一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器的制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子系統(tǒng)控制及電能質量優(yōu)化控制技術領域，尤其涉及一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器。
【【背景技術】】
[0002]目前，電氣化鐵道對推動國民經濟和社會進步的發(fā)展具有非常重要的意義。但是由于電氣化鐵道機車屬于沖擊性、非線性、不對稱性負荷，造成了牽引變電所及上級電力系統(tǒng)中電能質量劣化，出現了諧波電流增大、電流總畸變率大、負序電流、電壓波動與閃變等現象。這一方面降低了電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性，另一方面也增大了電力系統(tǒng)的損耗。
[0003]傳統(tǒng)的電氣化鐵道電能質量調節(jié)裝置主要為固定電容器、投切電容器、TCR型SVC等，其中固定電容器進行無功補償時易造成過補或欠補，且容易與電網發(fā)生諧振；投切電容器存在響應慢，可能產生反復投切等問題，且可靠性不高；TCR型SVC能夠動態(tài)補償無功，但是應用過程仍存在局限性，且對機車沖擊性負荷的跟蹤效果不理想。新研宄的兩相型SVG能夠對諧波、負序以及無功進行補償，但是其控制復雜，且大容量實現時較為困難。
【【實用新型內容】】
[0004]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種可實現對電氣化鐵道電力系統(tǒng)中存在的電流型諧波、負序電流及功率因數偏低等電能質量問題進行優(yōu)化調節(jié)，且控制實現難度低、拓撲結構簡單、鏈式級聯控制技術易于實現的新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器。
[0005]本實用新型解決現有技術問題所采用的技術方案為:
[0006]一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，包括有隔離變壓器、接入電抗器和多電平變換器；所述隔離變壓器是二相變三相隔離變壓器，包括與牽引變電所連接的電源輸出端，其電源輸入端設有接入電抗器、并與多電平變換器的電源輸出端連接。
[0007]進一步地，所述隔離變壓器是2/3型斯科特隔離變壓器，其輸出端包括α端、β端和公共端G，輸入端包括X端、y端和ζ端；所述α端和β端分別接入牽引變電所的牽引網兩側橋臂，所述公共端G接入牽引變電所的牽引網公共線C，所述X端、y端和ζ端均設有接入電抗器、并與多電平變換器的電源輸出端連接。
[0008]進一步地，所述接入電抗器是三相接入電抗器，所述多電平變換器是三相鏈式級聯多電平變換器，所述X端、y端和Z端分別經三相接入電抗器連接到三相鏈式級聯多電平變換器的電源輸出端上。
[0009]進一步地，所述三相鏈式級聯多電平變換器采用星形連接，且每相鏈式級聯多電平變換器由若干個級聯模塊組成。
[0010]進一步地，每個級聯模塊由并聯連接的兩組半橋模式IGBT和一個并聯電容組成，并每組半橋模式IGBT由兩個串聯連接的IGBT組成，且每個IGBT并聯有二極管。
[0011]本實用新型的有益效果如下:
[0012]本實用新型的調節(jié)器通過上述技術方案，并應用到鐵道牽引供電系統(tǒng)即可以實現對電氣化鐵道諧波電流、負序電流和無功等電能質量問題進行連續(xù)、動態(tài)、實時跟蹤補償，抑制電壓波動與閃變，有效解決由于機車負荷的非線性、沖擊性和用電的不對稱性造成了諧波電流、無功和負序電流的問題，達到優(yōu)化電能質量環(huán)境、提高電力系統(tǒng)安全可靠性和節(jié)能降損的目的，而且調節(jié)器的控制實現難度低、拓撲結構簡單、鏈式級聯控制技術易于實現。
【【附圖說明】】
[0013]圖1是本實用新型所述一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器實施例的結構示意圖；
[0014]圖2是本實用新型所述一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器實施例中級聯模塊的結構示意圖。
【【具體實施方式】】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0016]如圖1和圖2中所示:
[0017]本實用新型實施例提供了一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，包括有隔離變壓器1、接入電抗器2和多電平變換器3 ;所述隔離變壓器I是二相變三相隔離變壓器，包括與牽引變電所連接的電源輸出端，其電源輸入端設有接入電抗器2、并與多電平變換器3的電源輸出端連接。
[0018]具體結構可以為:所述隔離變壓器I可以是2/3型斯科特(Scott)隔離變壓器，其輸出端包括α端、β端和公共端G，輸入端包括X端、y端和ζ端；所述α端和β端分別接入牽引變電所的牽引網兩側橋臂，所述公共端G接入牽引變電所的牽引網公共線C，所述X端、y端和ζ端均設有接入電抗器、并與多電平變換器3的電源輸出端連接。其中，所述2/3型斯科特隔離變壓器的副邊電壓等級可以為10kV，所述接入電抗器2可以是三相接入電抗器(如高性能高頻電抗器)，所述多電平變換器3可以是三相鏈式級聯多電平變換器，所述X端、y端和ζ端分別經三相接入電抗器連接到三相鏈式級聯多電平變換器的電源輸出端上；而且三相鏈式級聯多電平變換器采用星形連接，且每相鏈式級聯多電平變換器由若干個級聯模塊4組成，每個級聯模塊4由并聯連接的兩組半橋模式IGBT 41和一個并聯電容42組成，并每組半橋模式IGBT 41由兩個串聯連接的IGBT組成，且每個IGBT并聯有二極管(圖中未表不出來)。
