電感集成型混合鐵路潮流控制器的製造方法
2023-04-25 09:32:56
電感集成型混合鐵路潮流控制器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種電感集成型混合鐵路潮流控制器，公共電網經三相V/v變壓器變為鐵道牽引網的α、β兩相，分別與α相、β相LC耦合補償臂相連；α相、β相LC耦合補償臂的電感通過非正交解耦技術集成到V/v牽引變壓器二次側，成為α相、β相集成電感繞組；α相、β相LC耦合補償臂分別經第一、第二降壓變壓器與背靠背變流器兩輸出端相連。本發明採用非正交解耦技術將耦合臂的電感集成到變壓器繞組，能夠減少高速鐵路功補系統的佔地面積；採用有、無源系統相結合的技術方案大幅降低了變流器的容量。該系統是一種具有較高性價比的電氣化鐵道電能質量控制系統。
【專利說明】電感集成型混合鐵路潮流控制器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電氣化鐵道供電系統電能質量領域，特別涉及一種電感集成型混合鐵 路潮流控制器。
【背景技術】
[0002] 隨著電氣化鐵路在我國的快速發展，牽引供電系統所面臨的負序、無功和諧波等 電能質量問題日益突出，降低了公用電網的電能質量，並對其安全穩定運行產生了影響。為 改善電氣化鐵道供電系統的供電質量，提高公共電網的安全穩定性，工程技術人員進行了 多種嘗試。換相供電是我國牽引變電所為解決負序問題普遍採用的高壓進線方式，但對於 電網相對脆弱地區的牽引變電所該方法仍難以達到國標對負序電壓含量所提出的要求。採 用單相SVC能對牽引供電系統的負序和無功進行綜合補償，但該系統很難難在技術和經濟 上同時達到理想狀態。
[0003] 隨著電力電子技術的快速發展，學者和工程師們提出了多種有源拓撲結構。其中， 日本學者提出的靜止鐵路功率調節器（下文稱RPC)以其優異的補償性能受到廣泛關注，但 因其投資成本高昂並未實現大規模工業應用。另外，常規RPC需串接一個耦合電感才能實 現其補償功能，高壓電抗器成本昂貴且佔地面積較大，不利於在空間極為有限的牽引變電 所實現系統的集成化安裝，這進一步限制了該系統的推廣。因此，探索具有更高性價比和集 成度的鐵路功率調節系統成為了目前亟待解決的重要課題。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種電感集成型混合鐵路潮流控制器（下文 稱 ILC-RPFC)。
[0005] 本發明解決上述問題的技術方案是：電感集成型混合鐵路潮流控制器，包括三相 V/V變壓器、α相LC耦合補償臂、β相LC耦合補償臂、第一降壓變壓器、第二降壓變壓器、 背靠背變流器；所述Vv變壓器將三相公共電網變為鐵道牽引網的α、β兩相，α相的供 電繞組與牽引網相連，為機車負荷供電；α相、β相分別與α相、β相LC耦合補償臂相 連，α相、β相LC耦合補償臂的電感通過非正交解耦技術集成到V/v牽引變壓器二次側， 成為α相、β相集成電感繞組；α相、β相LC耦合補償臂分別經第一、第二降壓變壓器與 背靠背變流器兩輸出端相連。
[0006] 所述三相V/v變壓器由兩個單相變壓器按V/v接線連接構成，其中α相變壓器 二次側有3個繞組，與牽引網相連的為供電繞組，為機車供電，另外兩個二次側繞組匝數相 等、繞向相反互相串聯構成α相集成電感繞組；β相變壓器兩個二次側繞組匝數相等、繞 向相反互相串聯構成β相集成電感繞組；α、β相集成電感繞組的電感值可按設計要求靈 活配置。
[0007] 所述α相LC耦合補償臂、β相LC耦合補償臂分別由α相集成電感繞組、β相 集成電感繞組充當電感，並和各相的電容一起串接構成LC支路。
[0008] 所述背靠背變流器由兩個單相逆變器經直流電容背靠背連接構成。
[0009] 所述集成電感繞組，其電感數值應根據LC耦合補償臂的電感設計值L，按照如下 解析法確定其空間布置參數，即：
【權利要求】
1. 一種電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特徵在於：包括三相V/v變壓器、α相LC 耦合補償臂、β相LC耦合補償臂、第一降壓變壓器、第二降壓變壓器、背靠背變流器；所述 V/V變壓器將三相公共電網變為鐵道牽引網的α、β兩相，α相的供電繞組與牽引網相連， 為機車負荷供電；α相、β相分別與α相、β相LC耦合補償臂相連，α相、β相LC耦合 補償臂的電感通過非正交解耦技術集成到Vv牽引變壓器二次側，成為α相、β相集成電 感繞組，相、β相LC耦合補償臂分別經第一、第二降壓變壓器與背靠背變流器兩輸出端 相連。
2. 如權利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特徵在於：所述三相V/v 變壓器由兩個單相變壓器按V/ν接線連接構成，其中α相變壓器二次側有3個繞組，與牽 引網相連的為供電繞組，為機車供電，另外兩個二次側繞組匝數相等、繞向相反互相串聯構 成α相集成電感繞組；β相變壓器兩個二次側繞組匝數相等、繞向相反互相串聯構成β 相集成電感繞組；α、β相集成電感繞組的電感值可按設計要求靈活配置。
3. 如權利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特徵在於：所述α相LC耦 合補償臂、β相LC耦合補償臂分別由α相集成電感繞組、β相集成電感繞組充當電感，並 和各相的電容一起串接構成LC支路。
4. 如權利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特徵在於：所述集成電感 繞組，其電感數值應根據LC耦合補償臂的電感設計值L，按照如下解析法確定其空間布置 參數，即：
其中δ為電感繞組與非對稱V/v牽引變壓器距鐵芯柱之間的距離，rav為非對稱V/v 牽引變壓器鐵芯中間距繞組的距離，叫、a2為電感繞組高度，Hx2為電感繞組厚度，％為電感 繞組間距，μ ^ = 4 π X κΤΗ/m為真空磁導率，N為非對稱V/v牽引變壓器任一段集成電感 繞組的匝數。
5. 如權利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特徵在於：所述α相LC耦 合補償臂電抗的絕對值I ΧΜα I按下式進行取值：
其中λ為機車負載的功率因數，I。。為變流器α相埠的補償電流折算至第一降壓變 壓器一次側的歸算量，Va為三相V/v變壓器二次側α相供電繞組埠電壓。
6. 如權利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特徵在於：所述β相LC耦 合補償臂電抗的絕對值|xMe I按下式進行取值：
其中λ為機車負載的功率因數，ε為小於1的正實數，L為負載電流，Va為三相V/v 變壓器二次側a相供電繞組埠電壓。
【文檔編號】H02J3/01GK104393601SQ201410798528
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月19日 優先權日:2014年12月19日
【發明者】胡斯佳, 李勇, 張志文, 陳曉婷, 彭衍建, 羅隆福 申請人:湖南大學