提高牵引供电网电流正弦度的装置的制作方法

1.本技术属于电力电子领域，特别涉及轨道交通电力牵引交流传动系统中的提高牵引供电网电流正弦度的装置。


背景技术：

2.电力牵引交流传动系统主要包括牵引供电网、受电弓、牵引变压器、牵引变流器以及牵引电机，牵引变流器包含整流器和逆变器。目前列车使用的整流器通常为脉冲整流器，脉冲整流器的性能特点是可以实现能量的双向流动，实现单位功率因素运行，电流波形接近正弦波，直流侧电压稳定满足逆变器需求。脉冲整流器的拓扑包含电感，以及全控型开关器件，由开关器件开关状态的切换引起电感电流路径的切换，电感电流路径的切换引起电感在储存能量状态和释放能量状态之间的切换。储存能量状态时电感电流上升，释放能量状态时电感电流下降，电感电流上升和下降时，电感电流波形都是直线段。脉冲整流器电流波形由多个上升和下降的直线段组成，接近正弦波。即使使用多重化整流，牵引变压器的原边绕组电流波形还是由多段直线组成的。
3.虽然脉冲整流器电流波形接近正弦波，但还存在以下不足：
4.牵引供电网电流波形本质还是由多段直线组成的，牵引供电网电流畸变还明显存在。


技术实现要素：

5.本技术针对现有牵引供电网电流波形由多个直线段组成的不足，提供一种提高牵引供电网电流正弦度的装置，在脉冲整流器的基础上使牵引供电网电流的波形更加接近正弦波。所述提高牵引供电网电流正弦度的装置包括：
6.牵引变压器、电流传感器、至少一个脉冲整流器、至少一个脉冲整流控制器、电流补偿单元以及电流补偿控制器；
7.所述牵引变压器包括：
8.原边绕组，所述原边绕组的一端与牵引供电网连接，所述原边绕组的另一端通过所述电流传感器与接地装置连接；
9.至少一个第一副边绕组；以及
10.一个第二副边绕组；
11.每个第一副边绕组的两端连接至一个所述脉冲整流器；
12.每个所述脉冲整流器上连接有一个所述脉冲整流控制器；
13.所述电流补偿单元连接至所述第二副边绕组两端；
14.所述电流补偿控制器与所述电流补偿单元、所述电流传感器以及每个所述脉冲整流控制器分别连接。
15.在一实施例中，至少一个所述第一副边绕组的其中一端通过一电感连接至对应的脉冲整流器。
16.在一实施例中，所述电流补偿单元包括：
17.第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、一固定电阻以及一阻抗可调元器件；
18.其中，所述第一二极管、所述固定电阻、所述阻抗可调元器件以及所述第二二极管依次连接；所述第三二极管、所述固定电阻、所述阻抗可调元器件以及所述第四二极管依次连接；
19.所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的负极通过第一端子连接至所述第二副边绕组的一端；所述第三二极管的正极以及所述第四二极管的负极通过第二端子连接至所述第二副边绕组的另一端；
20.所述阻抗可调元器件用于调节所述电流补偿单元阻抗值，以调节所述第二副边绕组的电流。
21.在一实施例中，所述阻抗可调元器件与电流补偿控制器连接，用于根据所述电流补偿控制器的控制调节所述电流补偿单元阻抗值。
22.在一实施例中，所述阻抗可调元器件为半导体器件。
23.本技术还提供第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置，该装置包括：牵引变压器及至少一个电流补偿装置；
24.所述牵引变压器的原边绕组的一端与牵引供电网连接，所述原边绕组的另一端与接地装置连接；所述电流补偿装置包括：一电流传感器、一电感、一脉冲整流器、一脉冲整流控制器、一电流补偿单元以及一电流补偿控制器；所述电感与所述脉冲整流器串联后与所述电流补偿单元形成并联电路，该并联电路的一端通过所述电流传感器连接至所述牵引变压器的一副边绕组的一端，该并联电路的另一端连接至该副边绕组的另一端；
25.所述电流补偿控制器的第一端连接至所述电流补偿单元，第二端连接至所述电流传感器，第三端连接至所述脉冲整流控制器。
26.在一实施例中，所述电流补偿单元包括：
27.第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、一固定电阻以及一阻抗可调元器件；
28.其中，所述第一二极管、所述固定电阻、所述阻抗可调元器件以及所述第二二极管依次连接；所述第三二极管、所述固定电阻、所述阻抗可调元器件以及所述第四二极管依次连接；
29.所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的负极通过第一端子连接至牵引变压器的副边绕组的一端；所述第三二极管的正极以及所述第四二极管的负极通过第二端子连接至所述电流传感器与所述并联电路之间；
30.所述阻抗可调元器件用于调节所述电流补偿单元阻抗值，以调节所述副边绕组的电流。
31.在一实施例中，所述阻抗可调元器件与电流补偿控制器连接，用于根据所述电流补偿控制器的控制调节所述电流补偿单元阻抗值。
32.在一实施例中，所述阻抗可调元器件的阻抗连续可调。
