车厢中牵引变压器连接。
[0020] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0021] 1)本发明可以实现交流、直流的双流制式供电，能够同时满足交流与直流两种供电制式的供电需求，同时通过将直流弓网直接与牵引变压器连接，使得直流弓网的供电线缆无需先进入变流器，而是直接接入牵引变压器，相比于传统的双流制式供电系统需要以牵引变流器作为中转，减少了以牵引变流器作为中转的中间环节，可大大减少不同车厢之间牵引变流器输入端跨车线缆的长度，从而降低列车配线的总重量及成本，提高动
力系统运行的稳定性和抗干扰能力。
[0022] 2)本发明通过在牵引变压器内部布置切换开关QS2，使得直流供电模式时实现牵引变压器的次边绕组串联可以直接在牵引变压器中完成，而不用通过跨接电缆的方式重复返回至牵引变流器，能够进一步减少不同车厢之间的跨车线缆，从而最大限度的减少列车中的跨车线缆长度。
[0023] 3)本发明中牵引变流器上无需设置连接直流弓网的直流端口，牵引变流器内部仅需设置少量的切换开关，较传统的双流制供电系统中变流器减少了DC+输入
端子以及切换开关配制，能够进一步降低了所需成本及重量，提高系统的利用率。
附图说明
[0024] 图1是传统的双制式供电系统中的结构原理示意图。
[0025] 图2是传统的双制式供电系统在列车中的布置原理示意图。
[0026] 图3是本发明
实施例交直流双制式列车供电系统的结构示意图。
[0027] 图4是本发明具体实施例中交直流双制式列车供电系统在列车中的布置原理示意图。
[0028] 图例说明：1、牵引变流器；11、整流单元；111、整流模块；12、中间直流回路；13、逆变单元；2、牵引变压器。
具体实施方式
[0029] 以下结合
说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0030] 实施例1：
[0031] 如图3、4所示，本实施例交直流双制式列车供电系统，包括分别设置在不同车厢内的一个以上的牵引变流器1、牵引变压器2，相邻车厢内的牵引变流器1相互连接，相邻车厢内的牵引变流器1与牵引变压器2相互连接，各牵引变压器2均分别与交流弓网、直流弓网连接，牵引变压器2与牵引变流器1内分别设置有切换开关，通过切换开关控制牵引变压器2接入交流弓网，经牵引变流器1的转换后输出交流电，或接入直流弓网经牵引变流器1的转换后输出直流电。
[0032] 本实施例上述供电系统通过控制切换开关可以实现交流、直流的双流制式供电，能够同时满足交流与直流两种供电制式的供电需求，且通过将直流弓网直接与牵引变压器2连接，使得直流弓网的供电线缆无需先进入牵引变流器1，而是直接接入牵引变压器2，相比于传统的双流制式供电系统需要以牵引变流器1作为中转，牵引变流器1上无需设置连接直流弓网的直流端口，并减少了以牵引变流器1作为中转的中间环节，可大大减少不同车厢之间牵引变流器1输入端跨车线缆的长度，从而有效降低列车配线的总重量及成本，提高动力系统运行的稳定性和抗干扰能力。
[0033] 本实施例中，牵引变流器1包括变流器本体，变流器本体内设置有依次连接的整流单元11、中间直流回路12以及逆变单元13，整流单元11接入交流电，转换为直流电后输出给中间直流回路12，经中间直流回路12进行直流电处理后，输出给逆变单元13，逆变单元13将中间直流回路12输出的直流电转换为交流电输出；整流单元11包括两重以上的整流模块111，每重整流模块111通过切换开关QS1分别对应与牵引变压器2的一个次边绕组连接。
