CN102938563A - 一种电气化铁路电能质量综合治理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气化铁路电能质量综合治理装置，该装置包括铁路功率调节器和晶闸管控制滤波器。铁路功率调节器和晶闸管控制滤波器安装在单相多绕组变压器的副边。铁路功率调节器包括两个以上共用直流侧电容形成背靠背结构形式相互并联的变流器，变流器的交流输出端通过连接电抗器和单相多绕组变压器连接至M相和T相供电座。两个单相多绕组变压器副边的一个绕组安装有两组以上相互并联的晶闸管控制滤波器，晶闸管控制滤波器包括两组以上相互并联的滤波支路，滤波支路包括相互串联的反并联晶闸管阀组、电容器和电抗器。本发明能够有效地实现电气化铁路负序、谐波和无功的综合治理，并适当降低有源容量，达到改善治理效果和降低成本的目的。

Description

一种电气化铁路电能质量综合治理装置

技术领域

本发明涉及一种电能质量治理装置，具体涉及一种应用于电气化铁路牵引供电系统的基于SCOTT（斯科特）变压器供电的电气化铁路电能质量综合治理装置。背景技术

近年来我国电气化铁路发展十分迅速，具有运载能力强、行车速度快、节约能源高、环境污染小等优点，为国民经济的快速发展起到了举足轻重的作用。然而由于电力机车为大功率单相负荷，具有非线性、不对称性和波动性等特点，在运行过程中产生大量的负序、无功和谐波电流注入电网，使电网电压波动畸变、三相不平衡、功率因数低等问题。对电力系统的安全、稳定和经济运行带来严重的影响。

为减少电气化铁路对电网电能质量的影响，目前国内外采用了多种方式来进行解决。在现有技术当中与本专利申请相关的内容主要有以下文献：

文献一为清华大学于2003年11月28日申请，并于2004年11月10日公开，公开号为CN1545183A的中国发明专利申请《牵引变电所电能质量控制器》。该发明由一台三相变流器和一台斯科特（SCOTT）变压器构成，牵引变压器输出的两个正交单相电源与SCOTT变压器的两个单相输出端相连接，三相变流器与SCOTT变压器的三相输出端相串联，其电能三相变流器是一个直流母线上并联有电容的逆变器。该系统包含的斯科特（SCOTT）变压器仅作为隔离变压器连接三相变流器至牵引变电所形成的两相电路中，其不足之处在于：输出端一相接地的三相逆变器，可认为是一个不平衡的三相负载，会引起逆变器输出电压的基波畸变；三相逆变器要实现有功功率的一相到另一相的转移比较困难。

文献二为东南大学于2010年09月06日申请，并于2010年12月15日公布，公布号为CN101917011A的中国发明专利申请《用于电铁牵引供电系统的电能质量综合控制方法及装置》。该发明包括由一个3次滤波器和一个二阶高通滤波器构成的无源滤波器和一组带储能电池组的电压源型变流装置。该专利的缺点是装置均由不可调的电容和电感组成，发出的无功是一常量，因此无法对牵引负荷进行动态补偿，易形成过补偿或欠补偿，反而使得牵引变电所功率因数降低，恶化牵引网的运行电压。

文献三为江苏省电力试验研究院有限公司于2011年03月21日申请，并于2011年07月06日公布，公布号为CN102118027A的中国发明专利申请《电气化铁路的电能质量控制补偿装置》。该发明包括一个由二阶高通滤波器构成的无源滤波器和一组电压源型变流装置。该方案虽可以补偿电铁供电系统功率因数，并有效控制谐波、三相不平衡等电能质量问题。但是它把牵引变电所的两个供电臂分开对待，忽略了两供电臂之间的相互影响，如使用动态响应很快的有源设备，有可能会使系统不稳定，不易使两臂达到负载平衡状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气化铁路电能质量综合治理装置，该装置能够有效实现电气化铁路负序、谐波和无功的综合治理，适当降低有源容量，达到改善治理效果和降低成本的目的。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种电气化铁路电能质量综合治理装置的技术实现方案，一种电气化铁路电能质量综合治理装置，包括：铁路功率调节器和晶闸管控制滤波器。铁路功率调节器和晶闸管控制滤波器均安装在单相多绕组变压器的副边。铁路功率调节器包括两个以上共用直流侧电容形成背靠背结构形式的相互并联的变流器，两个变流器的交流输出端均通过连接电抗器和单相多绕组变压器连接至M相供电座和T相供电座。两个单相多绕组变压器副边的一个绕组分别安装有两组以上相互并联的晶闸管控制滤波器，晶闸管控制滤波器包括两组以上相互并联的滤波支路，滤波支路包括相互串联的反并联晶闸管阀组、电容器和电抗器。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，通过相应的检测和控制，在M相供电臂和T相供电臂分别产生电流和分别与M相负载电流