33.在一实施例中，所述阻抗可调元器件为半导体器件。
34.与现有技术相比，本技术提供的提高牵引供电网电流正弦度的装置有效提高了牵
引供电网电流的正弦度，降低了电流畸变率，提高了牵引供电网电流性能以及牵引供电网的稳定性；同时有利于提高牵引供电网电量计费的经济性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为电力牵引交流传动系统的示意图。
37.图2为第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第一种电路结构图。
38.图3为电流补偿单元的电路结构图。
39.图4为第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第二种电路结构图。
40.图5为脉冲整流器4qc1的电流波形示意图。
41.图6为脉冲整流器4qc2的电流波形示意图。
42.图7为第一种装置牵引工况下的原边绕组的电流示意图。
43.图8为第一种装置再生制动工况下的原边绕组的电流示意图。
44.图9为第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置的电路结构图。
45.图10为第二种装置牵引工况下的副边绕组的电流示意图。
46.图11为第二种装置再生制动工况下的副边绕组的电流示意图。
47.附图标号：
48.l：牵引供电网
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pt：受电弓
49.tr：牵引变压器
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p：原边绕组
50.s1、s2、sx：副边绕组
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cs：电流传感器
51.g：接地装置
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z：轨道
52.4qc1、4qc2：脉冲整流器
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qt1、qt2：脉冲整流控制器
53.cp、cp1：电流补偿单元
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ctr、ctr1：电流补偿控制器
54.t1、t2：端子
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i1、i2：电感
55.d1、d2、d3、d4：二极管
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r：固定电阻
56.sd：阻抗可调元器件
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isr1、isr2：脉冲整流器的实际电流
57.ist1、ist2：脉冲整流器的预期电流
58.ipr：各脉冲整流器实际电流之和对应到原边绕组上的电流
59.ipe：原边绕组的目标电流
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ipcpr：补偿电流对应到原边绕组上的电流
60.ise1：副边绕组的目标电流
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icpr1：补偿电流
具体实施方式
61.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
62.图1为一种电力牵引交流传动系统的示意图。如图1所示，该电力牵引交流传动系统主要包括牵引供电网、受电弓、牵引变压器、牵引变流器以及牵引电机，牵引变流器通常包含整流器和逆变器。除牵引供电网外的其它部分都布置在列车上。牵引供电网提供的是单相正弦交流电，列车经受电弓从牵引供电网获取较高电压的交流电，经牵引变压器降为较低电压的交流电供给牵引变流器，牵引变流器进行交－直－交变换后驱动牵引电机，牵引电机经过齿轮箱带动车轮，实现列车的行走。交－直变换的过程称为整流，实现整流功能的装置称为整流器，整流器与牵引变压器的副边绕组连接；直－交变换的过程称为逆变，实现逆变功能的装置称为逆变器，逆变器与牵引电机连接。牵引工况时，牵引供电网是电源，列车是负载；再生制动工况时，则牵引供电网是负载，列车是电源。
63.无论是牵引工况还是再生制动工况，牵引供电网的电流性能都是重要的指标，电流性能影响牵引系统的性能，电流性能下降严重时甚至影响牵引供电网的安全运行。其中功率因素和电流畸变率是牵引供电网电流性能最基本的指标，通常要求牵引供电网的单位功率因素运行，并且电流畸变率小于设定值，实际上电流畸变率越小越好。牵引供电网电流正弦度越高，电流畸变率越小，电流性能越好。牵引供电网下所有列车的牵引变压器的原边绕组电流之和就是牵引供电网电流，整流器电流通过牵引变压器副边绕组耦合到牵引变压器原边绕组，因此整流器的电流性能直接影响牵引供电网的电流性能。此外，牵引供电网的电流性能还是影响电量计费的一个因素，通常是电流性能越好，电量计费越经济。
