CN107370152A - 铁路电车智能有源滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铁路电车智能有源滤波器，包括：并网电感变压器、电网检测装置、铁路电车检测装置、A/D变换器、谐波/有功变换装置、无功移相控制器、三相平衡控制器、谐波无功补偿装置、系统保护控制装置、数字处理控制器；所述滤波器把电网谐波变换为有功电力回送电网，把无功电力移相为有功电力，再由并网电感变压器把有功电力回送电网；数字处理控制器控制三相平衡控制器进行调节控制，提高电车牵引变压器与电车铁路供电网的三相平衡度，同时控制谐波无功补偿装置对电网残余谐波与无功电力进行高速高精度进行补偿，节能减排，消除电车电网对通信系统与电车控制系统的干扰，提高电网质量，提高电车电网系统的稳定性与电车运行的安全性。

Description

铁路电车智能有源滤波器
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域和电网补偿与滤波器领域，具体地说，涉及的是一种针铁路电车电网的铁路电车智能有源滤波器。
背景技术
随着中国高速电车的高速发展与中国一带一路世界布局发展规划，中国已发展为世界高速电车铁路最长，运行速度最高的高速电车发展大国，同时随着高速铁路电车高速发展，高速电车对电网环境的影响及电车安全是科学界当前重要的研究课题。由于铁路电车特殊运行状态对电网运行造成严重的不平衡、对电网造成极大的冲击与波动，产生大量的高次谐波与无功电力对电网造成极大的干扰与危害；严重的影响电网的安全性与供电质量及电车自身干扰与安全。
目前铁路电车具有如下特殊性：
1.电车牵引变压器与电车负荷绕组如图1上部分，由于电车工作状态与电车牵引变压器结构的特殊性：A相接上行电车，B相接上行电车，C相接地。当A相有电车，B相无电车时电车牵引变压器1会产生严重的三相不平衡，对电网造成严重影响。
2.电车驱动带负载启动，电车带负载启动时，启动电流是额定电流几十倍，对电网造成严重的冲击与波动。
3.电车上坡时工作在电动机状态，并造成超载运行，造成电车电网电压下降；电车在下坡时工作在发电机状态，产生大量的再生电压电力流入电网，使电车电网电压升高，上下坡时电压差非常大，对电网造成严重的波动与冲击。
目前，铁路电车补偿系统为了补偿抑制电网冲击与波动，并联大量电容器，采用大量LC滤波器与SVG与SVC，补偿精度低，冲击电流大，易于产生谐振，且体积大、补偿精度低，耗电量大、无法满足电力系统的需要。
经对现有技术文献检索发现，申请号为201220183143，该专利公开了一种电力有源滤波器，其包括：根据实测负载电流波形的分析结果，控制补偿电路对谐波电流成分反向补偿，通过IGBT逆变器，将反向电流注入供电系统中；实现滤除谐波功能。但该方式补偿精度低，耐压低，容量小，可靠性差。
检索中还发现，申请号为201020254744的实用新型专利，提出一种混合型有源滤波器。该滤波器包括一次系统部分和二次系统部分，所述一次系统部分包括串联的有源与无源滤波器，但不能承受电网交流电源的基波电压，装置容量小，不能适用高电压大容量电力系统。
发明内容
根据电车电网与电车牵引变压器结构与电车工作状态特殊性，针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铁路电车智能有源滤波器。
本发明把电车电网谐波与无功电力转换为有功电力回送电网，节约大量的电力；同时对电车电网产生的谐波与无功电力进行高速高精度补偿，提高铁路电车电网平衡度，消除电车电网系统波动冲击与干扰，消除电车电网波动冲击对通信系统与电车信号的干扰，提高电车电网质量，提高电车系统的稳定性与安全性。
为实现上述目的，本发明所述铁路电车智能有源滤波器，包括：并网电感变压器、电网检测装置、铁路电车检测装置、A/D变换器、谐波/有功变换装置、无功移相控制器、三相平衡控制器、谐波无功补偿装置、系统保护控制装置、数字处理控制器；其中：
并网电感变压器，用于将整个铁路电车智能有源滤波器输出的补偿电压和/或回送有功电力，升压后并入电车牵引变压器的二次绕组供电母线；
电网检测装置，用于对电车电网状态进行检测，把所检测信号传输到A/D变换器；
铁路电车检测装置，用于对电车运行状态进行检测，把所检测信号传输到A/D变换器；