和T相负载电流

相加后得到电流和

使得I_M=I_T，I_M和I_T分别为和

的模，电流

和

的相位与M相供电座和T相供电座的电压相位保持一致，以消除负序。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，在M相供电座和T相供电座中，其中一个为重载座，另一个为轻载座。铁路功率调节器将M相负载和T相负载的有功电流差值的一半从重载座转移至轻载座。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，晶闸管控制滤波器根据各自供电臂的负载感性无功功率电流大小，通过投入不同组合的滤波支路提供相应的容性无功电流，从而补偿负载产生的感性无功电流。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，晶闸管控制滤波器设置成3次滤波支路，滤除负载产生的大部分谐波。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，铁路功率调节器的变流器的最大输出电流为I_pmax/n根据以下公式进行计算：

$K_I=\frac{{|I}_{-}|}{{|I}_{+}|}=\frac{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_B+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_B+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}\×100\%$

ε为电力系统电压不平衡度的最大允许值，三相不平衡度K_I=ε，n为变流器的个数，α=e^j120°，I^pTmax为铁路功率调节器的最大转移电流，I₊为电力系统正序电流，I_-为电力系统负序电流，

和分别为电力系统三相电流。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，晶闸管控制滤波器的滤波支路的数量由最大无功电流和单条滤波支路的最大允许电流来确定。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，晶闸管控制滤波器的滤波支路的数量设置为3～4条。

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，变流器采用独立控制方式，通过检测计算，控制铁路功率调节器输出电流与电压的相角差，将需补偿的有功分量分配到M相供电座和T相供电座的每个变流器作为补偿参考电流

和将直流侧电压跟踪误差经PI（ProportionalIntegral，比例积分）控制器输出量分别转化为M相供电座和T相供电座有功电流叠加到参考指令

和

中，得到考虑直流侧电压控制在内的参考指令

和

作为本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置技术方案的进一步改进，晶闸管控制滤波器的补偿根据M相供电座和T相供电座的无功电流大小进行投切，晶闸管控制滤波器采用有级补偿方式，在不同情况下投入不同的滤波支路支路数。

通过实施上述本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置的技术方案，具有以下技术效果：

（1）本发明中的铁路功率调节器能够对电气化铁路的负序、谐波和无功进行综合补偿，同时利用低成本的晶闸管控制滤波器实现两供电臂的无功调节，可替代铁路功率调节器补偿大部分无功容量，有效减少了铁路功率调节器容量，降低了综合治理装置的成本；

（2）本发明中的铁路功率调节器在补偿两供电臂谐波与无功的同时，调节两个供电臂中的有功电流，使两个供电座之间的有功功率达到平衡状态；

（3）本发明中的晶闸管控制滤波器可有效滤除三次谐波电流和部分高次谐波，提高了谐波抑制效果；

（4）本发明中的晶闸管控制滤波器可在铁路功率调节器补偿负序的基础上，进一步改善负序补偿效果和实现负序完全补偿；

（5）本发明铁路功率调节器采取滞环比较闭环控制策略，使综合治理装置具有快速的电流跟踪能力，完成负序与谐波补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1是本发明电气化铁路电能质量综合治理装置一种具体实施方式的系统结构框图；

