[发明专利]一种减少地铁走行轨供电回流产生迷流的方法

说明书

本发明涉及并适用于直流供电的地铁列车采用的轨道回流的供电系统，发明中的方案提供减少地铁走行轨供电回流产生迷流的方法，采用并联电感、超级电容、IGBT开关、接触器等形成的连接支路，并通过智能控制电流的导通及流动方向，对回流的谐波成份进行有效的滤波，可有效减少列车的逆变器开关电路带来的谐波产生的迷流谐波成份向走行轨道自身之外的泄漏，防止发生电化学腐蚀危害其他设施设备。

技术领域：

本发明涉及并适用于直流供电的地铁列车采用的轨道回流的供电系统，发明中的方案可有效减少列车的逆变器开关电路带来的谐波产生的迷流谐波成份向走行轨道自身之外的泄漏，而发生电化学腐蚀危害其他设施设备。

背景技术：

见图1；

现有技术是设法减少迷流量，包括：降低走行轨轨电位，加强直流供电设备及走行轨的对地绝缘，设置迷流收集网，逐层屏蔽，利用迷流的首经通路(即道床结构钢筋)，形成第一道屏蔽网，防止迷流向道床外部泄漏；将隧道结构钢筋连通形成第二道屏蔽网，防止迷流向隧道外部泄漏，危害其他设施，但这些措施仍无法好的解决迷流外泄的问题。

现今世界各大城市的地铁迷流危害现状是：地铁周围的埋地金属管道，通讯电缆外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋，甚至对周边的高楼大厦地基中的钢筋造成电化学腐蚀。这种电化学腐蚀不仅能缩短金属管线的使用寿命，还会降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性，甚至酿成灾难性事故，这是全世界地铁的通病。

面对已建成开通的线路及对正在建设的新线路而言，现实的迷流腐蚀危害状况无法改变，对迷流源头，即走行轨自身的滤波没有任何措施，现今的分析理论都从纯直流电的概念来进行分析，但列车的逆变器是IGBT组成的开关电路，列车刚启动的基波是接近正弦波，还有控制上的异步调制到同步调制及同步调制中用高数的矩形波替代正弦波，最后用一个方波替代半个正弦波，这些过渡点还出现异常振荡的收敛过程，所以三相同一时刻做不到平衡，实测亦是如此。因此，泄漏迷流由直流和交流的两个分量组成，走行轨长数十公里与汇流排及道床的钢筋结构网形成了一个大的电容。轨道是正极，大地是负极，就算绝缘做的再好，由于道床结构钢筋对应支撑轨道的强度要求带来的间距较小，I(迷流)＝V(轨道)·ω·C，对谐波成份而言，C值大也近似对地短路，而且迷流传到下一级屏蔽网后，还是谐波成份，依然形成外传泄漏，是迷流控制不住外泄的重要原因。常用的6辆编组列车的回流峰值可达3000安培，迷流虽仅占一小部分，但其绝对值仍然不小，迷流中的谐波成份危害性更大。在列车运行后、轨道升温后或潮湿等因素(会蒸发水分)，轨道与轨基础的纯电阻会变大而迷流的直流分量减少，可迷流的交流分量则不会改变。

现有较有效的解决方法是采用第三轨回流，电流回流不流经走行轨，但成本极高，更关键是已建成的轨道线路根本无法改造。

发明内容：

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于首次对走行轨自身进行可行有效的滤波，从源头上减少了轨道自身回流的谐波成份，从而减少迷流外泄。

为达到以上目的，本发明采取的技术方法是：

一种减少地铁走行轨供电回流产生迷流的方法，对作为迷流源的走行轨自身的回流谐波成份采用及实施滤波方法，在保持走行轨物理钢轨连续不变的状态下，采用并联电感、超级电容、IGBT开关、接触器的连接支路，通过对IGBT开关与接触器触点的控制，使超级电容放电，形成电压阻断并联轨段的正向导流，迫使电流走电感、超级电容、IGBT开关、接触器串联构成的并联支路，对回流的谐波成份进行有效的滤波；在走行轨物理钢轨非连续的状态下，采用绝缘接头同时并联电感，对回流的谐波成份进行有效的滤波。

一种减少地铁走行轨供电回流产生迷流的系统，包括滤波连接单元1、滤波连接单元2、滤波连接单元3；

所述滤波连接单元1于列车5停止在车站站台时列车尾端的走行轨轨腰处电连接，与走行轨并联；