CN201332271Y - 一种电气化铁路功率补偿器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电气化铁路功率补偿器，属于电气自动化设备技术领域。本功率补偿器中，单相多绕组隔离变压器的原边接到电气化铁路的一相供电臂，N个副边绕组分别连接到N台电感电容T型滤波器的输入端和公共端，N台电感电容T型滤波器的输出端和公共端分别连接到N台单相逆变器的交流端。单相隔离变压器的原边接到电气化铁路的另一相供电臂，副边同时与连接电抗器和单相链式换流器的两个交流输出端形成串联连接。N台单相逆变器的直流侧电容器分别与单相链式换流器中N个单相逆变器的直流侧电容器并联连接在一起。本实用新型提出的电气化铁路功率补偿器，有效地解决了电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数和负荷不平衡的补偿问题。

Description

一种电气化铁路功率补偿器
技术领域
本实用新型涉及一种电气化铁路功率补偿器，属于电气自动化设备技术领域。
背景技术
电气化铁路的供电方式是在铁路沿线建立若干个牵引变电站，经牵引变压器降为单相27.5kV或55kV后通过牵引网向电力机车供电。电力机车采用25kV单相工频交流电压，经全波整流后驱动直流牵引电动机，在架空接触导线和钢轨之间行驶。电力机车是一种大功率单相整流牵引负荷，其供电和驱动方式决定它具有以下特点：
a)不对称性，产生负序电流，引起电网三相不平衡；
b)非线性，产生谐波，注入谐波电流，引起电压波形畸变；
c)冲击性负荷，引起系统电压波动；
d)功率因数低，一般在0.75左右。而且所需要的无功功率动态变化。
电铁所带来的电能质量问题，对电网及电网其他用户，包括电铁自身都产生不利影响。
目前铁路牵引供电系统动态无功补偿的主要手段是在供电臂上安装晶闸管控制电抗器型静止式动态无功功率补偿装置。但是，晶闸管控制电抗器型在铁路的应用存在很大的局限性。该产品在单相系统的应用，能够解决功率因数问题和部分谐波问题，但是，对于电力机车的瞬时冲击性的跟踪性能不佳，而对于三相不平衡问题则不能起到作用。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种电气化铁路功率补偿器，克服现有技术的不足之处，以解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数和负荷不平衡的补偿问题。
本实用新型提出的电气化铁路功率补偿器，包括：一台单相多绕组隔离变压器、N台电感电容T型滤波器、N台单相逆变器、一台单相链式换流器、一台连接电抗器以及一台单相隔离变压器；所述的单相多绕组隔离变压器的原边接到电气化铁路的一相供电臂，N个副边绕组分别连接到N台电感电容T型滤波器的输入端和公共端，N台电感电容T型滤波器的输出端和公共端分别连接到N台单相逆变器的交流端；所述的单相隔离变压器的原边接到电气化铁路的另一相供电臂，副边同时与所述的连接电抗器和单相链式换流器的两个交流输出端形成串联连接；所述的N台单相逆变器的直流侧电容器分别与单相链式换流器中N个单相逆变器的直流侧电容器并联连接在一起。
上述电气化铁路功率补偿器中的电感电容T型滤波器，包括第一台单相电抗器、第二台单相电抗器和一台滤波电容器；所述的第一台单相电抗器的一端作为电感电容T型滤波器的输入端，所述的第一台单相电抗器的另一端与所述的第二台单相电抗器的一端及所述的滤波电容器的一端并接在一起，所述的第二台单相电抗器的另一端为电感电容T型滤波器的输出端，所述的滤波电容器的另一端为电感电容T型滤波器的公共端。
本实用新型提出的电气化铁路功率补偿器，充分利用了链式换流器效率高、模块化、电平数高及低成本的优点，通过和并联的多组单相逆变器的背靠背连接，可以实现有功功率的双向传递，而每个并联的单相逆变器及滤波器组，可以实现独立控制，均分全部补偿电流，并可滤除开关频率等高次谐波电流。整个补偿器可以有效地解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数和负荷不平衡的补偿问题。