图2是本发明电气化铁路电能质量综合治理装置一种具体实施方式的负序补偿原理图；

图3是本发明电气化铁路电能质量综合治理装置一种具体实施方式铁路功率调节器的控制原理框图；

图中：1-铁路功率调节器，2-晶闸管控制滤波器，3-变流器，4-滤波支路，5-单相多绕组变压器，6-连接电抗器，7-直流侧电容，8-M相供电座，9-T相供电座，10-M相负载，11-T相负载。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图3所示，给出了本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

基于SCOTT变压器的牵引供电系统特点，如附图1所示给出了一种电气化铁路电能质量综合治理装置的具体实施方式。该装置包括：铁路功率调节器1（Railway Static Power Conditioner，RPC）和晶闸管控制滤波器2（ThyristorControlled Filter，TCF），及其控制系统。铁路功率调节器1和晶闸管控制滤波器2均安装在单相多绕组变压器5的副边。单相多绕组变压器5的原边只有一个绕组，副边有多个绕组。其中，铁路功率调节器1包括两个以上共用直流侧电容7形成背靠背结构形式的相互并联的变流器3，直流侧电容7为两个变流器3提供稳定直流电压。两个变流器3的交流输出端均通过连接电抗器6和单相多绕组变压器5连接至SCOTT变压器的M相供电座8和T相供电座9。铁路功率调节器1的两个变流器3可控制为受控电流源，能够实现两臂间有功功率的双向流动，并且能进行谐波抑制和无功补偿。两个单相多绕组变压器5副边的一个绕组分别安装有两组以上相互并联的晶闸管控制滤波器2，每组晶闸管控制滤波器2支路完全相同。多组参数相同的铁路功率调节器1支路通过单相多绕组变压器5副边的一个绕组连接到SCOTT变压器的M相供电座8和T相供电座9。晶闸管控制滤波器2由晶闸管电子开关控制其投切，相当于一个投切开关，保证了投切迅速，具有无冲击且本身不产生谐波等优点。在提供容性无功的同时滤除机车产生的谐波电流。晶闸管控制滤波器2包括两组以上相互并联的滤波支路4，滤波支路4包括相互串联的反并联晶闸管阀组、电容器C和电抗器L。M相负载10和T相负载11一般为机车。

铁路功率调节器1和晶闸管控制滤波器2并联连接在单相多绕组变压器5的副边绕组上，其中铁路功率调节器1支路分别对其所在供电臂的无功功率进行大部分补偿和滤除谐波，晶闸管控制滤波器2只需要平衡SCOTT变压器M相供电座8和T相供电座9之间的有功功率，综合治理装置可以达到理想的负序、无功和谐波综合治理效果，从而有效降低了有源装置铁路功率调节器1的容量，降低了成本。

本发明一种电气化铁路电能质量综合治理装置的工作原理为：通过相应的检测和控制，在M相供电臂和T相供电臂分别产生电流

和

分别与M相负载电流

和T相负载电流相加后得到电流

和

使得I_M=I_T，I_M和I_T分别为

和

的模，电流

和

的相位与M相供电座8和T相供电座9的电压相位保持一致，以消除负序。本发明电气化铁路电能质量综合治理装置通过检测和控制，在两供电臂产生相位超前的电流，通过与两供电臂原负荷电流相加，使得M相供电座8和T相供电座9的电流有效值和功率因数角相等，从而可消除负序，功率因数达到1。其中，

和

分别为M相供电座8和T相供电座9晶闸管控制滤波器2的补偿电流，和分别为M相供电座8和T相供电座9第n个变流器3的补偿电流。

如附图2所示为，本发明电气化铁路电能质量综合治理装置一种具体实施方式的负序补偿原理图。假设在M相供电座8和T相供电座9中，其中一个为重载座，另一个为轻载座。如T座为重载座，M座为轻载座。铁路功率调节器1将M相负载10和T相负载11的有功电流差值的一半从重载座转移至轻载座，其值为：