64.为了在脉冲整流器的基础上使牵引供电网电流的波形更加接近正弦波，本技术提供两种提高牵引供电网电流正弦度的装置。图2为本技术的第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第一种电路结构示意图。如图2所示，该第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置包括：
65.牵引变压器tr、电流传感器cs、脉冲整流器4qc1和4qc2、脉冲整流控制器qt1和qt2、电流补偿单元cp以及电流补偿控制器ctr；其中，脉冲整流器的数量为至少一个，本技术以包含两个脉冲整流器为例进行说明，实际应用中，可以包含比两个更多或更少的脉冲整流器，本技术不以此为限；脉冲整流控制器的数量也为至少一个，通常而言，脉冲整流控制器的数量与脉冲整流器的数量相同，因此本技术同样以包含两个脉冲整流控制器为例进行说明。实际应用中，可根据实际包含的脉冲整流器的数量调整脉冲整流控制器的数量，本技术不以此为限。
66.牵引变压器tr包括原边绕组p、第一副边绕组s1和s2以及一个第二副边绕组sx。原边绕组p的一端通过受电弓pt与牵引供电网l连接，原边绕组p的另一端通过电流传感器cs与接地装置g连接，接地装置g与轨道z连接。其中，第一副边绕组的数量为至少一个，本实施例中以包含两个第一副边绕组为例进行说明。实际应用中，可包含比两个更多或更少的第一副边绕组，本技术不以此为限。通常，第一副边绕组、脉冲整流器以及脉冲整流控制器的数量均相同，脉冲整流器以及脉冲整流控制器的数量可根据第一副边绕组的数量进行灵活调整。
67.该第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置中各元器件之间的连接关系为：每个第一副边绕组的两端连接至一个脉冲整流器；每个脉冲整流器上连接有一个脉冲整流控制器；电流补偿单元连接至第二副边绕组两端；电流补偿控制器与电流补偿单元、电流传感器以及每个脉冲整流控制器分别连接。
68.具体地，如图2所示，第一副边绕组s1与脉冲整流器4qc1连接，第一副边绕组s2与脉冲整流器4qc2连接；脉冲整流器4qc1还与脉冲整流控制器qt1连接，脉冲整流器4qc2还与脉冲整流控制器qt2连接；第二副边绕组sx的一端与电流补偿单元cp的第一端子t1连接，第二副边绕组sx的另一端与电流补偿单元cp的第二端子t2连接；电流补偿控制器ctr与电流补偿单元cp、电流传感器cs、脉冲整流控制器qt1、脉冲整流控制器qt2分别连接。
69.上述第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置中的电流补偿单元用于调节第二副边电阻sx上的电流。本技术在此给出电路补偿单元的一种可能的结构。如图3所示，该电流补偿单元包括：
70.第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、一固定电阻r以及一阻抗可调元器件sd；
71.其中，第一二极管d1、固定电阻r、阻抗可调元器件sd以及第二二极管d2依次连接；第三二极管d3、固定电阻r、阻抗可调元器件sd以及第四二极管d4依次连接；
72.第一二极管d1的正极以及第二二极管d2的负极通过第一端子t1连接至第二副边绕组sx的一端；第三二极管d3的正极以及第四二极管d4的负极通过第二端子t2连接至第二副边绕组sx的另一端。同时，阻抗可调元器件sd还连接至电流补偿控制器ctr。
73.该电流补偿单元的工作原理为：第一端子t1和第二端子t2是电流补偿单元cp的主电路接口，当第一端子t1和第二端子t2之间施加有电压时，电流补偿控制器ctr通过控制阻抗可调元器件sd的阻抗增大即可减小通过电流补偿单元cp的电流，电流补偿控制器ctr通过控制阻抗可调元器件sd的阻抗减小即可增大通过电流补偿单元cp的电流，通过电流补偿单元cp的电流即为通过第二副边绕组sx的电流。
74.由于通过电流补偿单元cp的电流由阻抗可调元器件sd的阻抗决定，因此当该阻抗可调元器件sd的阻抗可连续变化时，可实现对通过电流补偿单元cp的电流更精准的调节。本技术采用的阻抗可调元器件sd为具备连续可变阻抗特性的半导体器件。
75.图2中的脉冲整流器的电感由牵引变压器tr的漏感实现。一实施例中，脉冲整流器的电感也可以由单独的电感器件来实现，电感电流即是脉冲整流器的电流。因此，本技术还提供了第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第二种电路结构图。
