一種電氣化鐵路功率補償器的製作方法
2023-05-06 17:11:26
專利名稱：一種電氣化鐵路功率補償器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電氣化鐵路功率補償器，屬於電氣自動化設備技術領域。
背景技術：
電氣化鐵路的供電方式是在鐵路沿線建立若干個牽引變電站，經牽引變壓器降為單相27. 5kV或55kV後通過牽引網向電力機車供電。電力機車採用25kV單相工頻交流電壓，經全波整流後驅動直流牽引電動機，在架空接觸導線和鋼軌之間行駛。電力機車是一種大功率單相整流牽引負荷，其供電和驅動方式決定它具有以下特點
a) 不對稱性，產生負序電流，引起電網三相不平衡；
b) 非線性，產生諧波，注入諧波電流，引起電壓波形畸變；C)衝擊性負荷，引起系統電壓波動；
d)功率因數低， 一般在0.75左右。而且所需要的無功功率動態變化。
電鐵所帶來的電能質量問題，對電網及電網其他用戶，包括電鐵自身都產生不利影響。目前鐵路牽引供電系統動態無功補償的主要手段是在供電臂上安裝晶閘管控制電抗
器型靜止式動態無功功率補償裝置。但是，晶閘管控制電抗器型在鐵路的應用存在很大的局限性。該產品在單相系統的應用，能夠解決功率因數問題和部分諧波問題，但是，對於電力機車的瞬時衝擊性的跟蹤性能不佳，而對於三相不平衡問題則不能起到作用。
發明內容
本實用新型的目的是提出一種電氣化鐵路功率補償器，克服現有技術的不足之處，以解決電氣化鐵路固有的動態無功、諧波、功率因數和負荷不平衡的補償問題。
本實用新型提出的電氣化鐵路功率補償器，包括 一臺單相多繞組隔離變壓器、N臺
電感電容T型濾波器、N臺單相逆變器、 一臺單相鏈式換流器、 一臺連接電抗器以及一臺單相隔離變壓器；所述的單相多繞組隔離變壓器的原邊接到電氣化鐵路的一相供電臂，N個副邊繞組分別連接到N臺電感電容T型濾波器的輸入端和公共端，N臺電感電容T型濾波器的輸出端和公共端分別連接到N臺單相逆變器的交流端；所述的單相隔離變壓器的原邊接到電氣化鐵路的另一相供電臂，副邊同時與所述的連接電抗器和單相鏈式換流器的兩個交流輸出端形成串聯連接；所述的N臺單相逆變器的直流側電容器分別與單相鏈式換流器中N個單相逆變器的直流側電容器並聯連接在一起。
上述電氣化鐵路功率補償器中的電感電容T型濾波器，包括第一臺單相電抗器、第二臺單相電抗器和一臺濾波電容器；所述的第一臺單相電抗器的一端作為電感電容T型濾波 器的輸入端，所述的第一臺單相電抗器的另一端與所述的第二臺單相電抗器的一端及所述 的濾波電容器的一端並接在一起，所述的第二臺單相電抗器的另一端為電感電容T型濾波 器的輸出端，所述的濾波電容器的另一端為電感電容T型濾波器的公共端。
本實用新型提出的電氣化鐵路功率補償器，充分利用了鏈式換流器效率高、模塊化、 電平數高及低成本的優點，通過和並聯的多組單相逆變器的背靠背連接，可以實現有功功 率的雙向傳遞，而每個並聯的單相逆變器及濾波器組，可以實現獨立控制，均分全部補償 電流，並可濾除開關頻率等高次諧波電流。整個補償器可以有效地解決電氣化鐵路固有的 動態無功、諧波、功率因數和負荷不平衡的補償問題。
圖1是本實用新型提出的電氣化鐵路功率補償器的電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型提出的電氣化鐵路功率補償器的電路原理圖，如圖1所示，包括一臺單相 多繞組隔離變壓器1、 N臺電感電容T (以下簡稱LCL)濾波器2、 N臺單相逆變器3、 一 臺單相鏈式換流器4、 一臺連接電抗器5和一臺單相隔離變壓器6。單相多繞組隔離變壓 器1的原邊接到電氣化鐵路的一相供電臂，N個副邊繞組分別連接到N臺電感電容T濾波 器2的輸入端和公共端，N臺電感電容T濾波器2的輸出端與公共端分別連接到N臺單相 逆變器的交流端。單相隔離變壓器6的原邊接到電氣化鐵路的另一相供電臂，副邊同時與 連接電抗器5和單相鏈式換流器4的兩個交流輸出端形成串聯連接。N臺單相逆變器3的 直流側電容器分別與單相鏈式換流器中N個單相逆變器的直流側電容器並聯連接在一起。