A/D变换器，用于将电网检测装置与铁路电车检测装置传输的信号转变为数字信号，并输入数字处理控制器；
数字处理控制器，与谐波/有功变换装置、无功移相控制器、三相平衡控制器、谐波无功补偿装置、系统保护控制装置连接，用于对铁路电网与电车系统运行状态进行监控分析；数字处理控制器根据A/D变换器的信号数据，计算出电车电网系统的各次谐波无功电力的频率相位与幅值及各类参数，计算出谐波/有功变换装置、无功移相控制器、三相平衡控制器、谐波无功补偿装置、系统保护控制装置的控制信号与参数；并且：
所述数字处理控制器控制谐波/有功变换装置，把电网谐波变换为有功电力，由并网电感变压器将有功电力回送电网或电车牵引变压器；
所述数字处理控制器控制无功移相控制器，将电网与铁路电车产生的无功电力移相为有功电力回送电网；
所述数字处理控制器控制三相平衡控制器，对电车牵引变压器与电车负载三相失衡状态进行调节，提高电车牵引变压器与电网平衡度；
所述数字处理控制器控制谐波无功补偿装置，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，消除电车信号与报警通信装置的干扰，提高电网质量。
优选地，所述数字处理控制器包括：监控器和DSP-FFT处理器，所述监控器对铁路电网与电车系统运行状态进行监控分析与显示，所述DSP-FFT处理器接收A/D变换器传输的数据，计算出电车电网各次谐波与无功电力的频率幅值与相位，计算出各控制器与系统保护控制装置的控制指令与参数。
优选地，所述数字处理控制器控制谐波/有功变换装置，把谐波电力转换为与电网同频率同相位的有功电力，再由并网电感变压器回送电网。
优选地，所述数字处理控制器控制无功移相控制器，把电网无功电力移相为与电网同相位的有功电力，再由并网电感变压器回送电网，节约大量的电力电能。
优选地，所述数字处理控制器控制三相平衡控制器，对电车牵引变压器三相不平衡电压与三相不平衡电车负载进行调节与控制，以此提高电车电网平衡度。
优选地，所述数字处理控制器控制谐波无功补偿装置产生谐波无功补偿电压，由并网电感变压器送入电网，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，提高电网与电车稳定性与安全性，提高电网质量。
优选地，所述并网电感变压器包括隔离开关、可调电感绕组、电感控制绕组、无功移相绕组、三相平衡调节绕组、谐波无功补偿绕组及变压并网绕组；其中：
隔离开关用于将铁路电车智能有源滤波器并入电网或切离电网；电感控制绕组由谐波/有功变换装置中的电感调节控制器进行控制，电感控制绕组控制可调电感绕组的电感量，使可调电感绕组电感值与高压电容连接构成LC谐振电路，使电网谐波无阻抗的流入谐波/有功变换器；数字处理控制器控制谐波/有功变换装置把电网谐波变换为与电网同频率同相位的有功电力，经由可调电感绕组与并网电感变压器把有功电力回送电网；数字处理控制器控制谐波无功补偿装置输出的谐波与无功补偿电压送谐振无功补偿绕组，经谐振无功补偿绕组滤波后，由变压并网绕组升压后送入电网，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿。
优选地，所述数字处理控制器通过电网检测装置与铁路电车检测装置对铁路电网与电车运行系统实时检测与监控，当铁路电网或电车出现异常与故障时，或铁路电车信号系统出现异常与故障时，数字处理控制器控制系统保护控制装置，驱动隔离开关切离并网电感变压器，并同时向相关部门发出报警信号。
当所述铁路电车智能有源滤波器发生故障时，由数字处理控制器瞬时控制系统保护控制装置驱动隔离开关切除并网电感变压器，使铁路电车智能有源滤波器切离电网。
优选地，所述铁路电车智能有源滤波器进一步包括报警通信装置，当铁路电网或电车或铁路电车智能有源滤波器出现过电压、过电流、过负荷等异常与故障时、信号系统异常或故障时，由所述数字处理控制器控制系统保护控制装置，根据电网和电车运行规则程序进行操作，同时由报警通信装置发出报警信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对铁路电车，高速电车牵引电网系统的瞬时多变特性所产生的高次谐波与无功电力，利用数字处理控制器控制谐波/有功变换装置与无功移相控制器，把谐波与无功电力变换为有功电力回送电网，提高功率因数，具有巨大的节能效果，同时对电车电网谐波进行高速高精度补偿，提高铁路电车电网三相平衡度，消除电网干扰与冲击波动，提高电车电网质量，消除电车信号与通信系统干扰，提高电车运行稳定性与安全性。
