本发明属于电力电子电能变换和控制领域，涉及一种串联型电压质量有源净化装置，尤其涉及一种从接触网取电，经过变压、串联稳压、滤波、高低压耦合处理后向贯通线提供三相10kV高品质中压供电电源的装置。
背景技术：
贯通线电源用于向铁路沿线二、三级负荷提供工作电源，同时作为铁路自闭线的备用电源，现有铁路贯通线电源的取电方式主要有：1)由地方电网提供两路10kV电源，分别作为自闭线和贯通线电源。此种方式供电质量好，电压稳定，电能质量好，停电风险小，但建设成本高，经济性差，特别是在远离地方电网的地方不具备实施条件；2)由地方电网提供一路10kV供电，在变电所内分成两路，分别向自闭线和贯通线供电。此种供电方式电能质量好，但停电几率较高，一旦发生停电，需要其他牵引所跨区供电。一旦相邻牵引所也是一路供电，则有极大可能造成停车事故；3)由地方电网提供一路10kV供电，变电所内通过变压器从110kV、或更高等级高压干线取电，降压后得到10kV供电。从高压干线取电通常难以得到审批且费用不菲，同时变压器变比过大需要特殊定制，因此难以推广。4)由地方电网提供一路10kV供电用于自闭线供电，变电所内通过27.5kV/10kV变压器提供第二路10kV供电向贯通线供电。此种供电方式建设成本低、停电风险小，但受铁路行车影响，10kV贯通线电源存在三相不平衡、电压谐波大、电压波动范围大的缺陷，供电质量不符合GB/T12325《电能质量供电电压偏差》的规定，不能作为自闭线的备用电源。
技术实现要素：
为了解决背景技术中所提到的问题，本发明提供一种从接触网取电，经过变压、稳压、滤波、高低压耦合处理后输出三相10kV高品质交流电源的实现方法，以及从接触网取电，经过变压、稳压、滤波、高低压耦合处理输出三相10kV高品质交流电源的净化电源装置。
本发明所提出的技术解决方案是：从接触网取得27.5kV(或55kV)输入电源，经过降压、稳压、滤波、高低压耦合处理后，输出三相10kV高品质交流电 源的净化电源装置，包括在电流路径上依次设置的高压开关柜、变压器、中压回路；
功率变换单元通过耦合变压器与中压回路连接；
监视与控制单元通过信号电缆与高压开关柜、变压器、中压回路、功率变换单元相连接。
上述高压开关柜内包括高压开关、继电保护器以及接地开关。
上述功率变换单元包括依次连接的整流器、直流滤波器、逆变器、滤波器、短路开关；控制单元控制整流器实现交流输入到直流的整流和直流到交流的回馈；短路开关与耦合变压器连接。
上述整流器为双向PWM整流器，由IBGT及其驱动、散热、保护电路构成；
直流滤波器由直流电感及电容构成LC滤波电路，实现直流滤波及储能；
逆变器由IGBT及其驱动、散热、保护电路构成，在控制单元的控制下实现直流到交流的逆变以及逆变器的故障保护；
滤波器由交流电感和交流电容构成低通滤波器，实现逆变器的输出滤波；
耦合变压器为单相干式变压器，实现功率变换单元与中压回路的耦合。
变压器为干式变压器，具有中压10kV和低压460V两组副边绕组，将27.5kV交流变换为三相10kV和三相460V。
中压回路为三相10kV回路，由高压开关及导电回路构成。
功率变换单元输出电压通过耦合变压器与中压回路电压叠加后作为铁路牵引取电贯通线供电电源的输出；功率变换电源也输出与中压回路电压谐波反向的电压，通过耦合变压器与中压回路电压叠加后，可滤除中压回路上的电压谐波功率变换单元可以一台运行或多台并联运行，实现贯通线净化电源装置容量的扩展或稳压范围的增加，或贯通线净化电源装置容量和稳压范围的同时增加。
功率变换单元输出通过耦合变压器与中压回路进行耦合，实现电压叠加和高低压回路的隔离。
中压回路具有主通道和旁路通道，实现在线维护。
短路开关的作用是在功率变换单元故障时或由于其它原因不能输出时，短路开关闭合，将耦合变压器输入端短路。
本发明的优点：本发明提供的铁路牵引取电贯通线供电电源可以从电气化铁路牵引接触网的单相27.5kV(或55kV)交流取得供电电源，经过处理后可以得到稳定的、谐波含量低的三相10kV高品质交流电源供应。
1)本发明可以从牵引变压器后级取得27.5kV(或55kV)交流输入，相比其他途径容易获得输入电源；
2)本发明可以消除由于铁路行车引起的三相不平衡、电压波动、电压谐波，输出侧电压品质得到保证；
3)本发明设置有旁路供电功能，故障状态下或需要检修、维护时可由旁路提供输出供电，保证输出侧供电连续性；