76.如图4所示，在第一种装置的第二种电路结构中，第一副边绕组s1的一端通过电感i1与脉冲整流器4qc1连接，第一副边绕组s2的一端通过电感i2与脉冲整流器4qc2连接。通常情况下，由于电感的数量等于脉冲整流器的数量，而本实施例中以包含两个脉冲整流器为例进行说明，因此本实施例同样也包含两个电感。实际应用中，可根据脉冲整流器的数量灵活调整电感的数量。
77.除上述的电感器件外，第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第二种电路结构中包含电流补偿单元的元器件在内的所有元器件的结构以及各元器件之间的连接关系均与第一种装置的第一种电路结构相同，此处不再赘述。
78.将上述第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第一种电路结构以及第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置的第二种电路结构应用于电力牵引交流传动系统中时，每个与脉冲整流器连接的副边绕组的电流波形接近正弦波，但所有副边绕组的电流之和为正弦波，即牵引变压器原边绕组的电流为正弦波。
79.使用上述第一种装置调节补偿电流时，首先，由电流补偿控制器从各脉冲整流控
制器分别获取对应的脉冲整流器的预期电流及实际电流。
80.图5为脉冲整流器4qc1的电流波形示意图。请同时参见图2、图4和图5，脉冲整流控制器qt1控制脉冲整流器4qc1，使脉冲整流器4qc1的预期电流ist1为正弦波，而脉冲整流器4qc1的实际电流isr1由多段直线组成(参见图5)。其中，脉冲整流器4qc1以单位功率因素运行。
81.图6为脉冲整流器4qc2的电流波形示意图。请同时参见图2、图4和图6，脉冲整流控制器qt2控制脉冲整流器4qc2，使脉冲整流器4qc2的预期电流ist2为正弦波，而脉冲整流器4qc2的实际电流isr2由多段直线组成(参见图6)。其中，脉冲整流器4qc2以单位功率因素运行。
82.获取到对应的脉冲整流器的预期电流及实际电流后，电流补偿控制器再根据各脉冲整流器的预期电流得到牵引变压器的原边绕组的目标电流。
83.具体地，电流补偿控制器将各脉冲整流器的预期电流代入预设的原边电流计算公式中，原边电流计算公式为
84.原边绕组的目标电流＝k
×
各脉冲整流器的预期电流之和/n
85.其中，n为牵引变压器的原副边变比；当处于牵引工况时，k为使原边绕组的目标电流不小于各脉冲整流器的实际电流之和对应到原边绕组上的电流的常数；当处于再生制动工况时，k为使原边绕组的目标电流不大于各脉冲整流器的实际电流之和对应到原边绕组上的电流的常数。
86.例如，请同时参见图2、图4、图5、图6、图7和图8，脉冲整流器4qc1的实际电流isr1和脉冲整流器4qc2的实际电流isr2相加，然后根据牵引变压器tr的原副边变比n计算得到各脉冲整流器的实际电流之和对应到原边绕组上的电流ipr(参见图7和图8)：
87.ipr＝(isr1+isr2)/n
88.脉冲整流器4qc1的预期电流ist1和脉冲整流器4qc2的预期电流ist2相加，然后根据牵引变压器tr的原副边变比n以及系数k计算得到原边绕组的目标电流ipe，目标电流ipe为正弦波(参见图7和图8)：
89.ipe＝k
×
(ist1+ist2)/n
90.牵引工况时，系数k使得原边绕组的目标电流ipe不小于所有脉冲整流器的实际电流之和对应到原边绕组上的电流，即：ipe≥ipr，如图7所示；
91.再生制动工况时，系数k使得原边绕组的目标电流ipe不大于所有脉冲整流器的实际电流之和对应到原边绕组上的电流，即：ipe≤ipr，如图8所示。
92.然后，电流补偿控制器再从电流传感器获取原边绕组的当前实际电流。
93.参见图2和图4，电流传感器cs的两端分别连接牵引变压器tr的原边绕组p和接地装置g，通过电流传感器cs的电流即为通过原边绕组p的电流。因此，电流传感器cs可实时反馈原边绕组p的当前实际电流至电流补偿控制器ctr。
94.最后，电流补偿控制器判断原边绕组的当前实际电流与原边绕组的目标电流是否相等。当原边绕组的当前实际电流与原边绕组的目标电流不相等时，电流补偿控制器调节电流补偿单元产生的补偿电流，直至原边绕组的当前实际电流等于或最接近原边绕组的目标电流。
95.具体地，当处于牵引工况时，电流补偿控制器根据预设的第一电流补偿公式调节
电流补偿单元产生的补偿电流；第一电流补偿公式为：
96.原边绕组的当前实际电流＝(各脉冲整流器的实际电流之和+补偿电流)/n
97.其中，n为牵引变压器的原副边变比；
98.当原边绕组的当前实际电流小于原边绕组的目标电流时，增大补偿电流；当原边绕组的当前实际电流大于原边绕组的目标电流时，减小补偿电流。
99.当处于再生制动工况时，电流补偿控制器根据预设的第二电流补偿公式调节电流补偿单元产生的补偿电流；第二电流补偿公式为：
100.原边绕组的当前实际电流＝(各脉冲整流器的实际电流之和
‑
补偿电流)/n
101.其中，n为牵引变压器的原副边变比；
102.当原边绕组的当前实际电流小于原边绕组的目标电流时，减小补偿电流；当原边绕组的当前实际电流大于原边绕组的目标电流时，增大补偿电流。