本发明可以很好的适应我国高速电车铁路、各类动态瞬时变化的电力系统及国家电网需要。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的系统结构框图；
图2本发明一实施例的系统检测控制原理图；
图3为本发明实施例的高压并网电感器结构图；
图4本发明一实施例各控制器与并网电感变压器逻辑结构图；
图5本发明一实施例针对电车铁路运行信号检测装置结构图；
图中：电车牵引变压器1、并网电感变压器2、电网检测装置3、铁路电车检测装置3-1、A/D变换器4、谐波/有功变换装置5、电感调节控制器5-1，无功移相控制器6、三相平衡控制器7、谐波无功补偿装置8、系统保护控制装置9、数字处理控制器10、报警通信装置11；
隔离开关2-0、可调电感绕组2-1、电感控制绕组2-2、无功移相绕组2-3、三相平衡绕组2-4、谐波无功补偿绕组2-5、变压并网绕组2-6。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种铁路电车智能有源滤波器，针对电铁路车电网与高速电车系统产生的高次谐波与无功电力转换为有功电力回送电网，节约大量的电力，同时针对谐波无功电流进行高速高精度补偿，提高电车电网平衡度，消除电网干扰与波动冲击，提高电车电网质量，节约大量的电能，提高铁路电车运行稳定性和安全性。
如图1-2所示，为本发明铁路电车智能有源滤波器一实施例的结构框图，包括：并网电感变压器2、电网检测装置3、铁路电车检测装置3-1、A/D变换器4、谐波/有功变换装置5、无功移相控制器6、三相平衡控制器7、谐波无功补偿装置8、系统保护控制装置9、数字处理控制器10。其中：
并网电感变压器2，电车智能有源滤波器输出的补偿电压与回送有功电力，经由并网电感变压器2升压后并入电车牵引变压器1的二次绕组供电母线。电车牵引变压器1，是铁路电车供电变压器，铁路电车智能有源滤波器接入电车牵引变压器1的二次绕组供电母线即电车供电母线；
电网检测装置3，用于对电车电网状态进行检测，把所检测信号传输到A/D变换器4；
铁路电车检测装置3-1，用于对铁路电车运行状态进行检测，把所检测信号传输到A/D变换器4；
A/D变换器4，用于把所述电车电网检测装置3与铁路电车检测装置3-1检测的信号转变为数字信号，并输入数字处理控制器10；
数字处理控制器10，根据A/D变换器4的信号数据，计算出电车电网系统的各次谐波与无功电力的频率相位与幅值及各类参数，得到谐波/有功变换装置5、无功移相控制器6、三相平衡控制器7、谐波无功补偿装置8、系统保护控制装置9的各控制信号与参数；并且：
所述数字处理控制器10控制谐波/有功变换装置5，把电网谐波变换为有功电力，由并网电感变压器2将有功电力回送电网或电车牵引变压器1；
所述数字处理控制器10控制无功移相控制器6，将电网与负载产生的无功电力移相为有功电力回送电网；
所述数字处理控制器10控制三相平衡控制器7，对电车牵引变压器1与电车负载三相严重失衡状态进行调节，提高电车牵引变压器与电网平衡度；
所述数字处理控制器10控制谐波无功补偿装置8，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，消除电车信号与报警通信装置的干扰，提高电网质量。
所述数字处理控制器10可以采用DSP控制器，本发明数字处理控制器10控制谐波/有功变换装置5，把电网谐波电力转换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；同时利用数字处理控制器10控制谐波无功补偿装置8，对电网谐波进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，提高电网质量，提高速电车稳定性与运行安全性。
在部分实施例中，所述数字处理控制器10包括监控器10-1与DSP-FFT处理器10-2。监控器10-1对电车电网与电车系统运行状态进行检测监控分析与显示，由DSP-FFT处理器10-2计算出电车电网各次谐波与无功电力的频率幅值与相位，计算出各控制器的控制指令与参数。所述监控器10-1可以采用DSP监控器。
