一種高速鐵路中負(fù)序電流的混合補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種負(fù)序電流補(bǔ)償系統(tǒng)，特別涉及一種高速鐵路中負(fù)序電流的混合補(bǔ) 償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速鐵路具有運(yùn)輸能力大、能耗少、環(huán)境影響小等特點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛 的重視和應(yīng)用。我國(guó)現(xiàn)運(yùn)行的和諧號(hào)高鐵，采用交直交型電力機(jī)車，采用四象限PWM整流方 式，機(jī)車的功率因數(shù)接近于1，低次諧波含量少。但是，由于高速鐵路采用單相工頻交流供電 方式，其不對(duì)稱性導(dǎo)致三相電網(wǎng)電流中存在負(fù)序電流，負(fù)序電流會(huì)造成發(fā)電機(jī)振動(dòng)、變壓器 出力不足、網(wǎng)損大等問題，因此，需要采取有效的治理策略來抑制高速鐵路中的負(fù)序電流。
[0003]目前，用于補(bǔ)償負(fù)序電流的裝置主要有靜止無功補(bǔ)償器（SVC)、靜止無功同步補(bǔ)償 器（STATCOM)以及鐵路功率調(diào)節(jié)器（RPC)。其中，采用SVC時(shí)，有兩種接入方式，一種是將 SVC接入三相電網(wǎng)側(cè)，接入三相電網(wǎng)側(cè)時(shí)所需的SVC容量大；另一種是將SVC接入單相供電 臂側(cè)，接入單相供電臂側(cè)時(shí)負(fù)序補(bǔ)償效果不理想；采用STATCOM時(shí)，由于要將STATCOM接入 三相高壓側(cè)，而高壓側(cè)電壓高達(dá)110KV或者220KV，STATCOM需要設(shè)計(jì)為串聯(lián)多重化結(jié)構(gòu)，導(dǎo) 致STATCOM結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高；而RPC在負(fù)序補(bǔ)償方面處于技術(shù)領(lǐng)先地位，是一種典型的補(bǔ) 償裝置，RPC由兩個(gè)背靠背的變流器組成，兩變流器直流側(cè)共用一個(gè)電容，但是，由于RPC是 有源裝置，單獨(dú)使用RPC補(bǔ)償負(fù)序電流時(shí)，會(huì)造成RPC容量大、造價(jià)高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有高速鐵路中負(fù)序電流補(bǔ)償系統(tǒng)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種高 速鐵路中負(fù)序電流的混合補(bǔ)償系統(tǒng)。本發(fā)明能夠有效地補(bǔ)償負(fù)序電流以及降低有源裝置的 容量，降低裝置成本。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高速鐵路中負(fù)序電流的混合補(bǔ) 償系統(tǒng)，包括鐵路功率調(diào)節(jié)器、兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器、m組參數(shù)相同的晶閘管投切電 容器和一組晶閘管控制電抗器。
[0006] 所述的鐵路功率調(diào)節(jié)器由兩個(gè)背靠背的變流器組成，兩變流器直流側(cè)共用一個(gè)電 容，通過連接電感（L a、Lb)與兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器的低壓側(cè)連接。
[0007] 所述的兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器高壓側(cè)各為一個(gè)繞組，分別與三相Vv牽引變 壓器二次側(cè)的兩單相供電臂連接；低壓側(cè)為兩個(gè)繞組，分別與鐵路功率調(diào)節(jié)器、m組參數(shù)相 同的晶閘管投切電容器和一組晶閘管控制電抗器連接。
[0008] 所述的m組參數(shù)相同的晶閘管投切電容器分別由m組參數(shù)相同的反并聯(lián)晶閘管、 電抗器（LpLfLj和電容器（CpCfCj串聯(lián)組成，安裝在電壓相位超前的供電臂連接的 單相三繞組降壓變壓器的低壓側(cè)。
[0009] 所述的一組晶閘管控制電抗器由一組反并聯(lián)的晶閘管和電抗器（u)串聯(lián)組成，安 裝在電壓相位滯后的供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器的低壓側(cè)。
[0010] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0011] 1)鐵路功率調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)有功電流的轉(zhuǎn)移和小部分無功電流的補(bǔ)償；晶閘管投切 電容器和晶閘管控制電抗器負(fù)責(zé)大部分無功電流的補(bǔ)償，能夠改善負(fù)序電流補(bǔ)償?shù)男Ч?使得三相電網(wǎng)電流對(duì)稱。
[0012] 2)晶閘管投切電容器和晶閘管控制電抗器的投入使用降低了鐵路功率調(diào)節(jié)器的 容量，減少了有源補(bǔ)償裝置的成本。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖2是負(fù)序電流補(bǔ)償之前兩相負(fù)載電流與三相電網(wǎng)電流相量圖。
[0015] 圖3是負(fù)序電流補(bǔ)償原理圖。