103.例如，请同时参见图2、图4、图5、图6、图7和图8，电流传感器cs的反馈量(后续统一用ipf表示)为牵引变压器tr原边绕组p的实际电流，电流补偿控制器ctr控制电流补偿单元cp产生的补偿电流为icpr(图中未示出)，电流补偿单元cp的补偿电流icpr对应到原边绕组上的电流为ipcpr(参见图7和图8)，补偿后，电流传感器cs的反馈量ipf等于或最接近原边绕组p的目标电流ipe，控制依据为：
104.牵引工况时，ipf＝(isr1+isr2+icpr)/n。当电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf(图中未示出)小于原边绕组p的目标电流ipe时，增大电流补偿单元cp的补偿电流icpr(图中未示出)，从而使电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf增大，直到电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf等于原边绕组p的目标电流ipe或者电流补偿单元cp的补偿电流icpr不能再增大(此处相当于原边绕组p的实际电流ipf已达到最接近其目标电流ipe的程度)；当电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf大于原边绕组p的目标电流ipe时，减小电流补偿单元cp的补偿电流icpr，从而使电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf减小，直到电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf等于原边绕组的目标电流ipe或者电流补偿单元cp的补偿电流icpr不能再减小(此处相当于原边绕组p的实际电流ipf已达到最接近其目标电流ipe的程度)；当电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf等于原边绕组p的目标电流ipe时，保持电流补偿单元cp的补偿电流icpr不变。
105.再生制动工况时，ipf＝(isr1+isr2
‑
icpr)/n。当电流传感器cs反馈的原边绕p组的实际电流ipf(图中未示出)小于原边绕组p的目标电流ipe时，减小电流补偿单元cp的补偿电流icpr(图中未示出)，从而使电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf增大，直到电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf等于原边绕组p的目标电流ipe或者电流补偿单元cp的补偿电流icpr不能再减小(此处相当于原边绕组p的实际电流ipf已达到最接近其目标电流ipe的程度)；当电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf大于原边绕组p的目标电流ipe时，增大电流补偿单元cp的补偿电流icpr，从而使电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf减小，直到电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf等于原边绕组的目标电流ipe或者电流补偿单元cp的补偿电流icpr不能再增大(此处相当于原边绕组p的实际电流ipf已达到最接近其目标电流ipe的程度)；当电流传感器cs反馈的原边绕组p的实际电流ipf等于原边绕组p的目标电流ipe时，保持电流补偿单元cp的补偿电流icpr不变。
106.牵引变压器tr原边绕组p的目标电流ipe为正弦波，所以当电流传感器cs反馈的原边绕组的实际电流ipf等于目标电流ipe时，牵引变压器原边绕组实际电流波形就为正弦波，相比脉冲整流器由多段直线组成的电流波形，本装置的应用提高了原边绕组电流的正弦度。当牵引供电网下所有牵引变压器的原边绕组的电流波形都为正弦波，且所有脉冲整流器都是单位功率因素运行时，牵引供电网的电流波形就为正弦波。
107.与现有技术相比，本技术提供的提高牵引供电网电流正弦度的装置，有效提高了牵引供电网电流的正弦度，降低了电流畸变率，提高了牵引供电网电流性能以及牵引供电网的稳定性；同时有利于提高牵引供电网电量计费的经济性。
108.在另一具体实施方式中，本技术还提供第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置。如图9所示，该第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置包括牵引变压器tr及至少一个电流补偿装置；每个电流补偿装置分别与牵引变压器tr的一个副边绕组连接。通常情况下，电流补偿装置的数量与牵引变压器tr包含的副边绕组的数量相同。本技术以包含一个副边绕组和一个电流补偿装置为例进行说明。实际应用中，可以包含比一个更多的副边绕组和电流补偿装置。