可见补偿功率中的有功部分由铁路功率调节器1进行调节，有效地平衡了M相供电座8和T相供电座9的有功功率；

电气化铁路电能质量综合治理装置中的晶闸管控制滤波器2根据各自供电臂机车感性无功功率电流的大小，通过投入一定组数的滤波支路4提供相应的容性无功电流，从而补偿机车产生的感性无功电流。

M相供电座8需要补偿的无功电流为：

T相供电座9需要补偿的无功电流为：

由附图2可知，补偿前负荷电流

和

反映到原边三相电流分别

和其幅值不相等且与电压有相差。补偿后原边电流分别为

和

幅值相等且与原边电压相位保持一致，达到了负序和无功补偿的目标。同时，晶闸管控制滤波器2设置成3次滤波支路，能滤除机车产生的大部分谐波。因此，电气化铁路电能质量综合治理装置中的铁路功率调节器1主要负责转移有功功率，无功功率和谐波则由晶闸管控制滤波器2负责补偿。铁路功率调节器1的容量得到大大降低，但同样达到了负序、无功和谐波综合治理的效果。

下面进一步将本发明电气化铁路电能质量综合治理装置铁路功率调节器1和晶闸管控制滤波器2的容量设计和补偿控制策略叙述如下。

铁路功率调节器1的补偿容量计算方法如下：

由式（1）可知，当在最严重情况下，M相供电座8的机车负载有功电流为最大值，T相供电座9的机车负载为零。此时，铁路功率调节器1需要转移的有功电流最大为

由于SCOTT变压器供电系统的负载功率大，按这种最严重情况考虑完全转移有功，则铁路功率调节器1需要很大的容量。因此不经济，且这种工况很少出现。

考虑到国标对电力系统每个用户引起正常电压不平衡度有一最大允许值ε，在最严重情况时设铁路功率调节器1的最大转移电流为I_pmax，此时T相供电座9的无功电流按全部被晶闸管控制滤波器2补偿掉考虑。以A相电压为参考，则原边三相电流为：

定义K_I为三相不平衡度，其值为三相负序电流与正序电流之比。

$K_I=\frac{\left|I_{-}\right|}{\left|I_{+}\right|}=\frac{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_B+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_B+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}\×100\%---\left(5\right)$

按照K_I=ε的情况考虑得出I_pmax，从而确定铁路功率调节器1的容量。ε为电力系统（即本发明电气化铁路电能质量综合治理装置所应用的电气化铁路的电力系统）电压不平衡度的最大允许值，三相不平衡度K_I＝ε，n为变流器3的个数，α=e^j120°，I_pTmax为铁路功率调节器1的最大转移电流，I₊为电力系统正序电流，I_-为电力系统负序电流，和分别为电力系统三相电流。铁路功率调节器1由n组变流器3构成，则每组变流器3的最大输出电流为I_pmax/n。

晶闸管控制滤波器2的容量计算方法如下：

设置晶闸管控制滤波器2部分的最大无功补偿电流I_sM与机车负载的最大无功电流相等，即：I_sM＝I_qmax。晶闸管控制滤波器2的滤波支路4的数量由最大无功电流和单条滤波支路4的最大允许电流来确定。作为一种优选的实施方式，晶闸管控制滤波器2的滤波支路4的数量设置为3～4条。

本发明的补偿策略采取瞬时鉴相检测法，分别求出M相供电座8和T相供电座9负载电流的有功分量、无功分量的幅值。然后分别对铁路功率调节器1和晶闸管控制滤波器2采取不同的补偿策略。铁路功率调节器1由多组背靠背的变流器3组成，每组变流器3由2个独立的单相变流器构成。如附图3所示，变流器3采用独立控制方式，通过检测计算，将需补偿的有功分量分配到M相供电座8和T相供电座9的每个变流器3作为补偿参考电流和

