專利名稱：基于兩相三線制變流器的高速鐵路負(fù)序和諧波補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高速鐵路負(fù)序和諧波綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，特別涉及一種基于兩相 三線制變流器的高速鐵路負(fù)序和諧波補(bǔ)償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高速鐵路牽引供電系統(tǒng)由于采用單相供電方式，產(chǎn)生負(fù)序電流，給電力系統(tǒng)中的 發(fā)電、輸電和變電設(shè)備的運(yùn)行帶來嚴(yán)重危害，例如增加發(fā)電機(jī)的損耗，降低變壓器出力等， 嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另外，高速鐵路電力機(jī)車產(chǎn)生的諧波也降低了其供電 系統(tǒng)和上級電力系統(tǒng)的可靠性。因此，必須采取有效措施抑制高速鐵路供電系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù) 序和諧波電流。針對電氣化鐵路的負(fù)序、諧波問題，國內(nèi)外已出現(xiàn)一些補(bǔ)償措施。采用SVC安裝 在牽引變壓器的兩供電臂進(jìn)行電氣化鐵路的負(fù)序補(bǔ)償，在牽引變壓器容量允許的情況下理 論上可將負(fù)序完全補(bǔ)償，但增加了牽引變壓器的容量和出力，并降低了兩供電臂功率因數(shù)。 采取單相有源濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)對電氣化鐵路的諧波抑制，但不能有效補(bǔ)償電氣化鐵路中的 負(fù)序電流。針對鐵路供電系統(tǒng)的單相供電特性，日本學(xué)者提出了鐵路功率調(diào)節(jié)器(Railway Static Power Conditioner, RPC)，利用背靠背的兩個單相變流器進(jìn)行有功、無功及諧波的 控制，能實現(xiàn)對負(fù)序和諧波綜合補(bǔ)償，但兩個單相變流器包含8個功率開關(guān)器件，功率開關(guān) 器件較多，其結(jié)構(gòu)見圖1。另外，還有學(xué)者提出一種三相有源補(bǔ)償系統(tǒng)一有源電能質(zhì)量補(bǔ) 償器(Active Power Quality Compensator, APQC)，其結(jié)構(gòu)是采用Scott變壓器將兩單相 電變換為三相平衡電壓，再將一個三相變流器通過三個輸出電感與三相平衡電連接，比RPC 節(jié)省了一臂功率開關(guān)器件，但需要結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的Scott變壓器和多了一個輸出電感，其結(jié) 構(gòu)見圖2。發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種基于兩相三線制變流器的高速鐵路 負(fù)序和諧波補(bǔ)償系統(tǒng)。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括兩個單相降壓變壓器，所述兩 個單相降壓變壓器原邊與三相v/ν牽引供電系統(tǒng)中的兩單相供電臂連接，兩單相變壓器副 邊中與原邊地對應(yīng)的兩端連接起來，從而使兩單相降壓變壓器副邊形成三線，其特征在于 還包括一個兩相三線制變流器，所述的兩相三線制變流器包含三個開關(guān)臂，其中一開關(guān)臂 與兩單相電壓共用地線連接，其余兩開關(guān)臂分別通過一個電感與兩單相降壓變壓器副邊中 的其余兩線連接。本實用新型的技術(shù)效果在于(1)該系統(tǒng)中兩相三線制變流器開關(guān)器件少，比RPC 采取兩個背靠背單相變流器要少2個功率開關(guān)器件；采用結(jié)構(gòu)較簡單的兩個單相變壓器將 兩單相電壓與輸出電感只有兩個的兩相三線制變流器連接，比有源電能質(zhì)量補(bǔ)償器APQC 采用的Scott變壓器結(jié)構(gòu)要簡單，且要少1個輸出電感。(2)兩相三線制變流器各相補(bǔ)償電流的基波幅值是相等的。