本实用新型涉及电力电子应用领域，具体涉及一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源。
背景技术：
铁路信号设备、通信设备、中继设备、道岔融雪、隧道照明等一系列负荷都需要低压电源。部分一级负荷甚至要求2路相互独立的电源供电。而实际的铁路建设中，电源数量通常难以足够地取到。这时通常由牵引27.5kv进行取电，利用变压器转换成220v电源为负荷供电。但是，变压器不能隔离27.5kv侧的电压谐波、电压波动等电能质量问题。同时，在铁道沿线，仅能取到单相27.5kv电源，不能利用变压器转换成三相电。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，克服现有技术的缺陷。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，其特征在于：
所述电源包括隔离变压器t1及其输入端口port_a、输入滤波回路f1、单臂全控桥h1、矩阵式电容器组m-c1及其并联的均压回路以及直流输出端口port_b和直流输出端口port_c、交变泵升回路b-t、单臂全控桥h2、矩阵式电容器m-c2及其并联的均压回路、三相全控桥h3、三相四线滤波器f2及其输出端口port_d；
port_a端口接入电气化铁路牵引27.5kv侧电压，隔离变压器t1与输入滤波回路f1相连，输入滤波回路f1接入单臂全控桥h1和矩阵式电容器组m-c1的中点，矩阵式电容器组m-c1及其均压回路上半桥引出作为端口port_b，下半桥引出作为端口port_c，同时矩阵式电容器组m-c1的总直流侧与交变泵升回路b-t相连，交变泵升回路b-t与单臂全控桥h2和矩阵式电容器m-c2的中点相连，单臂全控桥h2与矩阵式电容器m-c2进行并联，矩阵式电容器m-c2的总直流侧与三相全控桥h3的直流侧并联，三相全控桥h3的交流输出接入三相四线滤波器f2，三相四线滤波器f2引出作为输出端口port_d。
所述的隔离变压器t1为单相隔离变压器，且隔离变压器t1的副边输出电压小于等于1/2的矩阵式电容器组m-c1总直流侧电压。
所述的矩阵式电容器组m-c1至少由4个电容器串并联组成。
所述的直流端口port_b和port_c分别引自矩阵式电容器组m-c1的上下半桥，且port_b的正极接自均压电阻的中点，port_b的负极接自矩阵式电容器组m-c1的b点；
且port_c的正极接自矩阵式电容器组m-c1的a点，port_c的负极接自均压电阻的中点；同时，直流输出端口port_b和port_c的电压为铁路用直流电压220v。
所述的交变泵升回路b-t由单臂全控桥h3、隔直电容c3、中频变压器t2组成，且单臂全控桥h3的输出接至隔直电容c3，隔直电容c3与中频变压器t2相连，同时中频变压器t2的两侧n线相连。
隔离变压器t1的n线，输入滤波回路f1的n线，矩阵式电容器组m-c1的电容中点n1、n2，均压电阻的中点n3，port_b和port_c的连接点n4，中频变压器t2的两侧n线，矩阵式电容器m-c2的电容中点n5、n6，均压电阻的中点n7与三相四线滤波器f2的星型中点n8，port_d端口的n线和地线g相连，组成共用n线。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型可以应用到电气化铁路低压供电系统中，一方面，可以将铁路单相27.5kv电压转换成三相交流380v电压，为低压信号设备、中继设备、道岔融雪、防灾预警、给排水泵等进行供电；通过交直-交-直交的多次变换将牵引27.5kv侧存在的电压波动和谐波进行了隔离，达到输出高质量电压的目的。另一方面，内部还提供两个直流220v接口，可以为站内直流屏进行供电，保障操作电源、保护装置电源等的持续供电。同时提供了交直流接口，大大提升了铁路车站内电源的可选择性。
附图说明
图1为本实用新型拓扑图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细的说明。
本实用新型提出一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源。该电源除了将单相27.5kv转换成三相四线380v电压外，还可以为铁路直流屏提供直流220v电源，形成了多端口电源。除此之外，还混合了绕组电压变换和电力电子功率变换技术，利用绕组变压器对接触网电压进行降压，通过单桥整流实现交流-直流的转换。转换后再次利用直流转交流，在交流侧进行变压器隔离后，再次转换成直流，最后通过直流转交流实现三相四线380v输出。这一转换过程实现了交直-交-交直的变换和隔离，可以充分实现对电能质量问题的双向隔离。最终输出的直流220v和交流380v电源为铁路车站直流屏以及一系列交流低压负荷进行供电。
如图1中所示：