将直流侧电压跟踪误差经PI控制器输出量分别转化为M相供电座8和T相供电座9有功电流叠加到参考指令

和

中，得到考虑直流侧电压控制在内的参考指令

和

其中，附图3中的U_DC为铁路功率调节器1的背靠背变流器3的中间直流电压，U_ref为直流参考电压。I_nm为M相供电座8铁路功率调节器1的第n个变流器3的实际补偿电流，I_nt为T相供电座9铁路功率调节器1的第n个变流器3的实际补偿电流。

铁路功率调节器1的两个变流器3采取滞环比较闭环控制，使两个变流器3输出电流跟踪参考指令电流，以使综合治理装置具有快速的电流跟踪能力，完成负序与谐波补偿。

晶闸管控制滤波器2的补偿根据M相供电座8和T相供电座9的无功电流大小进行投切，晶闸管控制滤波器2采用有级补偿方式，在不同情况下投入不同的滤波支路4支路数。假设按4条支路考虑，各条支路容量按照1：2：4：4来分配，则负载无功电流在不同情况下的投切支路情况如下表1所示。

表1 负载无功电流在不同情况下的投切支路情况表

注释：●表示该晶闸管控制滤波器2的支路投入状态。

一种对本发明电气化铁路电能质量综合治理装置进行控制的方法的具体实施方式，包括以下步骤：

在单相多绕组变压器5的副边设置铁路功率调节器1和晶闸管控制滤波器2；

在铁路功率调节器1设置两个以上共用直流侧电容7形成背靠背结构形式的相互并联的变流器3，两个变流器3的交流输出端均通过连接电抗器6和单相多绕组变压器5连接至M相供电座8和T相供电座9；

在两个单相多绕组变压器5副边的一个绕组分别设置两组以上相互并联的晶闸管控制滤波器2，在晶闸管控制滤波器2设置两组以上相互并联的滤波支路4；

铁路功率调节器1平衡M相供电座8和T相供电座9之间的有功功率；

晶闸管控制滤波器2分别对其所在M相供电臂或T相供电臂的无功功率进行补偿和滤除谐波。

通过相应的检测和控制，在M相供电臂和T相供电臂分别产生电流和

分别与M相负载电流

和T相负载电流

相加后得到电流和

使得I_M=I_T，I_M和I_T分别为

和

的模，电流

和

的相位与M相供电座8和T相供电座9的电压相位保持一致，以消除负序。

在M相供电座8和T相供电座9中，其中一个为重载座，另一个为轻载座。铁路功率调节器1将M相负载10和T相负载11的有功电流差值的一半从重载座转移至轻载座。

晶闸管控制滤波器2根据各自供电臂的负载感性无功功率电流大小，通过投入不同组合的滤波支路4提供相应的容性无功电流，从而补偿负载产生的感性无功电流。

将晶闸管控制滤波器2设置为三次滤波支路，滤除负载产生的大部分谐波。

电气化铁路电能质量综合治理装置通过检测和控制，在M相供电臂和T相供电臂产生相位超前的电流，通过与M相供电臂或T相供电臂的负载电流相加，使M相供电座8和T相供电座9的电流有效值、功率因数角相等，从而消除负序。

铁路功率调节器1的变流器3的最大输出电流为I_pmax/n根据以下公式进行计算：

$K_I=\frac{\left|I_{-}\right|}{\left|I_{+}\right|}=\frac{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_B+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_B+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}\×100\%$

ε为电力系统电压不平衡度的最大允许值，三相不平衡度K_I=ε，n为变流器3的个数，α=e^j120°，I_pTmax为铁路功率调节器1的最大转移电流，I₊为电力系统正序电流，I_-为电力系统负序电流，

和

分别为电力系统的三相电流。

变流器3采用独立控制方式，通过检测计算，控制铁路功率调节器1输出电流与电压的相角差，将需补偿的有功分量分配到M相供电座8和T相供电座9的每个变流器3作为补偿参考电流