如图2所示，为部分实施例中并网电感变压器2与各控制器的关系，2为并网电感变压器，如图3所示，并网电感变压器2包括隔离开关2-0、可调电感绕组2-1、电感控制绕组2-2、无功移相绕组2-3、三相平衡调节绕组2-4、谐波无功补偿绕组2-5以及变压并网绕组2-6。谐波/有功变换装置5包含电感调节控制器5-1。
作为一个优选实施方式，所述并网电感变压器2，包括并网电感变压器2包括隔离开关2-0、可调电感绕组2-1、电感控制绕组2-2、无功移相绕组2-3、三相平衡调节绕组2-4、谐波无功补偿绕组2-5以及变压并网绕组2-6；其中：隔离开关2-0用于将整个智能有源滤波器并入电网或切离电网；电感控制绕组2-2由电感调节控制器5-1进行控制，电感控制绕组2-2调节控制可调电感绕组2-1的电感量，使可调电感绕组2-1电感值与高压电容C连接构成LC谐振电路，对各次谐波阻抗为零，始终工作在最佳谐振状态，使各次谐波全部流入谐波/有功变换装置5，数字处理控制器10控制谐波/有功变换装置5将电网谐波转换为与电网同频率同相位的有功电力，经变压并网绕组2-6回送电网；谐波无功补偿装置8输出的谐波与无功补偿电压送谐波无功补偿绕组2-5，经谐波无功补偿绕组2-5滤波后，由变压并网绕组2-6升压后送入电网，对电车电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿。
电网检测数据输入到数字处理控制器10控制DSP-FFT处理器10-2计算出各次谐波与无功电力频率幅值与相位，计算出各控制器的控制指令；由数字处理控制器10控制电感控制绕组2-2，由电感控制绕组2-2对可调电感绕组2-1的各次电感参数进行调节，使可调电感绕组2-1的各次谐振电感始终工作在最佳谐振状态，使各次谐波支路的阻抗为零，使电网与铁路电车所产生谐波全部流入谐波/有功变换装置5，把电网高次谐波电力转换为有功电力，由并网电感变压器2的变压并网绕组2-6回送电网，节约大量的电力电能；
所述数字处理控制器10通过电网检测装置3与铁路电车检测装置3-1对铁路电网与电车运行系统实时检测与监控，当铁路电网与电车出现异常与故障时，或铁路电车信号系统出现异常与故障时，数字处理控制器10控制系统保护控制装置9，驱动隔离开关2-0切离并网电感变压器2与负载系统隔离开关。
当所述铁路电车智能有源滤波器发生故障时，所述数字处理控制器10瞬时控制系统保护控制装置9驱动隔离开关2-0切除并网电感变压器2，使铁路电车智能有源滤波器切离电网。
所述隔离开关2-0，当电车电网或铁路电车智能有源滤波器发生故障或过电压时，过流或短路时，由数字处理控制器10控制，瞬时断开隔离开关2-0，切离铁路电车智能有源滤波器，起到隔离保护作用。
如图4所示，数字处理控制器10与谐波/有功变换装置5、无功移相控制器6、三相平衡控制器7、谐波无功补偿装置8的控制逻辑关系与原理图，上述各控制器与并网电感变压器的控制关系与连接如图3所示，SPWM变换器包含在各补偿装置与控制器中。
如图5所示，铁路电车供电母线与电车信号检测装置组合结构图，其中铁路电车检测装置3-1包含：牵引变压器检测装置301、电车电压检测装置302、电车电流检测装置303、电车速度检测装置304、电车信号检测装置305、电车视频检测装置306；上述检测装置检测信号经A/D变换器4变换为数字信号传输到数字处理控制器10进行计算分析与监控，以保证电车电网与电车运行，及铁路电车智能有源滤波器运行稳定性与安全性。
在另一优选实施方式中，本发明所述铁路电车智能有源滤波器进一步包括报警通信装置11，当电车电网或电车运行或铁路电车智能有源滤波器出现过电压、过电流、过负荷、信号系统异常或故障时，由数字处理控制器10控制系统保护控制装置9，根据电网与电车运行规则程序，进行操作，同时由报警通信装置11向相关部门发出报警信号。
本发明上述的系统中，由电网检测装置3与铁路电车检测装置3-1所构成系统检测装置，当电网或电车负荷或铁路电车智能有源滤波器出现短路，过电压，过电流等出现故障和异常，由数字处理控制器10控制系统保护控制装置9控制驱动并网电感变压器2的隔离开关2-0，把铁路电车智能有源滤波器切离电网；同时由数字处理控制器10控制报警通信装置11向相关部门与装置发出报警信号。当故障排除或过电压过电流过铁路电车负荷状态恢复正常范围时，数字处理控制器10控制系统保护控制装置9根据电网与铁路电车回复条件与规程，驱动隔离开关2-0合闸，使本系统自动并网运行。