一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源包括：隔离变压器t1及其输入端口port_a，输入滤波回路f1，单臂全控桥h1，矩阵式电容器组m-c1及其并联的均压回路，直流输出端口port_b，直流输出端口port_c，交变泵升回路b-t，单臂全控桥h2，矩阵式电容器m-c2及其并联的均压回路，三相全控桥h3，三相四线滤波器f2及其输出端口port_d;其特征在于：port_a端口接入电气化铁路牵引27.5kv侧电压，隔离变压器t1与输入滤波回路f1相连，f1接入单臂全控桥h1和矩阵式电容器组m-c1的中点，m-c1及其均压回路上半桥引出作为端口port_b，下半桥引出作为端口port_c，同时mc-1的总直流侧与交变泵升回路b-t相连，b-t与单臂全控桥h2和矩阵式电容器m-c2的中点相连，h2与m-c2进行并联，m-c2的总直流侧与三相全控桥h3的直流侧并联，h3的交流输出接入三相四线滤波器f2，f2引出作为输出端口port_d。
隔离变压器t1为单相隔离变压器，且t1的副边输出电压可以设置为180v。
矩阵式电容器组m-c1至少由4个电容器串并联组成。每个电容器由10000uf电容进行串并联组合。
直流端口port_b和port_c分别引自m-c1的上下半桥，且port_b的正极接自均压电阻的中点，port_b的负极接自m-c1的b点；且port_c的正极接自m-c1的a点，port_c的负极接自均压电阻的中点；同时，直流输出端口port_b和port_c的电压为铁路用直流电压220v。
交变泵升回路b-t由单臂全控桥h3，隔直电容c3，中频变压器t2组成，且h3的输出接至c3，c3与t2相连，同时t2的两侧n线相连。且t2的变比可以设置为1:1.5。
t1的n线、f1的n线，m-c1的电容中点n1、n2，均压电阻的中点n3，port_b和port_c的连接点n4，t2的两侧n线，m-c2的电容中点n5、n6，均压电阻的中点n7与f2的星型中点n8，port_d端口的n线和地线g相连，组成共用n线。
本实施例通过t1隔离变压器进行降压，通过单臂h桥进行整流实现交流到直流的变化。利用矩阵式电容器组实现直流储能和平波，再利用单臂桥和中频变压器实现交流的能量转移，然后利用单臂桥对转移的能量进行整流，最后利用三相全控桥进行逆变，滤波后实现正弦波输出。整个过程实现了交直-交-直交的能量变化过程，并利用隔离变变压器t1，中频变压器t2进行了电气隔离。同时扩展了两个直流220v输出端口，一个三相380v交流输出端口。实现了同时为铁路车站直流系统、低压交流系统进行供电的目的。功能强大，可实现性好。本实施例从控制实现的难易程度、拓扑结构的特点等方面具有明显的优势。
本实用新型的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。
1.一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，其特征在于：
所述电源包括隔离变压器t1及其输入端口port_a、输入滤波回路f1、单臂全控桥h1、矩阵式电容器组m-c1及其并联的均压回路以及直流输出端口port_b和直流输出端口port_c、交变泵升回路b-t、单臂全控桥h2、矩阵式电容器m-c2及其并联的均压回路、三相全控桥h3、三相四线滤波器f2及其输出端口port_d；
port_a端口接入电气化铁路牵引27.5kv侧电压，隔离变压器t1与输入滤波回路f1相连，输入滤波回路f1接入单臂全控桥h1和矩阵式电容器组m-c1的中点，矩阵式电容器组m-c1及其均压回路上半桥引出作为端口port_b，下半桥引出作为端口port_c，同时矩阵式电容器组m-c1的总直流侧与交变泵升回路b-t相连，交变泵升回路b-t与单臂全控桥h2和矩阵式电容器m-c2的中点相连，单臂全控桥h2与矩阵式电容器m-c2进行并联，矩阵式电容器m-c2的总直流侧与三相全控桥h3的直流侧并联，三相全控桥h3的交流输出接入三相四线滤波器f2，三相四线滤波器f2引出作为输出端口port_d。
2.根据权利要求1所述的一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，其特征在于：
所述的隔离变压器t1为单相隔离变压器，且隔离变压器t1的副边输出电压小于等于1/2的矩阵式电容器组m-c1总直流侧电压。
3.根据权利要求2所述的一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，其特征在于：
所述的矩阵式电容器组m-c1至少由4个电容器串并联组成。
4.根据权利要求3所述的一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，其特征在于：
所述的直流输出端口port_b和port_c分别引自矩阵式电容器组m-c1的上下半桥，且port_b的正极接自均压电阻的中点，port_b的负极接自矩阵式电容器组m-c1的b点；
且port_c的正极接自矩阵式电容器组m-c1的a点，port_c的负极接自均压电阻的中点；同时，直流输出端口port_b和port_c的电压为铁路用直流电压220v。
5.根据权利要求4所述的一种基于共n线的隔离型多端口交直-交-直交铁路电源，其特征在于：
所述的交变泵升回路b-t由单臂全控桥h3、隔直电容c3、中频变压器t2组成，且单臂全控桥h3的输出接至隔直电容c3，隔直电容c3与中频变压器t2相连，同时中频变压器t2的两侧n线相连。
技术总结