也就是說，兩相三線制變流器中共用地線的一臂開關(guān)器件的電流等級并未增加，新型補(bǔ)償系統(tǒng)更體現(xiàn)了其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。(3)通過調(diào)節(jié)3個開關(guān)橋臂的開斷狀態(tài)，可以維持兩相三線制變流器的直流側(cè)電 壓穩(wěn)定，并調(diào)節(jié)兩相三線制變流器的輸出電流，實現(xiàn)對高速鐵路供電系統(tǒng)的負(fù)序和諧波綜 合補(bǔ)償。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1為RPC的結(jié)構(gòu)圖。圖2為APQC的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。圖4為本實用新型的電路圖。圖5是兩相三線制變流器的開關(guān)模型。圖6是本實用新型的等效電路圖。圖7是本實用新型的負(fù)序補(bǔ)償原理圖。
具體實施方式
參見圖3，圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。本實用新型4的補(bǔ)償對象為采用三相V/ V牽引變壓器1的高速鐵路供電系統(tǒng)。本實用新型4由兩個單相降壓變壓器2和兩相三線 制變流器3組成。兩個單相變壓器的原邊分別與兩單相牽引供電臂連接，并將兩單相變壓 器副邊中與原邊地對應(yīng)的兩端連接起來，從而形成三線。變壓器副邊形成的三相與兩相三 線制變流器連接。兩相三線制變流器由普通三橋臂變流器和兩個輸出電感La和“構(gòu)成， 變流器中與地線對應(yīng)連接的輸出端沒有輸出電感。定義圖中與三相V/V變壓器副邊ac端 連接的供電臂為α相，另一臂為相。本實用新型與APQC比較，采用了兩個單相變壓器，其結(jié)構(gòu)相對于Scott變壓器要 簡單，且輸出電感只需2個；與RPC比較，節(jié)省了一臂功率開關(guān)器件。因此，這種補(bǔ)償結(jié)構(gòu)更 為精簡。
以下結(jié)合附圖4、5、6、7對綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理和效果作進(jìn)一步的闡述。參見圖4，圖4為本實用新型的等效電路圖。設(shè)三相V/V變壓器變比為Kv，兩單相 變壓器變比均為ks，將機(jī)車負(fù)載等效為電流源。忽略電感電阻，α和β相的供電臂網(wǎng)側(cè)阻 抗分別等效為電感Lsa和Lse，兩相三線制變流器1等效變換到27. 5kV側(cè)，忽略電網(wǎng)阻抗，
令
權(quán)利要求一種基于兩相三線制變流器的高速鐵路負(fù)序和諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，包括兩個單相降壓變壓器，所述兩個單相降壓變壓器原邊與三相V/V牽引供電系統(tǒng)中的兩單相供電臂連接，兩單相變壓器副邊中與原邊地對應(yīng)的兩端連接起來，從而使兩單相降壓變壓器副邊形成三線，其特征在于還包括一個兩相三線制變流器，所述的兩相三線制變流器包含三個開關(guān)臂，其中一開關(guān)臂與兩單相電壓共用地線連接，其余兩開關(guān)臂分別通過一個電感與兩單相降壓變壓器副邊中的其余兩線連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于兩相三線制變流器的高速鐵路負(fù)序和諧波補(bǔ)償系統(tǒng)。它包括兩個單相降壓變壓器，所述兩個單相降壓變壓器原邊與三相V/V牽引供電系統(tǒng)中的兩單相供電臂連接，兩單相變壓器副邊中與原邊地對應(yīng)的兩端連接起來，從而使兩單相降壓變壓器副邊形成三線，還包括一個兩相三線制變流器，所述的兩相三線制變流器包含三個開關(guān)臂，其中一開關(guān)臂與兩單相電壓共用地線連接，其余兩開關(guān)臂分別通過一個電感與兩單相降壓變壓器副邊中的其余兩線連接。本實用新型與兩個普通單相變流器相比要少一開關(guān)臂，并且其輸出電感比普通三相變流器要少一個，節(jié)省了成本。
文檔編號H02J3/01GK201774261SQ20102027973
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者吳傳平, 孫娟, 張寅 , 徐先勇, 王剛, 章兢, 羅安, 馬伏軍 申請人:湖南大學(xué)