本发明利用谐振控制原理与智能控制理论设计，适用用于铁路电车、高铁、地铁与轨道电车、金属冶炼领域及国家电网。本发明针对电车特殊工况所产生的谐波与无功电力、铁路电车负荷系统浪涌电压与冲击电流进行抑制补偿，对电网与铁路电车等电力系统所产生的高次谐波和无功电力转换为有功电力回送电网，节约大量的电力；同时转换后残余谐波与无功电力进行高精度补偿，有效的抑制电力系统浪涌电压与电流对电网的冲击，提高电网的三相平衡度，提高变压器的绝缘强度与电力设备使用寿命，提高电网与铁路电车运行的稳定性与安全性，提高电网质量，节能减排，节约大量的电力与电能。
本发明的系统结构合理、运行性能稳定，补偿精度高，速度快，节能效率高，输出电压高功率大，可以用于220KV以下的各类电网与铁路电车及各类金属冶炼系统，便于组装维护，从而克服了现有技术中的不足，并具有以下特点：
1.本发明利用数字处理控制器10控制DSP-FFT处理器10-2控制计算出各次谐波与无功电力频率幅值与相位，计算出各控制器的控制指令；
2.本发明利用数字处理控制器10控制谐波/有功变换装置5，把电网高次谐波变换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
3.利用数字处理控制器10控制无功移相控制器6把电网无功电力移相为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
4.利用数字处理控制器10控制三相平衡控制器7，调节提高铁路电车电网三相平衡度。
5.同时数字处理控制器10控制谐波无功补偿装置8，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，消除电网干扰对通信信号与铁路电车信号的干扰，提高电网与电车运行的稳定性与安全性，提高电网质量，节能减排，节约大量电力电能，具有巨大经济效益与社会效益。
6.同时数字处理控制器10对电网与负荷系统进行检测与故障分析，控制驱动系统保护控制装置9，对电网与电车系统负载过电压、过电流、过负载等异常与故障进行分析与判断，根据电网与铁路电车规程进行操作控制，瞬时切离铁路电车智能有源滤波器与报警，并控制报警通信装置11向相关部门报警。
7.本发明与现有各种补偿装置与滤波器相比：现有各种LC滤波器与SVC与SVG对电网冲击大，易于产生共振，易爆易损坏，体积大耗电量大。
本发明动态特性好，补偿精度高，节约大量电力电能，提高电力系统的稳定性与安全性。在同样补偿容量时，体积仅是LC滤波器与SVC与SVG体积五分之一。
8.本发明适应于各种电车铁路，地铁等，金属冶炼系统、机械加工、风力发电场、炼油厂、发电厂与国家电网，具有广阔的发展前景。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容，并在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：包括：并网电感变压器(2)、电网检测装置(3)、铁路电车检测装置(3-1)、A/D变换器(4)、谐波/有功变换装置(5)、无功移相控制器(6)、三相平衡控制器(7)、谐波无功补偿装置(8)、系统保护控制装置(9)、数字处理控制器(10)；其中：
并网电感变压器(2)，用于将整个铁路电车智能有源滤波器输出的补偿电压和/或回送有功电力，升压后并入电车牵引变压器(1)的二次绕组供电母线；
电网检测装置(3)，用于对电车电网状态进行检测，把所检测信号传输到A/D变换器(4)；
铁路电车检测装置(3-1)，用于对电车运行状态进行检测，把所检测信号传输到A/D变换器(4)；
A/D变换器(4)，用于将电网检测装置(3)与铁路电车检测装置(3-1)传输的信号转变为数字信号，并输入数字处理控制器(10)；
数字处理控制器(10)，与谐波/有功变换装置(5)、无功移相控制器(6)、三相平衡控制器(7)、谐波无功补偿装置(8)、系统保护控制装置(9)连接，用于对铁路电网与电车系统运行状态进行监控分析；数字处理控制器(10)根据A/D变换器(4)的信号数据，计算出电车电网系统的各次谐波与无功电力的频率相位与幅值及各类参数，计算出谐波/有功变换装置(5)、无功移相控制器(6)、三相平衡控制器(7)、谐波无功补偿装置(8)、系统保护控制装置(9)的控制信号与参数；并且：
