一种新型电气化铁道电能质量优化调节器的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电子系统控制及电能质量优化控制技术领域，尤其涉及一种新型电气化铁道电能质量优化调节器。
【【背景技术】】
[0002]目前，电气化铁道对推动国民经济和社会进步的发展具有非常重要的意义。但是由于电气化铁道机车属于冲击性、非线性、不对称性负荷，造成了牵引变电所及上级电力系统中电能质量劣化，出现了谐波电流增大、电流总畸变率大、负序电流、电压波动与闪变等现象。这一方面降低了电力系统运行的可靠性、安全性，另一方面也增大了电力系统的损耗。
[0003]传统的电气化铁道电能质量调节装置主要为固定电容器、投切电容器、TCR型SVC等，其中固定电容器进行无功补偿时易造成过补或欠补，且容易与电网发生谐振；投切电容器存在响应慢，可能产生反复投切等问题，且可靠性不高；TCR型SVC能够动态补偿无功，但是应用过程仍存在局限性，且对机车冲击性负荷的跟踪效果不理想。新研宄的两相型SVG能够对谐波、负序以及无功进行补偿，但是其控制复杂，且大容量实现时较为困难。
【【实用新型内容】】
[0004]为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可实现对电气化铁道电力系统中存在的电流型谐波、负序电流及功率因数偏低等电能质量问题进行优化调节，且控制实现难度低、拓扑结构简单、链式级联控制技术易于实现的新型电气化铁道电能质量优化调节器。
[0005]本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案为:
[0006]一种新型电气化铁道电能质量优化调节器，包括有隔离变压器、接入电抗器和多电平变换器；所述隔离变压器是二相变三相隔离变压器，包括与牵引变电所连接的电源输出端，其电源输入端设有接入电抗器、并与多电平变换器的电源输出端连接。
[0007]进一步地，所述隔离变压器是2/3型斯科特隔离变压器，其输出端包括α端、β端和公共端G，输入端包括X端、y端和ζ端；所述α端和β端分别接入牵引变电所的牵引网两侧桥臂，所述公共端G接入牵引变电所的牵引网公共线C，所述X端、y端和ζ端均设有接入电抗器、并与多电平变换器的电源输出端连接。
[0008]进一步地，所述接入电抗器是三相接入电抗器，所述多电平变换器是三相链式级联多电平变换器，所述X端、y端和Z端分别经三相接入电抗器连接到三相链式级联多电平变换器的电源输出端上。
[0009]进一步地，所述三相链式级联多电平变换器采用星形连接，且每相链式级联多电平变换器由若干个级联模块组成。
[0010]进一步地，每个级联模块由并联连接的两组半桥模式IGBT和一个并联电容组成，并每组半桥模式IGBT由两个串联连接的IGBT组成，且每个IGBT并联有二极管。
[0011]本实用新型的有益效果如下:
[0012]本实用新型的调节器通过上述技术方案，并应用到铁道牵引供电系统即可以实现对电气化铁道谐波电流、负序电流和无功等电能质量问题进行连续、动态、实时跟踪补偿，抑制电压波动与闪变，有效解决由于机车负荷的非线性、冲击性和用电的不对称性造成了谐波电流、无功和负序电流的问题，达到优化电能质量环境、提高电力系统安全可靠性和节能降损的目的，而且调节器的控制实现难度低、拓扑结构简单、链式级联控制技术易于实现。
【【附图说明】】
[0013]图1是本实用新型所述一种新型电气化铁道电能质量优化调节器实施例的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型所述一种新型电气化铁道电能质量优化调节器实施例中级联模块的结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]如图1和图2中所示:
[0017]本实用新型实施例提供了一种新型电气化铁道电能质量优化调节器，包括有隔离变压器1、接入电抗器2和多电平变换器3 ;所述隔离变压器I是二相变三相隔离变压器，包括与牵引变电所连接的电源输出端，其电源输入端设有接入电抗器2、并与多电平变换器3的电源输出端连接。
[0018]具体结构可以为:所述隔离变压器I可以是2/3型斯科特(Scott)隔离变压器，其输出端包括α端、β端和公共端G，输入端包括X端、y端和ζ端；所述α端和β端分别接入牵引变电所的牵引网两侧桥臂，所述公共端G接入牵引变电所的牵引网公共线C，所述X端、y端和ζ端均设有接入电抗器、并与多电平变换器3的电源输出端连接。其中，所述2/3型斯科特隔离变压器的副边电压等级可以为10kV，所述接入电抗器2可以是三相接入电抗器(如高性能高频电抗器)，所述多电平变换器3可以是三相链式级联多电平变换器，所述X端、y端和ζ端分别经三相接入电抗器连接到三相链式级联多电平变换器的电源输出端上；而且三相链式级联多电平变换器采用星形连接，且每相链式级联多电平变换器由若干个级联模块4组成，每个级联模块4由并联连接的两组半桥模式IGBT 41和一个并联电容42组成，并每组半桥模式IGBT 41由两个串联连接的IGBT组成，且每个IGBT并联有二极管(图中未表不出来)。