[0016] 圖中，1、鐵路功率調(diào)節(jié)器（RPC) ;2、單相三繞組降壓變壓器；3、m組參數(shù)相同的晶 閘管投切電容器；4、一組晶閘管控制電抗器；5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明5的補(bǔ)償對(duì)象為采用Vv牽引 變壓器的高速鐵路系統(tǒng)。本發(fā)明5由鐵路功率調(diào)節(jié)器（RPC)l、兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器 2、m組參數(shù)相同的晶閘管投切電容器3和一組晶閘管控制電抗器4組成。RPC1通過連接 電感（L a、Lb)與兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器2的低壓側(cè)連接；兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器 2的高壓側(cè)分別與三相Vv牽引變壓器二次側(cè)的兩單相供電臂連接；m組參數(shù)相同的晶閘管 投切電容器3安裝在電壓相位超前的供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器2的低壓側(cè)；一 組晶閘管控制電抗器4安裝在電壓相位滯后的供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器2的低 壓側(cè)。RPC1由兩個(gè)背靠背的變流器組成，兩變流器直流側(cè)共用一個(gè)電容；m組參數(shù)相同的晶 閘管投切電容器3分別由m組參數(shù)相同的反并聯(lián)晶閘管、電抗器（LpL^Lj和電容器（Q、 C 2?CJ串聯(lián)組成；一組晶閘管控制電抗器4由一組反并聯(lián)的晶閘管和電抗器（U)串聯(lián)組 成。
[0018] 參見圖2,圖2為負(fù)序電流補(bǔ)償之前兩相負(fù)載電流與三相電網(wǎng)電流相量圖。假設(shè)a、 b兩相都有負(fù)載，U、U分別為a、b兩相負(fù)載電流的有效值，以I 為例，由于高速鐵路 中負(fù)載機(jī)車的功率因數(shù)接近于1 (不考慮諧波），因此，的相位與負(fù)載電壓相位相同； 圖2中，為三相電網(wǎng)電壓，以A相電壓為基準(zhǔn)，根據(jù)Vv牽引變壓器的特性，可 以得出a、b兩相負(fù)載電流為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高速鐵路中負(fù)序電流的混合補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：該混合補(bǔ)償系統(tǒng)包括鐵路 功率調(diào)節(jié)器、兩個(gè)單相=繞組降壓變壓器、m組參數(shù)相同的晶閩管投切電容器和一組晶閩管 控制電抗器； 所述的鐵路功率調(diào)節(jié)器由兩個(gè)背靠背的變流器組成，兩變流器直流側(cè)共用一個(gè)電容， 通過連接電感（La、Lb)與兩個(gè)單相=繞組降壓變壓器的低壓側(cè)連接； 所述的兩個(gè)單相S繞組降壓變壓器高壓側(cè)各為一個(gè)繞組，分別與S相Vv牽引變壓器 二次側(cè)的兩單相供電臂連接；低壓側(cè)為兩個(gè)繞組，分別與鐵路功率調(diào)節(jié)器、m組參數(shù)相同的 晶閩管投切電容器和一組晶閩管控制電抗器連接； 所述的m組參數(shù)相同的晶閩管投切電容器分別由m組參數(shù)相同的反并聯(lián)晶閩管、電抗 器（Li、L2…U和電容器（Ci、C2…Cm)串聯(lián)組成，安裝在與電壓相位超前的供電臂連接的單 相=繞組降壓變壓器的低壓側(cè)； 所述的一組晶閩管控制電抗器由一組反并聯(lián)的晶閩管和電抗器（L。）串聯(lián)組成，安裝在 與電壓相位滯后的供電臂連接的單相=繞組降壓變壓器的低壓側(cè)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速鐵路中負(fù)序電流的混合補(bǔ)償系統(tǒng)，包括鐵路功率調(diào)節(jié)器、兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器、m組參數(shù)相同的晶閘管投切電容器和一組晶閘管控制電抗器。鐵路功率調(diào)節(jié)器通過連接電感與兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器的低壓側(cè)連接；兩個(gè)單相三繞組降壓變壓器的高壓側(cè)與三相Vv牽引變壓器二次側(cè)的兩單相供電臂連接；m組參數(shù)相同的晶閘管投切電容器安裝在電壓相位超前的供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器的低壓側(cè)；一組晶閘管控制電抗器安裝在電壓相位滯后的供電臂連接的單相三繞組降壓變壓器的低壓側(cè)。該混合補(bǔ)償系統(tǒng)能夠有效地補(bǔ)償負(fù)序電流，同時(shí)能夠降低有源補(bǔ)償裝置的功率，減少成本，因此，在高速鐵路負(fù)序補(bǔ)償領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。
【IPC分類】H02J3-01, H02J3-18
【公開號(hào)】CN104538966
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510033580
【發(fā)明人】陳嘉, 鄭飛, 李天玉, 付娟娟
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日