中，牵引变压器为三相一两相变压器YNdll，VV，Scott中的一种，其原边接 于三相电网，次边ax和bx为两个牵引侧输出；级联H桥有源补偿装置由三个级联H桥臂构 成"II"型结构，记"II"结构上方一桥臂MMC。为横臂，另两桥臂为纵臂MMCa、MMCb;牵引变压 器次边两牵引侧ax、bx分别与"II"结构的MMCa、MMCb纵臂并联后再由牵引侧ax接于牵引 母线，bx不接牵引母线，因此，可将两侧供电转变为单侧供电，即同相供电。每个级联H桥 臂均由结构相同的H桥模块SM与电感L串联而成，如图4所示；H桥模块SM为二电平单相 全桥结构，由四个可控开关和一个直流储能电容构成，可控开关由IGBT与反向二极管并联 而成，如图5所示。三个桥臂分别直挂于交流系统，MMCJPMMCb承受单相交流电压，MMC。承 受两牵引侧电压差值。桥臂交流电压由SM的直流电容电压U。组合得到，并由电感L上的 电压加以弥补。
[0025] 其工作原理是：
[0026] 当牵引母线接于牵引变压器次边ax时，ax向牵引母线提供（吸收，系再生制动工 况）主要功率，剩余功率由bx通过"n"型有源补偿装置提供（吸收），总的负序、无功和 谐波标准在国标要求范围内。当牵引母线接于bx时，情况亦然。当两牵引侧电压相位角相 差120度时，称为120度接线，三个级联H桥臂承受的交流电压相等，SM子模块数相等。当 两牵引侧电压相位角相差90度时，称为90度接线，横臂承受电压为纵臂电压的^倍，横臂 SM子模块数目也为纵臂的万倍，接有牵引母线的牵引侧仅提供（吸收）有功功率，剩余的 有功和全部无功均通过"n"型有源补偿装置提供（吸收）。各个级联H桥臂结构上彼此独 立，无相互耦合联系。由于无共同直流环节，属交一交型变换能量传递系统。通过控制各个 级联H桥臂可实现负序、无功、谐波的补偿。当需要进行牵引网防融冰时，只需要牵引母线 侧的桥臂产生相应大小的防融冰电流即可。
[0027] 实施例2
[0028] 当牵引负荷功率因数为1时的情况，将图1中的桥臂MMCa省略，形成图2所示本 发明的第二种【具体实施方式】一一120接线"r"型结构：牵引变压器次边ax连接牵引母线， 桥臂MMC。连接牵引变压器次边两相输出ax和bx;桥臂MMCb并联在牵引变压器次边bx。因 此，H桥有源补偿装置由两个级联H桥臂构成"r"型结构。该结构也可将两侧供电转变为 单侧供电，即同相供电。每个级联H桥臂与实施方式1相同。
[0029] 实施例3
[0030] 当牵引负荷功率因数为1时的情况，将图1中的桥臂MMC。省略，形成图3所示本 发明的第三种【具体实施方式】一一90接线"II"型结构：牵引变压器次边ax和bx分别与桥 臂MMCa、MMCb并联，牵引正极母线的接于ax的a端钮，牵引负极母线接于bx的b端钮。因 此，H桥有源补偿装置由两个级联H桥臂构成"II"型结构。该结构也可将两侧供电转变为
【主权项】
1. 一种基于模块化级联H桥的同相供电系统，其特征在于，主要由牵引变压器和级联 H桥有源补偿装置组成，其中，牵引变压器原边接于三相电网，次边形成两个牵引侧α和 β ;级联H桥有源补偿装置由三个级联H桥臂构成" Π "型结构，记" Π "结构上方一桥臂 为横臂，另两桥臂为纵臂；即：横臂跨接在牵引变压器次边两牵引侧α和β之间，牵引变 压器次边两牵引侧α和β分别与"Π "结构的左右两纵臂并联后再由牵引侧之一 α (或 β)接于牵引母线，转变两侧供电为单侧供电，即同相供电，以实现负序、无功、谐波的补偿； 每个级联H桥臂均由结构相同的H桥模块SM与电感L串联而成；H桥模块SM为二电平单 相全桥结构，由四个可控开关和一个直流储能电容构成，可控开关由IGBT与反向二极管并 联而成；三个桥臂分别直挂于交流系统，纵臂承受单相交流电压，横臂承受两牵引侧电压差 值；桥臂交流电压由SM的直流电容电压U。组合得到，并由电感L上的电压加以弥补。
2. 根据权利要求1所述的一种基于级联H桥的同相供电系统，其特征在于：所述牵引 变压器为三相一两相变压器YNdl 1，VV，Scott中的一种。
3. 根据权利要求1所述的一种基于级联H桥的同相供电系统，其特征在于：对于已采 用大功率交直交型电力机车或动车组的高速和重载铁路，其负荷的功率因数接近于1，可忽 略无功功率，在这种情况下，对于120度接线牵引变压器，级联H桥有源补偿装置省去一个 纵臂，变成两桥臂"「"型结构，两牵引侧与有源补偿装置联结形式为：横臂跨接在牵引变 压器次边两牵引侧α和β之间，纵臂与牵引变压器次边牵引侧之一 α (或β)并联后由另 一牵引侧β (或α)接于牵引母线；对于90度接线牵引牵引变压器，级联H桥有源补偿装 置省去横臂，变成两桥臂" I I "型结构，两牵引侧与有源补偿装置联结形式为：牵引变压器 次边两牵引侧α和β分别与"|丨"结构的左右两纵臂并联，而此时牵引母线接于原"Π " 结构横臂所在位置，即牵引母线正负极跨接在牵引变压器次边两牵引侧α和β之间。
【专利摘要】本发明公开了一种基于模块化级联H桥的同相供电系统,牵引变压器原边接于三相电网，次边形成两个牵引侧；级联H桥有源补偿装置由三个级联H桥臂构成“∏”型结构，记“∏”结构上方一桥臂为横臂，另两桥臂为纵臂；牵引变压器次边两牵引侧分别与“∏”结构的左右两纵臂并联后再由两牵引侧之一接于牵引母线，转变两侧供电为单侧供电，即同相供电，可实现负序、无功、谐波的补偿。三个桥臂分别直挂于交流系统，纵臂承受单相交流电压，横臂承受两牵引侧电压差值。对高速和重载交直交牵引负载，功率因为接近于1，可采用三桥臂“∏”的变体两桥臂或“II”结构，更有利于简化有源补偿装置结构，降低容量。采用无耦合式交－交变换系统，易于控制。模块化设计使其具有一定的过负载能力。本发明结构简单、技术先进、可靠，易于实施。
【IPC分类】H02J3-01, H02G7-16, H02J3-18
【公开号】CN104852387
【申请号】CN201510234029
【发明人】黄小红, 李群湛, 解绍锋, 舒泽亮, 杨乃琪, 罗成
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月11日