[0019]本实用新型所述新型电气化铁道电能质量优化调节器应用到铁道牵引供电系统时，具体结构为:该铁道牵引供电系统，包括有牵引变电所5和所述新型电气化铁道电能质量优化调节器，所述新型电气化铁道电能质量优化调节器的电源输出端与牵引变电所5的牵引网桥臂和公共线连接；即牵引变电所5从电力系统引入IlOkV的A、B、C三相电源，与其内设有的牵引变压器的电源输入端连接，所述牵引变压器的电源输出端与牵引网的第一桥臂51和第二桥臂52连接，供给电能，且牵引变电所5的牵引网的公共线经铁轨接地。
[0020]上述铁道牵引供电系统工作时，通过二相变三相隔离变压器实现将两相补偿电流通过三相装置补偿，易于牵引变电所5中牵引变流器的控制，同时通过二相变三相隔离变压器降低了电压等级、减少了级联模块的数目，实现对高电压的隔离，且接入牵引变电所5两相桥臂，易于实现两相桥臂平衡控制；而且多电平变换器3的每相链式级联多电平变换器由若干级联模块4组成，等效开关频率高，可实现对高次谐波的补偿。
[0021]这样，通过对本新型电气化铁道电能质量优化调节器的控制，即可以实现对电气化铁道谐波电流、负序电流和无功等电能质量问题进行连续、动态、实时跟踪补偿，抑制电压波动与闪变，有效解决由于机车负荷的非线性、冲击性和用电的不对称性造成了谐波电流、无功和负序电流的问题，达到优化电能质量环境、提高电力系统安全可靠性和节能降损的目的，而且调节器的控制实现难度低、拓扑结构简单、链式级联控制技术易于实现。
[0022]另外，本实用新型所述新型电气化铁道电能质量优化调节器的三相链式级联多电平变换器的级联数目可以为12级，等效开关频率更高，可以对电网内一系列高频谐波进行治理，且通过对各级联模块4中全控型器件IGBT的控制，即可以对电气化铁道内的电能质量问题进行动态、实时、跟踪控制，进一步提高了本实用新型所述新型电气化铁道电能质量优化调节器在控制实现的难易程度、拓扑结构的特点以及链式级联控制技术的实现等方面的明显优势。
[0023]以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种新型电气化铁道电能质量优化调节器，其特征在于:包括有隔离变压器(1)、接入电抗器⑵和多电平变换器⑶；所述隔离变压器⑴是二相变三相隔离变压器，包括与牵引变电所连接的电源输出端，其电源输入端设有接入电抗器(2)、并与多电平变换器(3)的电源输出端连接。2.根据权利要求1所述的新型电气化铁道电能质量优化调节器，其特征在于:所述隔离变压器(I)是2/3型斯科特隔离变压器，其输出端包括α端、β端和公共端G，输入端包括X端、y端和ζ端；所述α端和β端分别接入牵引变电所的牵引网两侧桥臂，所述公共端G接入牵引变电所的牵引网公共线C，所述X端、y端和ζ端均设有接入电抗器、并与多电平变换器(3)的电源输出端连接。3.根据权利要求2所述的新型电气化铁道电能质量优化调节器，其特征在于:所述接入电抗器(2)是三相接入电抗器，所述多电平变换器(3)是三相链式级联多电平变换器，所述X端、y端和ζ端分别经三相接入电抗器连接到三相链式级联多电平变换器的电源输出端上。4.根据权利要求3所述的新型电气化铁道电能质量优化调节器，其特征在于:所述三相链式级联多电平变换器采用星形连接，且每相链式级联多电平变换器由若干个级联模块(4)组成。5.根据权利要求4所述的新型电气化铁道电能质量优化调节器，其特征在于:每个级联模块(4)由并联连接的两组半桥模式IGBT(41)和一个并联电容(42)组成，并每组半桥模式IGBT (41)由两个串联连接的IGBT组成，且每个IGBT并联有二极管。
【专利摘要】本实用新型提供了一种新型电气化铁道电能质量优化调节器，包括有隔离变压器、接入电抗器和多电平变换器；所述隔离变压器是二相变三相隔离变压器，包括与牵引变电所连接的电源输出端，其电源输入端设有接入电抗器、并与多电平变换器的电源输出端连接。将其应用到铁道牵引供电系统即可以实现对电气化铁道谐波电流、负序电流和无功等电能质量问题进行连续、动态、实时跟踪补偿，抑制电压波动与闪变，有效解决由于机车负荷的非线性、冲击性和用电的不对称性造成了谐波电流、无功和负序电流的问题，达到优化电能质量环境、提高电力系统安全可靠性和节能降损的目的，且调节器的控制实现难度低、拓扑结构简单、链式级联控制技术易于实现。
【IPC分类】H02J3/01, H02J3/18, H02J3/12
【公开号】CN204668951
【申请号】CN201520317403
【发明人】陈峻岭, 姚鹏, 黄明星, 林涛
【申请人】珠海万力达电气自动化有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月15日