和

将直流侧电压跟踪误差经PI控制器输出量分别转化为M相供电座8和T相供电座9有功电流叠加到参考指令

和

中，得到考虑直流侧电压控制在内的参考指令和

晶闸管控制滤波器2的补偿根据M相供电座8和T相供电座9的无功电流大小进行投切，晶闸管控制滤波器2采用有级补偿方式，在不同情况下投入不同的滤波支路4支路数。

将晶闸管控制滤波器2的滤波支路4的数量设置为3～4条。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于，包括：铁路功率调节器（1）和晶闸管控制滤波器（2），所述铁路功率调节器（1）和晶闸管控制滤波器（2）均安装在单相多绕组变压器（5）的副边；铁路功率调节器（1）包括两个以上共用直流侧电容（7）形成背靠背结构形式的相互并联的变流器（3），两个变流器（3）的交流输出端均通过连接电抗器（6）和单相多绕组变压器（5）连接至M相供电座（8）和T相供电座（9）；两个单相多绕组变压器（5）副边的一个绕组分别安装有两组以上相互并联的晶闸管控制滤波器（2），所述晶闸管控制滤波器（2）包括两组以上相互并联的滤波支路（4），所述滤波支路（4）包括相互串联的反并联晶闸管阀组、电容器和电抗器。

2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：通过相应的检测和控制，在M相供电臂和T相供电臂分别产生电流

和

分别与M相负载电流和T相负载电流

相加后得到电流

和

使得I_M=I_T，I_M和I_T分别为和

的模，电流

和的相位与M相供电座（8）和T相供电座（9）的电压相位保持一致，以消除负序。

3.根据权利要求2所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：在M相供电座（8）和T相供电座（9）中，其中一个为重载座，另一个为轻载座，所述铁路功率调节器（1）将M相负载（10）和T相负载（11）的有功电流差值的一半从重载座转移至轻载座。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：所述晶闸管控制滤波器（2）根据各自供电臂的负载感性无功功率电流大小，通过投入不同组合的滤波支路（4）提供相应的容性无功电流，从而补偿负载产生的感性无功电流。

5.根据权利要求4所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：所述晶闸管控制滤波器（2）设置成3次滤波支路，滤除负载产生的大部分谐波。

6.根据权利要求1至3、5中任一权利要求所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于，所述铁路功率调节器（1）的变流器（3）的最大输I出电流为_pmax/n根据以下公式进行计算：

$K_I=\frac{\left|I_{-}\right|}{\left|I_{+}\right|}=\frac{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_B+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}{\left|\frac{1}{3}({\stackrel{\·}{I}}_A+\mathrm{\α}{\stackrel{\·}{I}}_B+{\mathrm{\α}}^2{\stackrel{\·}{I}}_C)\right|}\×100\%$

ε为电力系统电压不平衡度的最大允许值，三相不平衡度K_I＝ε，n为变流器（3）的个数，α=e^j120°，I_pTmax为铁路功率调节器（1）的最大转移电流，I₊为电力系统正序电流，I_-为电力系统负序电流，

和分别为电力系统三相电流。

7.根据权利要求1至3、5中任一权利要求所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：所述晶闸管控制滤波器（2）的滤波支路（4）的数量由最大无功电流和单条滤波支路（4）的最大允许电流来确定。

8.根据权利要求7所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：所述晶闸管控制滤波器（2）的滤波支路（4）的数量设置为3～4条。

9.根据权利要求1至3、5、8中任一权利要求所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：所述变流器（3）采用独立控制方式，通过检测计算，控制铁路功率调节器（1）输出电流与电压的相角差，将需补偿的有功分量分配到M相供电座（8）和T相供电座（9）的每个变流器（3）作为补偿参考电流和将直流侧电压跟踪误差经PI控制器输出量分别转化为M相供电座（8）和T相供电座（9）有功电流叠加到参考指令

和

中，得到考虑直流侧电压控制在内的参考指令

和

10.根据权利要求1至3、5、8中任一权利要求所述的一种电气化铁路电能质量综合治理装置，其特征在于：所述晶闸管控制滤波器（2）的补偿根据M相供电座（8）和T相供电座（9）的无功电流大小进行投切，晶闸管控制滤波器（2）采用有级补偿方式，在不同情况下投入不同的滤波支路（4）支路数。

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