109.牵引变压器tr的原边绕组p的一端通过受电弓pt与牵引供电网l连接，原边绕组p的另一端与接地装置g连接，接地装置g与轨道z连接。
110.对于每个副边绕组和电流补偿装置对而言，每个电流补偿装置均包括：一电流传感器cs1、一电感i1、一脉冲整流器4qc1、一脉冲整流控制器qt1、一电流补偿单元cp1以及一电流补偿控制器ctr1；电感i1与脉冲整流器4qc1串联后，再与电流补偿单元cp1并联以形成并联电路，该并联电路的一端通过电流传感器cs1连接至牵引变压器tr的副边绕组s1的一端，该并联电路的另一端连接至该副边绕组s1的另一端；
111.电流补偿控制器ctr1的第一端连接至电流补偿单元cp1，电流补偿控制器ctr1的第二端连接至电流传感器cs1，流补偿控制器ctr1的第三端连接至脉冲整流控制器qt1。
112.第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置中包含的电流补偿单元cp1的结构和电流补偿原理均与第一种提高牵引供电网电流正弦度的装置中包含的电流补偿单元cp一致，因此，电流补偿单元cp1可参照图3以及本说明书之前的相关描述，此处不再赘述。不同之处仅在于电流补偿单元cp1与其他元器件的连接关系为(具体参见图3和图9)：第一二极管d1的正极以及第二二极管d2的负极通过第一端子t1连接至牵引变压器tr的副边绕组s1的一端；第三二极管d3的正极以及第四二极管d4的负极通过第二端子t2连接至电流传感器cs1与并联电路之间。
113.将上述第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置应用于电力牵引交流传动系统中时，每个与脉冲整流器连接的副边绕组的电流波形都是正弦波，且牵引变压器原边绕组的电流也为正弦波。
114.使用上述第二种装置调节补偿电流时，首先，由电流补偿控制器从脉冲整流控制器获取对应的脉冲整流器的预期电流及实际电流。
115.具体地，可参见图5，脉冲整流控制器qt1控制脉冲整流器4qc1，使脉冲整流器4qc1的预期电流ist1为正弦波，而脉冲整流器4qc1的实际电流isr1由多段直线组成。脉冲整流器4qc1单位功率因素运行。
116.获取到对应的脉冲整流器的预期电流及实际电流后，电流补偿控制器再根据脉冲
整流器的预期电流得到副边绕组的目标电流。
117.具体地，电流补偿控制器ctr1将脉冲整流器的预期电流代入预设的副边电流计算公式
118.副边绕组的目标电流＝k
×
脉冲整流器的预期电流
119.其中，当处于牵引工况时，k为使副边绕组的目标电流不小于脉冲整流器的实际电流的常数；当处于再生制动工况时，k为使副边绕组的目标电流不大于脉冲整流器的实际电流的常数。
120.例如，请同时参见图5、图9、图10和图11，脉冲整流器4qc1的预期电流ist1经系数k计算后得到副边绕组s1的目标电流ise1，目标电流ise1为正弦波：
121.ise1＝k
×
ist1
122.牵引工况时，系数k使得副边绕组s1的目标电流ise1不小于脉冲整流器4qc1的实际电流isr1，即：ise1≥isr1，如图10所示；
123.再生制动工况时，系数k使得副边绕组s1的目标电流ise1不大于脉冲整流器4qc1的实际电流isr1，即：ise1≤isr1，如图11所示。
124.然后，电流补偿控制器从电流传感器获取副边绕组的实际电流。
125.参见图9，电流传感器cs1的两端分别连接牵引变压器tr的副边绕组s1和并联电路的一端，通过电流传感器cs1的电流即为通过副边绕组s1的电流。因此，电流传感器cs可实时反馈副边绕组s1的实际电流至电流补偿控制器ctr1。
126.最后，电流补偿控制器判断副边绕组的实际电流与副边绕组的目标电流是否相等。当副边绕组的实际电流与副边绕组的目标电流不相等时，电流补偿控制器调节电流补偿单元产生的补偿电流，直至副边绕组的实际电流等于或最接近副边绕组的目标电流。
127.具体地，当处于牵引工况时，电流补偿控制器根据预设的第三电流补偿公式调节电流补偿单元产生的补偿电流；第三电流补偿公式为：
128.副边绕组的实际电流＝(脉冲整流器的实际电流+补偿电流)
129.当副边绕组的实际电流小于副边绕组的目标电流时，增大补偿电流；
130.当副边绕组的实际电流大于副边绕组的目标电流时，减小补偿电流。
131.当处于再生制动工况时，电流补偿控制器根据预设的第四电流补偿公式调节电流补偿单元产生的补偿电流；第四电流补偿公式为：
132.副边绕组的实际电流＝(脉冲整流器的实际电流
‑
补偿电流)
133.当副边绕组的实际电流小于副边绕组的目标电流时，减小补偿电流；
134.当副边绕组的实际电流大于副边绕组的目标电流时，增大补偿电流。