4)本发明具有模块化的功率变换单元，接入不同数量的功率变换单元可以适应不同的系统容量和输入侧电压变化范围。
附图说明
图1是本发明的实现方法示意图；
图2是本发明的原理示意图；
图3是本发明中功率变换单元电气原理图；
图4是中压回路原理图。
附图标记明细如下：
1-高压电网；2-牵引变压器；3-27.5kV(或55kV牵引网)电源；4-10kV贯通线，5-贯通线，6-高压开关柜，7-变压器，8-中压回路，9-功率变换单元，10-监视与控制单元，11-输入开关，12-整流器，13-直流滤波器，14-逆变器，15-滤波器，16-短路开关，17-耦合变压器，18-控制单元
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详述：
参见图1，高压电网1提供的110kV(或其他电压等级电压)，经过牵引变压器2后得到27.5kV牵引电源3，贯通线净化电源装置4将27.5kV电源进行变压、稳压、滤波、高低压耦合处理后，向贯通线5提供10kV交流电源。
参见图2，27.5kV(或55kV)电源进入高压开关柜6，高压开关柜6内安装高压开关、继电保护装置及接地开关，并具有“五防”功能，既防止误开误合断路器、防止带电分合隔离开关、防止带电合接地开关、防止带接地分合断路器、防止误入带电隔间。变压器7为干式变压器，具有中压10kV和低压460V 两组副边绕组，将27.5kV交流变换为三相10kV和三相460V。中压回路8为三相10kV回路，主要由高压开关及导电回路构成。功率变换单元9输入为460V，主回路拓扑为交-直-交变换，其输出通过耦合变压器与中压回路8电压进行耦合叠加。功率变换单元9实时检测中压回路8三相电压及各次谐波含量，计算中压回路8实际电压与贯通线要求电压之差△U，控制功率变换单元9的输出，使△U最小，从而达到稳定贯通线净化电源装置输出电压的目的。功率变换单元9实时检测中压回路8各次电压谐波含量，输出与中压回路8中各次电压谐波反向的电压谐波，抵消中压回路8中电压谐波，从而达到滤除贯通线净化电源装置输出电压谐波的目的。监视与控制单元10对高压开关柜5、变压器7、中压回路8、功率变换单元9的状态及运行参数进行实时监控，集中显示贯通线净化电源运行状态、运行参数，并具有数据通讯端口，可接受本地及远程操作指令，也可送出贯通线净化电源装置运行参数及状态。
参见图2，功率变换单元9为整体模块化设计，多模块可并联工作，通过功率变换单元的并联，可以使贯通线净化电源装置容量扩大或电压调节范围增加，或者贯通线净化电源装置容量和调节范围同时增加。
参见图2，变压器7也可拆为两台，分别输出中压和低压；
参见图2，贯通线净化电源装置去掉高压开关柜6及变压器7，可用于低压电源系统的电压质量治理。
参见图2和图3，三相460V低压通过输入开关11接入功率变换单元9，整流器12为双向PWM整流器，由IBGT及其驱动、散热、保护电路构成，在控制单元18的控制下可以实现交流输入到直流的整流和直流到交流的回馈，还可以实现功率变换单元的软启动以及整流器的故障保护(包括整流器过热、驱动故障、IGBT故障)。直流滤波器13由直流电感及电容构成LC滤波电路，实现直流滤波及储能。逆变器14由IGBT及其驱动、散热、保护电路构成，在控制单元18的控制下实现直流到交流的逆变，还可以实现逆变器14的故障保护(包括逆变器过热、驱动故障、IGBT故障)。滤波器15由交流电感和交流电容构成低通滤波器，实现逆变器14的输出滤波。功率变换单元故障不能正常输出时，短路开关16闭合，使得耦合变压器17的输入短路。耦合变压器17为单相干式变压器，实现功率变换单元与中压回路的耦合，将功率变换单元输出叠加到中压回路上，实现中压回路电压调节和滤波。控制单元18对三相10kV电压及各 次谐波含量进行采样，并通过调节功率变换单元的输出实现对三相10kV的电压调节和滤波，同时对功率变换单元各部分的工作状态进行监视和控制，实现功率变换单元各部分的协调工作及保护。
参见图4，旁路开关19，旁路接触器20及其中间的连接导线构成中压回路的旁路通道。维修开关23，耦合变压器22，输出开关21及其之间的连接导线构成中压回路主通道。贯通线净化电源正常工作时10kV电流通过主通道流动，故障或检修、维护时，10kV电流通过旁路通道流动。