CN107124009A - 一种逆变型地铁再生能量回馈装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种逆变型地铁再生能量回馈装置,包括顺序连接的直流开关模块、高频DC/DC模块和逆变柜模块,其中直流开关模块连接在变电所直流母线上,逆变柜模块两路交流输出分别连接到整流器的两个低压绕组上;其中高频DC/DC模块为全桥DC/DC变换电路;其中逆变柜模块为三相PWM桥式电路。采用高频DC/DC+PWM逆变两级式电路拓扑,交流输出侧可直接连接到整流变压器的低压端,同时省去了升压型工频隔离变压器的建设,降低了设备成本和土建成本。
Description
技术领域
本发明属于地铁地铁牵引电技术领域,涉及一种逆变型地铁再生能量回馈装置。
背景技术
逆变型地铁再生能量回馈装置取得了广泛的应用,从实际应用效果来看,主要分为直接35kV并网和1180V低压并网两种方案,前者需要35kV/0.9kV的隔离变压器,后者需要1.18kV/0.9kV的隔离变压器。两种方案在增加工频隔离变压器的同时,还需要分别新增35kV中压开关柜和1.18kV低压开关柜配套使用,不仅增加了设备的成本,还间接造成土建成本的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种逆变型地铁再生能量回馈装置。采用高频DC/DC+PWM逆变两级式电路拓扑,交流输出侧可直接连接到整流变压器的低压端,同时省去了升压型工频隔离变压器的建设,降低了设备成本和土建成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
这种逆变型地铁再生能量回馈装置,包括顺序连接的直流开关模块、高频DC/DC模块和逆变柜模块,其中直流开关模块连接在变电所直流母线上,逆变柜模块两路交流输出分别连接到整流器的两个低压绕组上;其中高频DC/DC模块为全桥DC/DC变换电路;其中逆变柜模块为三相PWM桥式电路。
其中高频DC/DC模块包括前级DC/DC电路和后级DC/DC电路,其中前级DC/DC电路包括顺序连接的直流电容、IGBT模块和高频变压器,后级DC/DC电路包括与高频变压器连接的IGBT模块,与IGBT模块连接的直流电容。
其中逆变柜模块包括IGBT模块、滤波电抗。
其中高频DC/DC模块通过PI控制器对输入电压进行调节,保持输入电压稳定。
其中逆变柜模块获取三相电流和三相电压,三相电压转换为两相电压并且通过锁相回路输出电角度,电角度和三相电流转换为相应的两相电流。
其中两相电流分别通过两个PI控制器控制两相电流的大小,最后通过正弦波脉宽调制器输出IGBT的驱动脉冲信号。
本发明的有益效果是:采用高频DC/DC模块和逆变柜模块结合,其交流输出侧能够直接连接到整流变压器的低压端,省去了建设传统的升压型工频隔离变压器,降低了设备成本和土建的成本,同时简化了电路结构。
附图说明
图1为本发明电路模块结构示意图;
图2为本发明电路拓扑结构图;
图3为本发明电路控制流程示意图。
其中:1为逆变柜模块;2为高频DC/DC模块;3为直流开关模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
本发明提供了一种逆变型地铁再生能量回馈装置,如图1所示,包括变电所直流母线,变电所直流母线为DC1500V地铁直流供电设备;变电所直流母线上连接有两个三相整流变压器,两个三相整流变压器均与牵引变电所连接,牵引变电所为AC35kV;变电所直流母线上还通过直流开关模块3与高频DC/DC模块2连接,高频DC/DC模块2与逆变柜模块1连接,其中高频DC/DC模块2为全桥DC/DC变换电路,逆变柜模块1为三相PWM桥式电路;逆变柜模块1的交流输出侧分别连接在其中一个三相整流变压器的两个低压绕组上;牵引变电所还与降压变电所连接,降压变电所为AC400V变电所。