[0034] 本实施例中，直流弓网具体与每个牵引变压器2的一个次边绕组连接，每个牵引变压器2的相邻次边绕组通过切换开关QS2串联连接。通过在牵引变压器2内部布置切换开关QS2，使得直流供电模式时实现牵引变压器2的次边绕组串联可以直接在牵引变压器2中完成，而不用通过跨接电缆的方式重复返回至牵引变流器1，能够进一步减少不同车厢之间的跨车线缆，从而最大限度的减少列车中的跨车线缆长度。
[0035] 本实施例中，变流器本体上设置有输入端口，牵引变流器1中整流模块111分别通过输入端口与牵引变压器2的各次边绕组连接。
[0036] 如图3所示，本实施例具体牵引变压器2包括两个次边绕组，第一次边绕组与直流弓网连接，第一次边绕组与第二次边绕组通过切换开关QS2连接，当切换开关QS2闭合时，两个次边绕组串联连接；如图中黑线框内所示，变流器本体上设置有输入端口，变流器本体内设置有两重整流模块111，两重整流模块111分别通过切换开关QS1.1、切换开关QS1经输入端口(1.1，1.2)、(2.1，2.2)对应与牵引变压器2的两个次边绕组连接。直流供电模式时，直流弓网电缆无需先进入牵引变流器1，而是先进入牵引变压器2直接进行两个次变绕组的串联，而后再接入牵引变流器1中，牵引变流器1与牵引变压器2之间仅需要2次跨接，大大减少了牵引变流器1输入端跨车线缆的长度。
[0037] 本实施例中，每个整流模块111的输入端均设置有用于交流模式下的交流充电短接回路，交流充电短接回路包括并联连接的第二充电回路以及第二旁路开关，第二充电回路包括第二充电电阻以及第二充电控制开关。如图3所示，第一重整流模块111的交流充电短接回路由充电控制开关KM4、充电电阻R1以及旁路开关KM1构成，第二重整流模块111的交流充电短接回路由充电控制开关KM5、充电电阻R2以及旁路开关KM2构成，在交流供电模式时，各重整流模块111通过对应的交流充电短接电路接入交流电，进行整流后输出。
[0038] 本实施例中，整流单元11中一重整流模块111的输入端还通过第一控制开关电路14与中间直流回路12的正输出端连接，牵引变压器2通过第二控制开关电路与中间直流回路12的负输出端连接，第二控制开关电路具体为切换开关QS1.3。
[0039] 本实施例中，第一控制开关电路14具体为用于直流模式下的直流充电短接回路，直流充电短接回路包括并联连接的第一充电回路以及第一旁路开关，第一充电回路包括第一充电电阻以及第一充电控制开关。直流充电短接回路具体由旁路开关KM3、充电控制开关KM6、充电电阻R3构成，由直流充电短接回路实现直流供电模式的切换控制以及直流供电模式下的软充电功能。
[0040] 本实施例中，变流器本体上还设置有直流端口DC，牵引变压器2通过直流端口DC与牵引变流器1中的中间直流回路12的负输出端连接。
[0041] 本实施例中，逆变单元13包括辅变输出回路以及一个以上的逆变输出回路，辅变输出回路用于将中间直流回路12输出的直流电转换为第一交流电以提供辅助设备供电，逆变输出回路用于将中间直流回路12输出的直流电转换为第二交流电以提供牵引供电；整流模块111具体采用四象限模块。
[0042] 如图3所示，本实施上述供电系统的中间直流回路12中还设置切换开关QS1.4，当为交流供电模式时，开关QS1.1、QS1.2、QS1.4闭合、QS1.3断开以及QS2断开，交流弓网经过牵引变压器2进行变压后，通过牵引变压器2的两个次边绕组进入牵引变流器1，分别经过由KM1、KM4、R1组成的第一重充电短接回路，由KM2、KM5、R2组成的第二重充电短接回路后，输出给牵引变流器1的两重整流模块(4QC1、4QC2)供电，依次经过中间直流回路12以及逆变单元13后实现交-直-交变换，输出最终的交流电提供给辅助设备供电、牵引供电；