[0019]本實用新型所述新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器應用到鐵道牽引供電系統(tǒng)時，具體結構為:該鐵道牽引供電系統(tǒng)，包括有牽引變電所5和所述新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，所述新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器的電源輸出端與牽引變電所5的牽引網橋臂和公共線連接；即牽引變電所5從電力系統(tǒng)引入IlOkV的A、B、C三相電源，與其內設有的牽引變壓器的電源輸入端連接，所述牽引變壓器的電源輸出端與牽引網的第一橋臂51和第二橋臂52連接，供給電能，且牽引變電所5的牽引網的公共線經鐵軌接地。
[0020]上述鐵道牽引供電系統(tǒng)工作時，通過二相變三相隔離變壓器實現將兩相補償電流通過三相裝置補償，易于牽引變電所5中牽引變流器的控制，同時通過二相變三相隔離變壓器降低了電壓等級、減少了級聯模塊的數目，實現對高電壓的隔離，且接入牽引變電所5兩相橋臂，易于實現兩相橋臂平衡控制；而且多電平變換器3的每相鏈式級聯多電平變換器由若干級聯模塊4組成，等效開關頻率高，可實現對高次諧波的補償。
[0021]這樣，通過對本新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器的控制，即可以實現對電氣化鐵道諧波電流、負序電流和無功等電能質量問題進行連續(xù)、動態(tài)、實時跟蹤補償，抑制電壓波動與閃變，有效解決由于機車負荷的非線性、沖擊性和用電的不對稱性造成了諧波電流、無功和負序電流的問題，達到優(yōu)化電能質量環(huán)境、提高電力系統(tǒng)安全可靠性和節(jié)能降損的目的，而且調節(jié)器的控制實現難度低、拓撲結構簡單、鏈式級聯控制技術易于實現。
[0022]另外，本實用新型所述新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器的三相鏈式級聯多電平變換器的級聯數目可以為12級，等效開關頻率更高，可以對電網內一系列高頻諧波進行治理，且通過對各級聯模塊4中全控型器件IGBT的控制，即可以對電氣化鐵道內的電能質量問題進行動態(tài)、實時、跟蹤控制，進一步提高了本實用新型所述新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器在控制實現的難易程度、拓撲結構的特點以及鏈式級聯控制技術的實現等方面的明顯優(yōu)勢。
[0023]以上內容是結合具體的優(yōu)選技術方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，其特征在于:包括有隔離變壓器(1)、接入電抗器⑵和多電平變換器⑶；所述隔離變壓器⑴是二相變三相隔離變壓器，包括與牽引變電所連接的電源輸出端，其電源輸入端設有接入電抗器(2)、并與多電平變換器(3)的電源輸出端連接。2.根據權利要求1所述的新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，其特征在于:所述隔離變壓器(I)是2/3型斯科特隔離變壓器，其輸出端包括α端、β端和公共端G，輸入端包括X端、y端和ζ端；所述α端和β端分別接入牽引變電所的牽引網兩側橋臂，所述公共端G接入牽引變電所的牽引網公共線C，所述X端、y端和ζ端均設有接入電抗器、并與多電平變換器(3)的電源輸出端連接。3.根據權利要求2所述的新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，其特征在于:所述接入電抗器(2)是三相接入電抗器，所述多電平變換器(3)是三相鏈式級聯多電平變換器，所述X端、y端和ζ端分別經三相接入電抗器連接到三相鏈式級聯多電平變換器的電源輸出端上。4.根據權利要求3所述的新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，其特征在于:所述三相鏈式級聯多電平變換器采用星形連接，且每相鏈式級聯多電平變換器由若干個級聯模塊(4)組成。5.根據權利要求4所述的新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，其特征在于:每個級聯模塊(4)由并聯連接的兩組半橋模式IGBT(41)和一個并聯電容(42)組成，并每組半橋模式IGBT (41)由兩個串聯連接的IGBT組成，且每個IGBT并聯有二極管。
【專利摘要】本實用新型提供了一種新型電氣化鐵道電能質量優(yōu)化調節(jié)器，包括有隔離變壓器、接入電抗器和多電平變換器；所述隔離變壓器是二相變三相隔離變壓器，包括與牽引變電所連接的電源輸出端，其電源輸入端設有接入電抗器、并與多電平變換器的電源輸出端連接。將其應用到鐵道牽引供電系統(tǒng)即可以實現對電氣化鐵道諧波電流、負序電流和無功等電能質量問題進行連續(xù)、動態(tài)、實時跟蹤補償，抑制電壓波動與閃變，有效解決由于機車負荷的非線性、沖擊性和用電的不對稱性造成了諧波電流、無功和負序電流的問題，達到優(yōu)化電能質量環(huán)境、提高電力系統(tǒng)安全可靠性和節(jié)能降損的目的，且調節(jié)器的控制實現難度低、拓撲結構簡單、鏈式級聯控制技術易于實現。
【IPC分類】H02J3/01, H02J3/18, H02J3/12
【公開號】CN204668951
【申請?zhí)枴緾N201520317403
【發(fā)明人】陳峻嶺, 姚鵬, 黃明星, 林濤
【申請人】珠海萬力達電氣自動化有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月15日