如图2所示,直流开关模块3为直流开关柜,直流开关模块3连接在变电所直流母线和高频DC/DC模块2之间,高频DC/DC模块2包括前级DC/DC电路和后级DC/DC电路,前级DC/DC电路包括直流电容,直流电容与IGBT模块连接,IGBT模块与高频变压器连接,后级DC/DC电路包括与高频变压器连接的IGBT模块,与IGBT模块连接的直流电容;其中后级DC/DC电路中的直流电容与逆变柜模块1连接;逆变柜模块1包括IGBT模块,IGBT模块与直流电容连接,直流电容与滤波电抗连接,其中IGBT模块与高频变压器连接,滤波电抗输出AC1180V电压,即该输出电压直接连接在三相整流变压器的两个低压绕组上。
如图3所示,在前级DC/DC电路中,实时检测输入侧电压检测值Uin,并且将其与输入侧电压给定值比较,根据Uin偏离U*in的程度,增加或减小输出PWM脉冲的调制度,使Uin接近
在后级DC/AC电路中,实时检测变电所直流母线电压Udc,并且将其与变电所直流母线电压给定值的变差信号作为电流环的有功分量给定值实时检测电网的三相电压Ea、Eb、Ec,并且将三相旋转坐标系abc变换为两相旋转坐标系αβ,得到电网电压eα和eβ,然后通过PLL锁相得到电网电压的相位角θ;实时检测逆变柜模块1输出的三相电流Ia、Ib、Ic,将三相旋转坐标系abc变换为两相静置坐标系dq,得到三相电流的有功分量Id和三相电流的无功分量Iq;有功分量Id与有功分量给定值的偏差信号作为逆变过模块1输出侧电压有功分量的给定值无功分量Iq与其给定值偏差信号作为逆变器输出侧电压无功分量的给定值和经过两相静止坐标系dq到两相旋转坐标系αβ的变换,得到两相旋转坐标系下IGBT模块的PWM脉冲驱动信号Sα和Sβ,在经过SVPMW调制得到三相旋转坐标系下的IGBT模块的PWM驱动脉冲信号Sa、Sb、Sc,从而实现对IGBT模块的控制。
Claims (6)
1.一种逆变型地铁再生能量回馈装置,其特征在于,包括顺序连接的直流开关模块(3)、高频DC/DC模块(2)和逆变柜模块(1),其中直流开关模块(3)连接在变电所直流母线上,逆变柜模块(1)两路交流输出分别连接到整流变压器的两个低压绕组上;
所述高频DC/DC模块(2)为全桥DC/DC变换电路;
所述逆变柜模块(1)为三相PWM桥式电路。
2.根据权利要求1所述的逆变型地铁再生能量回馈装置,其特征在于,所述高频DC/DC模块(2)包括前级DC/DC电路和后级DC/DC电路,其中前级DC/DC电路包括顺序连接的直流电容、IGBT模块和高频变压器,后级DC/DC电路包括与高频变压器连接的IGBT模块,与IGBT模块连接的直流电容。
3.根据权利要求1所述的逆变型地铁再生能量回馈装置,其特征在于,所述逆变柜模块(1)包括IGBT模块,与IGBT模块连接的滤波电抗。
4.根据权利要求1所述的逆变型地铁再生能量回馈装置,其特征在于,所述高频DC/DC模块(2)通过PI控制器对输入电压进行调节,保持输入电压稳定。
5.根据权利要求1所述的逆变型地铁再生能量回馈装置,其特征在于,所述逆变柜模块(1)获取三相电流和三相电压,三相电压转换为两相电压并且通过锁相回路输出电角度,电角度和三相电流转换为相应的两相电流。
6.根据权利要求5所述的逆变型地铁再生能量回馈装置,其特征在于,所述两相电流分别通过两个PI控制器控制两相电流的大小,最后通过正弦波脉宽调制器输出IGBT的驱动脉冲信号。
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