上述電氣化鐵路功率補償器中的電感電容T型濾波器，包括第一臺單相電抗器、第二 臺單相電抗器和一臺濾波電容器。第一臺單相電抗器的一端作為電感電容T型濾波器的輸 入端，所述的第一臺單相電抗器的另一端與所述的第二臺單相電抗器的一端及所述的濾波 電容器的一端並接在一起，所述的第二臺單相電抗器的另一端為電感電容T型濾波器的輸 出端，所述的濾波電容器的另一端為電感電容T型濾波器的公共端。
如圖1所示，本實用新型的補償器中，左邊的單相多繞組隔離變壓器TR1的每個副邊 繞組連接一個LCL濾波器和單相逆變器，N組LCL濾波器和單相逆變器共同完成左邊單相 供電臂的動態無功補償和諧波補償。LCL濾波器可以濾除單相逆變器產生的開關頻率及以 上頻率的諧波電流，使這些高次諧波電流不流入系統，此外，這種電路連接不依賴變壓器 TR1的漏抗且控制可獨立於其他單相逆變器，因而使得變壓器TR1製造成本更低。右邊的 單相隔離變壓器TR2、連接電抗器L和鏈式換流器可對右邊電氣化鐵路的供電臂形成動態
4無功補償和諧波補償。通過兩邊對應序號的單相逆變器的直流端的並聯連接，左右兩邊電 氣化鐵路的供電臂的有功功率可以通過本新型功率控制器實現互相傳送，從而實現左右兩 邊電氣化鐵路的供電臂的不平衡負荷補償控制。
本實用新型的補償器中，右邊連接電抗器L也可以採用右邊單相隔離變壓器的漏抗實 現。左邊LCL濾波器的第一臺單相電抗器Lll、 L21…LN1也可以用左邊單相多繞組隔離變 壓器的漏抗實現。
本實用新型也可應用於其他類似的單相供電補償場合。任何基於本實用新型所作的等 效變換電路，均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1、一種電氣化鐵路功率補償器，其特徵在於，該補償器包括一臺單相多繞組隔離變壓器、N臺電感電容T型濾波器、N臺單相逆變器、一臺單相鏈式換流器、一臺連接電抗器以及一臺單相隔離變壓器；所述的單相多繞組隔離變壓器的原邊接到電氣化鐵路的一相供電臂，N個副邊繞組分別連接到N臺電感電容T型濾波器的輸入端和公共端，N臺電感電容T型濾波器的輸出端和公共端分別連接到N臺單相逆變器的交流端；所述的單相隔離變壓器的原邊接到電氣化鐵路的另一相供電臂，副邊同時與所述的連接電抗器和單相鏈式換流器的兩個交流輸出端形成串聯連接；所述的N臺單相逆變器的直流側電容器分別與單相鏈式換流器中N個單相逆變器的直流側電容器並聯連接在一起。
2、 如權利要求1所述的電氣化鐵路功率補償器，其特徵在於其中所述的電感電容T 型濾波器包括第一臺單相電抗器、第二臺單相電抗器和一臺濾波電容器；所述的第一臺單 相電抗器的一端作為電感電容T型濾波器的輸入端，所述的第一臺單相電抗器的另一端與 所述的第二臺單相電抗器的一端及所述的濾波電容器的一端並接在一起，所述的第二臺單 相電抗器的另一端為電感電容T型濾波器的輸出端，所述的濾波電容器的另一端為電感電 容T型濾波器的公共端。
專利摘要本實用新型涉及一種電氣化鐵路功率補償器，屬於電氣自動化設備技術領域。本功率補償器中，單相多繞組隔離變壓器的原邊接到電氣化鐵路的一相供電臂，N個副邊繞組分別連接到N臺電感電容T型濾波器的輸入端和公共端，N臺電感電容T型濾波器的輸出端和公共端分別連接到N臺單相逆變器的交流端。單相隔離變壓器的原邊接到電氣化鐵路的另一相供電臂，副邊同時與連接電抗器和單相鏈式換流器的兩個交流輸出端形成串聯連接。N臺單相逆變器的直流側電容器分別與單相鏈式換流器中N個單相逆變器的直流側電容器並聯連接在一起。本實用新型提出的電氣化鐵路功率補償器，有效地解決了電氣化鐵路固有的動態無功、諧波、功率因數和負荷不平衡的補償問題。
文檔編號B60M3/00GK201332271SQ20092010484
公開日2009年10月21日 申請日期2009年1月9日 優先權日2009年1月9日
發明者劉文華, 劉文輝, 強 宋, 張秀娟, 李建國, 趙香花, 陳遠華 申請人:北京思源清能電氣電子有限公司