[0043] 当需要切换成直流模式时，控制切换QS1、QS2开关的状态，即开关QS1.1、QS1.2、QS1.4断开、QS1.3闭合以及QS2闭合，直流弓网直接进入牵引变压器2进行两个次变绕组的串联，而后再接入牵引变流器1中，通过由KM6、R3、KM3构成的直流充电短接回路到达牵引变流器1内部中间直流回路12的正线，最后中间直流回路的负线通过QS1.3引出变流器至整车的功能接地点(
车轮及轨道)，实现直流供电。
[0044] 以具体实施例中在具有8节车厢中设置本实施例上述供电系统为例，如图4所示，牵引变流器1、牵引变压器2直流弓网位于不同的车厢内，相邻车厢的牵引变流器1相互连接，相邻车厢的牵引变流器1与牵引变压器2相互连接，其中第一车厢(M01)、第二车厢(M02)分别与第八车厢(M08)、第七车厢(M07)对称布置，第一车厢(M01)、第二车厢(M02)、第四车厢(M04)、第五车厢(M05)、第七车厢(M07)以及第八车厢(M08)车下设备舱分别设置有牵引变流器1，第三车厢(M03)、第六车厢(M06)下设备舱分别设置有牵引变压器2，交流弓网布置在第三车厢(M03)、第六车厢(M06)，直流弓网布置在第二车厢(M02)、第七车厢(M07)，直流模式时第四车厢(M04)、第五车厢(M05)内的牵引变流器1不工作，交流弓网、直流弓网分别与第三车厢(M03)、第七车厢(M07)中牵引变压器2连接。
[0045] 以第七车厢为例，直流模式下第七车厢直流弓网取电后直接送入第六车厢中牵引变压器2进行两个次边绕组(1.1和1.2、2.1和2.2)的短接，然后返回第七车厢内的牵引变流器1，则第七车厢(M07)内的牵引变流器1输入线缆在第六车厢(M06)、第七车厢(M07)之间仅需跨接2次，若单次跨接长度约25米，总跨接长度仅需约50米，较传统双制式供电系统能够缩短50％的线缆长度。同理，第八车厢(M08)的输入线缆在第六车厢、第七车厢(M07)之间跨接2次，在第七车厢(M07)、第八车厢(M08)之间跨接1次，两车厢之间单次跨接长度若约25米，总跨接长度仅需约75米，较传统双制式供电系统能够缩短62.5％的长度；又由于列车第一车厢(M01)、第二车厢(M02)车分别与第八车厢(M08)、第七车厢(M07)对称布置，第一车厢(M01)、第二车厢(M02)的输入线缆长度与上述第八车厢(M08)、第七车厢(M07)相同。通过本实施例上述供电装置，能够极大的减少整车的跨接线缆长度，从而降低所需成本、提高运行的可靠性及抗干扰性能。
[0046] 实施例2：
[0047] 本实施例交直流双制式列车如图4所示，列车包括多节车厢(M01～M08)，在各节车厢上设置有如上述交直流双制式列车供电系统，即列车具体包括依次连接的8节车厢，其中第一车厢(M01)、第二车厢(M02)、第四车厢(M04)、第五车厢(M05)、第七车厢(M07)以及第八车厢(M08)分别设置有牵引变流器1，第三车厢(M03)、第六车厢(M06)分别设置有牵引变压器2，其中当处于直流模式时，第四车厢(M04)、第五车厢(M05)内的牵引变流器1不工作；第三车厢(M03)、第六车厢(M06)上分别布置有交流弓网，第二车厢(M02)、第七车厢(M07)上分别布置有直流弓网，交流弓网、直流弓网分别与第三车厢(M03)、第七车厢(M07)中牵引变压器2连接。本实施例上述列车，整个列车中所需的跨接线缆长度少，使得所需的成本低，同时运行可靠性高且抗干扰性强。
[0048] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单
修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
