CN101428570A - 基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式，涉及一种牵引供电方式。综合补偿装置(1)的第一交流侧出线端(x1)经由第一交流电抗器(11)接入牵引网接触线(7)和牵引变压器(6)的连接点(a)，第二交流侧出线端(x2)接入钢轨(8)和引变压器(6)的连接点(b)；第三交流侧出线端(x3)经由第二交流电抗器(12)和第四交流侧出线端(x4)一起接入牵引变压器(6)副边的第二绕组(cd)，本发明能够以补偿形式实现同相供电，解决了由于使用工频变压器带来的体积、成本增加及效率降低问题。

Description

基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式
技术领域
本发明涉及一种牵引供电方式，特别是涉及一种无需工频变压器耦合的牵引网高压综合补偿装置实现同相供电的直接挂网方式。
背景技术
电力机车作为大容量单相非线性负荷，通过牵引变压器接入三相对称的电力系统时，通常会向其中注入大量的负序电流、谐波电流和无功分量，影响供电系统的电能质量。中国牵引供电系统为异相供电模式，所普遍采用的相序轮换技术和采用平衡变压器技术仅能在一定范围内改善负序电流的影响，由于牵引负载在空间和时间分布上的随机性，它们所能产生的效果是有限的，而且有时还会对系统的性能产生消极的影响。此外，异相供电模式所固有电分相环节是其薄弱环节，并对高速重载运行有极大的约束作用。采用同相供电模式可以避免或减少牵引网电分相环节，进而解决由于电分相带来的一系列问题，大大提高列车的运能，但同相供电方案的不足在于容易引起负序电流，造成的不平衡问题更为严重，另外在高压领域的应用中，由于受到器件耐压和容量等级的限制，常用的方式是通过工频变压器接入高压电网以匹配电压等级，笨重的工频变压器大大增加了电力电子变换装置的成本、体积，并且限制了系统的效率，难以在牵引供电系统中进行推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：解决现有的牵引供电系统存在的由于使用工频变压器带来的体积、成本增加及效率降低问题，提供一种基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式。
本发明的技术方案如下：
一种基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式，综合补偿装置的第一交流侧出线端经由第一交流电抗器接入牵引变压器副边的第一绕组和牵引网接触线的连接点，第二交流侧出线端接入牵引变压器副边的第一绕组和钢轨的连接点；第三交流侧出线端经由第二交流电抗器与牵引变压器副边的第二绕组的一个端口连接，第四交流侧出线端与牵引变压器副边的第二绕组的另一个端口连接。本发明能够以补偿形式实现同相供电。
本发明的有益效果：
本发明解决了牵引供电高压综合补偿装置实现同相供电的直接挂网问题，通过交流电抗器与牵引供电网直接相连，省去了笨重的工频变压器，结合专利申请200810226792.9中提出的牵引供电高压综合补偿装置，利用低压功率器件实现高压大功率输入、输出，具有占地面积小，损耗小、成本低的优点。
本发明提出的直接挂网方式适用于V型接线、斯科特接线、阻抗匹配平衡接线等多种牵引变压器，能够以补偿形式实现同相牵引供电。本发明的高压综合补偿装置能够单独应用于牵引变电所，或者和无源滤波器组成混合补偿系统使用。
附图说明
图1为专利申请200810226792.9中提出的牵引供电直挂式高压综合补偿装置的示意图。
图2为基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式的示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步说明：
本发明述及的综合补偿装置是专利申请号200810226792.9，名称“牵引供电直挂式高压综合补偿装置”中提出的高压综合补偿装置。
图1是专利申请200810226792.9中提出的牵引供电直挂式高压综合补偿装置的示意图。包括2个K级级联桥臂、2K个储能电容、K个隔离型双向直流变换器2；隔离型双向直流变换器2由整流侧电压变换器3和逆变侧电压变换器4通过高频隔离变压器5连接构成；K个整流侧电压变换器3的直流出线端依次通过储能电容CA1、CA2……CAK和左侧K级级联桥臂1-1的功率单元A1、A2……AK并联，同时左侧K级级联桥臂1-1的功率单元A1、A2……AK的交流侧输入、输出端依次串联连接。
K个逆变侧电压变换器4的直流出线端依次通过储能电容CB1、CB2……CBk和右侧K级级联桥臂1-2的功率单元B1、B2……BK并联，同时右侧K级级联桥臂1-2的功率单元B1、B2……BK的交流侧输入、输出端依次串联连接；K级级联桥臂的交流出线端x1、x2构成第一交流接口；K级级联桥臂的交流出线端x3、x4构成第二交流接口。
所述的功率单元A1、A2……AK和B1、B2……BK均为二电平、三电平或多电平结构的单相电压源型逆变器中的任意一种或几种的组合。
所述的隔离型双向直流变换器2均为隔离型双全桥双向直流变换器、隔离型双半桥双向直流变换器，或者具有软开关功能的隔离型双向直流变换器等中的任意一种。
所述的级数K为1～100的正整数，K值的确定主要根据本装置的工作电压与所选用开关器件的耐压水平以及冗余性设计之间的配合来决定。
图2是基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式的示意图，综合补偿装置1的第一交流侧出线端x1经由第一交流电抗器11接入牵引变压器6副边的第一绕组和牵引网接触线7的连接点a，第二交流侧出线端x2接入牵引变压器6副边的第一绕组和钢轨8的连接点b；第三交流侧出线端x3经由第二交流电抗器12与牵引变压器6副边的第二绕组的一个端口c连接，第四交流侧出线端x4与牵引变压器6副边的第二绕组的另一个端口d连接。
本实施例中，第一交流侧出线端x1和第二交流侧出线端x2作为整流侧的出线端，第三交流侧出线端x3和第四交流侧出线端x4作为逆变侧的出线端。有功功率只是固定的从整流侧向逆变侧流动，整流侧的储能电容电压将上升，逆变侧的储能电容电压将下降，然后通过隔离型双向变换器2实现能量在两个端口之间进行交换，即能量从整流侧的储能电容流向逆变侧的储能电容，以此保证储能电容上能量的平衡，最终使得牵引变压器6的两个副边绕组仅流过与各自电压同相位的、幅值相同的基波电流，就实现了牵引变压器6高压侧三相电流的平衡。
本实施例中的牵引变压器6采用V型接线、Scott型接线、阻抗匹配平衡型接线等多种牵引变压器中的一种。

Claims (1)

1.一种基于高压综合补偿装置实现同相牵引供电的直接挂网方式，其特征在于，综合补偿装置(1)的第一交流侧出线端(x1)经由第一交流电抗器(11)接入牵引变压器(6)副边的第一绕组和牵引网接触线(7)的连接点(a)，第二交流侧出线端(x2)接入牵引变压器(6)副边的第一绕组和钢轨(8)的连接点(b)；第三交流侧出线端(x3)经由第二交流电抗器(12)与牵引变压器(6)副边的第二绕组的一个端口(c)连接，第四交流侧出线端(x4)与牵引变压器(6)副边的第二绕组的另一个端口(d)连接。
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