附图说明
图1是本实用新型提出的电气化铁路功率补偿器的电路原理图。
具体实施方式
本实用新型提出的电气化铁路功率补偿器的电路原理图，如图1所示，包括一台单相多绕组隔离变压器1、N台电感电容T(以下简称LCL)滤波器2、N台单相逆变器3、一台单相链式换流器4、一台连接电抗器5和一台单相隔离变压器6。单相多绕组隔离变压器1的原边接到电气化铁路的一相供电臂，N个副边绕组分别连接到N台电感电容T滤波器2的输入端和公共端，N台电感电容T滤波器2的输出端与公共端分别连接到N台单相逆变器的交流端。单相隔离变压器6的原边接到电气化铁路的另一相供电臂，副边同时与连接电抗器5和单相链式换流器4的两个交流输出端形成串联连接。N台单相逆变器3的直流侧电容器分别与单相链式换流器中N个单相逆变器的直流侧电容器并联连接在一起。
上述电气化铁路功率补偿器中的电感电容T型滤波器，包括第一台单相电抗器、第二台单相电抗器和一台滤波电容器。第一台单相电抗器的一端作为电感电容T型滤波器的输入端，所述的第一台单相电抗器的另一端与所述的第二台单相电抗器的一端及所述的滤波电容器的一端并接在一起，所述的第二台单相电抗器的另一端为电感电容T型滤波器的输出端，所述的滤波电容器的另一端为电感电容T型滤波器的公共端。
如图1所示，本实用新型的补偿器中，左边的单相多绕组隔离变压器TR1的每个副边绕组连接一个LCL滤波器和单相逆变器，N组LCL滤波器和单相逆变器共同完成左边单相供电臂的动态无功补偿和谐波补偿。LCL滤波器可以滤除单相逆变器产生的开关频率及以上频率的谐波电流，使这些高次谐波电流不流入系统，此外，这种电路连接不依赖变压器TR1的漏抗且控制可独立于其他单相逆变器，因而使得变压器TR1制造成本更低。右边的单相隔离变压器TR2、连接电抗器L和链式换流器可对右边电气化铁路的供电臂形成动态无功补偿和谐波补偿。通过两边对应序号的单相逆变器的直流端的并联连接，左右两边电气化铁路的供电臂的有功功率可以通过本新型功率控制器实现互相传送，从而实现左右两边电气化铁路的供电臂的不平衡负荷补偿控制。
本实用新型的补偿器中，右边连接电抗器L也可以采用右边单相隔离变压器的漏抗实现。左边LCL滤波器的第一台单相电抗器L11、L21…LN1也可以用左边单相多绕组隔离变压器的漏抗实现。
本实用新型也可应用于其他类似的单相供电补偿场合。任何基于本实用新型所作的等效变换电路，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1、一种电气化铁路功率补偿器，其特征在于，该补偿器包括：一台单相多绕组隔离变压器、N台电感电容T型滤波器、N台单相逆变器、一台单相链式换流器、一台连接电抗器以及一台单相隔离变压器；所述的单相多绕组隔离变压器的原边接到电气化铁路的一相供电臂，N个副边绕组分别连接到N台电感电容T型滤波器的输入端和公共端，N台电感电容T型滤波器的输出端和公共端分别连接到N台单相逆变器的交流端；所述的单相隔离变压器的原边接到电气化铁路的另一相供电臂，副边同时与所述的连接电抗器和单相链式换流器的两个交流输出端形成串联连接；所述的N台单相逆变器的直流侧电容器分别与单相链式换流器中N个单相逆变器的直流侧电容器并联连接在一起。
2、如权利要求1所述的电气化铁路功率补偿器，其特征在于其中所述的电感电容T型滤波器包括第一台单相电抗器、第二台单相电抗器和一台滤波电容器；所述的第一台单相电抗器的一端作为电感电容T型滤波器的输入端，所述的第一台单相电抗器的另一端与所述的第二台单相电抗器的一端及所述的滤波电容器的一端并接在一起，所述的第二台单相电抗器的另一端为电感电容T型滤波器的输出端，所述的滤波电容器的另一端为电感电容T型滤波器的公共端。
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