135.例如，请同时参见图5、图9、图10和图11，电流传感器cs1的反馈量(后续统一用isf1表示)为牵引变压器副边绕组s1的实际电流，电流补偿控制器ctr1控制电流补偿单元cp1产生补偿电流icpr1(参见图10和图11)，补偿后，电流传感器cs1的反馈量isf1等于或最接近副边绕组s1的目标电流ise1，控制依据为：
136.牵引工况时，isf1＝isr1+icpr1。当电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1(图中未示出)小于副边绕组s1的目标电流ise1时，增大电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1(参见图10)，从而使电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1增大，直到电流传感器cs反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于副边绕组s1的目标电流ise1或者电流
补偿单元cp1的补偿电流icpr1不能再增大；当电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1大于副边绕组s1的目标电流ise1时，减小电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1，从而使电流传感器cs1的反馈量isf1减小，直到电流传感器cs反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于副边绕组s1的目标电流ise1或者电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1不能再减小；当电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于副边绕组s1的目标电流ise1时，保持电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1不变。
137.再生制动工况时，isf1＝isr1
‑
icpr1。当电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1(图中未示出)小于副边绕组s1的目标电流ise1时，减小电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1(参见图11)，从而使电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1增大，直到电流传感器cs反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于副边绕组s1的目标电流ise1或者电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1不能再减小；当电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1大于副边绕组s1的目标电流ise1时，增大电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1，从而使电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1减小，直到电流传感器cs反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于副边绕组s1的目标电流ise1或者电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1不能再增大；当电流传感器cs1反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于副边绕组s1的目标电流ise1，保持电流补偿单元cp1的补偿电流icpr1不变。
138.牵引变压器tr的副边绕组s1的目标电流ise1为正弦波，所以当电流传感器cs反馈的副边绕组s1的实际电流isf1等于目标电流ise1时，牵引变压器副边绕组s1的实际电流波形就为正弦波，相比脉冲整流器由多段直线组成的电流波形，本装置的应用提高了正弦度。当牵引变压器的所有副边绕组的电流都为正弦波时，牵引变压器原边绕组的电流就为正弦波；当牵引供电网下所有牵引变压器的原边绕组的电流都为正弦波，且所有脉冲整流器都是单位功率因素运行时，牵引供电网的电流波形就为正弦波。
139.与现有技术相比，本技术提供的第二种提高牵引供电网电流正弦度的装置，同样有效提高了牵引供电网电流的正弦度，降低了电流畸变率，提高了牵引供电网电流性能以及牵引供电网的稳定性；同时有利于提高牵引供电网电量计费的经济性。
140.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
141.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。