所述数字处理控制器(10)控制谐波/有功变换装置(5)，把电网谐波变换为有功电力，由并网电感变压器(2)将有功电力回送电网或电车牵引变压器(1)；
所述数字处理控制器(10)控制无功移相控制器(6)，将电网与铁路电车产生的无功电力移相为有功电力回送电网；
所述数字处理控制器(10)控制三相平衡控制器(7)，对电车牵引变压器(1)与电车负载三相失衡状态进行调节，提高电车牵引变压器与电网平衡度；
所述数字处理控制器(10)控制谐波无功补偿装置(8)，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除干扰与冲击，提高电网质量。
2.根据权利要求1所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述数字处理控制器(10)包括：监控器(10-1)和DSP-FFT处理器(10-2)，所述监控器(10-1)对铁路电网与电车系统运行状态进行监控分析与显示，所述DSP-FFT处理器(10-2)接收A/D变换器传输的数据，计算出电车电网各次谐波与无功电力的频率幅值与相位，计算出各控制器与系统保护控制装置(9)的控制指令与参数。
3.根据权利要求2所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述数字处理控制器(10)控制谐波/有功变换装置(5)，把谐波电力转换为与电网同频率同相位的有功电力，再由并网电感变压器(2)回送电网。
4.根据权利要求2所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述数字处理控制器(10)控制无功移相控制器(6)，把电网无功电力移相为与电网同相位的有功电力，再由并网电感变压器(2)回送电网，节约大量的电力电能。
5.根据权利要求2所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述数字处理控制器(10)控制三相平衡控制器(7)，对电车牵引变压器三相不平衡电压与三相不平衡电车负载进行调节与控制，以此提高电车电网平衡度。
6.根据权利要求2所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述数字处理控制器(10)控制谐波无功补偿装置(8)产生谐波无功补偿电压，由并网电感变压器(2)送入电网，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿。
7.根据权利要求1-6任一项所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述并网电感变压器(2)包括隔离开关(2-0)、可调电感绕组(2-1)、电感控制绕组(2-2)、无功移相绕组(2-3)、三相平衡调节绕组(2-4)、谐波无功补偿绕组(2-5)及变压并网绕组(2-6)；其中：
隔离开关(2-0)用于将铁路电车智能有源滤波器并入电网或切离电网；电感控制绕组(2-2)由谐波/有功变换装置(5)中的电感调节控制器(5-1)进行控制，电感控制绕组(2-2)控制可调电感绕组(2-1)的电感量，使可调电感绕组(2-1)电感值与高压电容C连接构成LC谐振电路，使电网谐波无阻抗的流入谐波/有功变换装置(5)；数字处理控制器(10)控制谐波/有功变换装置(5)把电网谐波变换为与电网同频率同相位的有功电力，经由可调电感绕组(2-1)与并网电感变压器(2)把有功电力回送电网；数字处理控制器(10)控制谐波无功补偿装置(8)输出的谐波与无功补偿电压送谐振无功补偿绕组(2-5)，经谐振无功补偿绕组(2-5)滤波后，由变压并网绕组(2-6)升压后送入电网，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿。
8.根据权利要求7所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：所述数字处理控制器(10)通过电网检测装置(3)与铁路电车检测装置(3-1)对铁路电网与电车运行系统实时检测与监控，当铁路电网或电车出现异常与故障时，或铁路电车信号系统出现异常与故障时，数字处理控制器(10)控制系统保护控制装置(9)，驱动隔离开关(2-0)切离并网电感变压器(2)，并同时向相关部门发出报警信号。
