中压直流牵引供电系统的结构如图1所示。牵引变电所连接牵引网与交流电网，实现交直流系统间的能量交换。铁路沿线的分布式可再生能源发电系统（风电、光伏）及储能系统等通过电力电子变换装置接入牵引网。牵引网可通过双向DC-DC变换器与城市轨道交通牵引供电系统连接，实现电气化铁路与城市轨道交通的互联互通。

中压直流牵引供电系统运行时，所有牵引变电所共同维持系统内能量供需平衡和牵引网直流电压稳定；分布式发电单元采用最大功率点跟踪控制；系统能量过剩（不足）时，储能设备以额定电流进行充（放）电；列车作为主要负荷，具有快速移动、波动剧烈、非线性等特点。

相比于传统单相工频交流制式的牵引供电系统，中压直流牵引供电系统具有以下优势：

（1）电能质量提高。牵引变电所采用全控型的电压源换流器作为电能变换的核心设备。通过适当的控制策略可以解决传统交流牵引供电系统的负序、谐波、无功问题，增加系统的可靠性，减小牵引供电系统对公用电网中的发电机、变压器、继电保护、自动装置等设备产生不利影响。

（2）电分相完全取消。通过电压源换流器获得幅值相等的直流电压，可以完全取消电分相实现牵引网全线贯通供电。全线贯通的接触网可以避免列车由于过分相导致的过电压、电弧、速度损失等问题，使得列车的调度更加灵活，减小运营成本。同时为再生制动能量的内部利用提供了良好的渠道，提高了能量利用率。此外牵引变电所之间可以做到相互支撑，互为备用，整个系统的设备利用率、供电能力和供电可靠性可以得到很大的提高。

（3）供电距离提升、牵引网结构简化。根据相关资料表明，交流制式下牵引网的阻抗大小约为其直流电阻两倍多，考虑相同电压降的要求，直流制式下牵引变电所的供电距离可以在交流的基础上增加一倍以上，若进一步提高直流电压水平，供电距离可以变得更长。同时，直流制式下接触网和钢轨无集肤效应，导线截面可得到充分利用，因此接触网结构可以简化，能够用更少的导线实现与传统交流系统相同的供电能力。

（4）智能化。牵引变电所内采用全控型电力电子变流器，能够实现系统与公用电网间能量的双向流动。通过合适的能量管理策略可对接入系统内的分布式可再生能源发电系统、储能系统和牵引变电所的工作模式进行集中管理和优化，进而提升系统运行效率和可靠性，实现系统的最优运行。

图1 中压直流牵引供电系统拓扑结构

（摘编自2018年第16期《电工技术学报》，作者为葛银波、胡海涛等，原文标题为“模块化多电平变流器型中压直流牵引供电系统控制方法研究”）