9.根据权利要求1与8所述的铁路电车智能有源滤波器，其特征在于：当所述铁路电车智能有源滤波器发生故障时，由数字处理控制器(10)瞬时控制系统保护控制装置(9)驱动隔离开关(2-0)切除并网电感变压器(2)，使铁路电车智能有源滤波器切离电网。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电铁路车智能有源滤波器，其特征在于：所述铁路电车智能有源滤波器进一步包括报警通信装置(11)，当铁路电网或电车或铁路电车智能有源滤波器出现过电压、过电流、过负荷等异常与故障时、信号系统异常或故障时，由所述数字处理控制器(10)控制系统保护控制装置(9)，根据电网和电车运行规则程序进行操作，同时由报警通信装置(11)发出报警信号。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108539855A (zh) * 2018-04-13 2018-09-14 上海广吉电气有限公司 高速dsp控制电网智能监测调压补偿与保护控制系统
CN109066737A (zh) * 2018-09-12 2018-12-21 西南交通大学 一种牵引-补偿变压器的负序补偿装置及其方法
CN111555301A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 上海广吉电气有限公司 智能有源滤波器及无功电力移相器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1897393A (zh) * 2006-06-23 2007-01-17 北京四方清能电气电子有限公司 用于电气化铁道无功功率补偿与电能质量控制的补偿装置
CN201413366Y (zh) * 2009-05-18 2010-02-24 河南蓝信科技有限公司 铁路检测列车信号动态检测系统
CN103545812A (zh) * 2013-10-18 2014-01-29 李树广 一种有源电网高次谐波与无功电力补偿节能装置
CN103825276A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 武汉理工大学 复合电力负载动态谐波滤波器的协调控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1897393A (zh) * 2006-06-23 2007-01-17 北京四方清能电气电子有限公司 用于电气化铁道无功功率补偿与电能质量控制的补偿装置
CN201413366Y (zh) * 2009-05-18 2010-02-24 河南蓝信科技有限公司 铁路检测列车信号动态检测系统
CN103545812A (zh) * 2013-10-18 2014-01-29 李树广 一种有源电网高次谐波与无功电力补偿节能装置
CN103825276A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 武汉理工大学 复合电力负载动态谐波滤波器的协调控制方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108539855A (zh) * 2018-04-13 2018-09-14 上海广吉电气有限公司 高速dsp控制电网智能监测调压补偿与保护控制系统
CN109066737A (zh) * 2018-09-12 2018-12-21 西南交通大学 一种牵引-补偿变压器的负序补偿装置及其方法
CN109066737B (zh) * 2018-09-12 2024-01-09 西南交通大学 一种牵引-补偿变压器的负序补偿装置及其方法
CN111555301A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 上海广吉电气有限公司 智能有源滤波器及无功电力移相器
CN111555301B (zh) * 2020-05-26 2021-11-09 上海广吉电气有限公司 智能有源滤波器及无功电力移相器

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