CN209200955U - 一种应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，包括变压器柜、变流器柜和隔离开关柜；所述的变流器柜连接隔离开关柜以及变压器柜的变压器低压端，通过DC/AC变流自动实现牵引及回馈；所述的变压器柜连接变流器和环网，实现升降压能量传输；变流器柜中设置有功率单元及其控制系统，功率单元直流端与直流接触网连接，功率单元交流端与交流电网连接；通过电流传感器及电压传感器采集功率单元各相交流电流、直流输入电压、直流母线电压及交流电压并发送至控制系统，控制系统输出功率单元驱动信号。本实用新型能够根据需要实现回馈运行模式、牵引运行模式和无功补偿模式，提高牵引供电质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变流装置，具体涉及一种应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置。
背景技术
随着煤炭的深入开采以及采矿技术的不断更新，井下无轨胶轮车的动力已经由架线电牵引替代了柴油发电机，有效降低了矿井通道有害气体的排放，同时降低了通风系统的能耗。
矿井下的牵引供电系统采用1500V直流供电，整流装置一般通过两套二极管12脉动整流机组并联构成24脉动整流机组，制动再生能量一般用制动电阻以发热的形式消耗掉，该装置主要存在谐波大、功率因素低以及制动再生能量无法回馈利用的问题。无轨胶轮电动车在煤矿井下的运行工况非常复杂，通常需要频繁启动、制动、加减速、上下坡、紧急刹车，因此设计一种具备回馈、牵引和无功补偿功能的牵引供电双向变流装置具有重要实际意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，机车减速、下坡时能量稳定回馈直流牵引网，机车加速、上坡时与变电所牵引整流机组共同为列车提供能量，有效抑制直流网压的波动，能根据需要进行无功功率补偿。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括变压器柜、变流器柜和隔离开关柜；所述的变流器柜连接隔离开关柜以及变压器柜的变压器低压端，通过DC/AC变流自动实现牵引及回馈；所述的变压器柜连接变流器和环网，实现升降压能量传输；
变流器柜中设置有功率单元及其控制系统，功率单元直流端与直流接触网连接，功率单元交流端与交流电网连接；通过电流传感器及电压传感器采集功率单元各相交流电流、直流输入电压、直流母线电压及交流电压并发送至控制系统，控制系统输出功率单元驱动信号。
所述的隔离开关柜连接1500V开关柜，并且配置有直流接触器及直流平波电抗器。
所述的变压器柜连接变流器和35kV环网。
所述的功率单元采用电流内环、电压外环的双环控制方式，功率单元由三个四象限功率模块组成。所述功率单元的四象限功率模块采用SVPWM进行控制。
所述功率单元的交流端通过对应的滤波电抗与交流电网进行连接。
所述的控制系统通过对驱动信号进行光纤隔离之后发送给功率单元。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
能够根据需要实现回馈运行模式、牵引运行模式和无功补偿模式。当实现回馈运行模式时，该变流装置实时检测直流母线电压，如果矿井中机车减速、下坡且直流母线电压超过设定的回馈阈值，进入回馈模式，此时该装置能够将多余的再生制动能量变换成交流电通过变压器回馈到中压网络；当实现牵引运行模式时，该变流装置实时检测直流母线电压，如果矿井中机车加速、上坡且直流母线电压低于设置的牵引阈值，进入牵引模式，此时该装置与牵引整流器协同工作共同为列车提供能量；当实现无功补偿模式时，该装置既可以单独进行无功补偿模式运行，也可以在回馈或牵引时进行无功补偿，补偿交流中压电网上的无功功率。本实用新型能够有效抑制直流网压的波动，减小直流电压纹波，提高牵引供电质量。
附图说明
图1本实用新型的系统接入示意图；
图2本实用新型变流器主回路及控制原理示意图；
图3本实用新型变流器回馈牵引控制策略图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
参见图1，本实用新型的变流器直流端接入直流接触网，交流端通过滤波电抗器接入交流电网。功率单元与控制系统相连接，功率单元由3个四象限功率模块组成。
本实施例的功率单元各交流端设有用于采集功率单元各相交流电流的电流传感器和交流电压传感器，各电流传感器和电压传感器均与控制系统连接。功率单元的直流端设有用于采集回馈变流器直流输入电压和直流母线电压的电压传感器，电压传感器与控制系统连接。
本实施例的控制系统输出功率单元的驱动信号，采用光纤隔离驱动信号与功率单元。
如图3所示，当直流输入电压值高于回馈阈值Udcin1时，变流器回馈运行，电压外环指令Udc_ref为Udcin1；当直流输入电压值低于牵引阈值Udcin2时，变流器牵引运行，电压外环指令Udc_ref为Udcin2；当机车处于非制动和牵引时，接触网压会在回馈阈值Udcin1和牵引阈值Udcin2之间，此时变流器处于待机状态。如图2所示，通过采集交流电网电压，经过锁相PLL得到相角θ；d轴电流Id_fdb、q轴电流Iq_fdb由变流器交流侧电流经过坐标变换得到。控制系统采用外环电压环内环电流环双环控制模式，首先控制系统采集变流器直流侧电压Udc_fdb与基准电压Udc_ref做差，经PI调节器处理之后，电压环输出作为内环电流环给定值Id_ref，功率单元电流Id_fdb与此电流Id_ref做差，经PI调节器处理之后，再经过SVPWM产生功率单元的驱动脉冲信号，实现回馈和牵引运行。需要补偿的无功功率经过无功换算后得到无功电流指令Iq_ref，功率单元电流Id_fdb与此电流Iq_ref做差，经PI调节器处理后，再经过SVPWM产生功率单元的驱动脉冲信号，实现无功功率补偿。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员应当理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，其特征在于：包括变压器柜、变流器柜和隔离开关柜；所述的变流器柜连接隔离开关柜以及变压器柜的变压器低压端，通过DC/AC变流自动实现牵引及回馈；所述的变压器柜连接变流器和环网，实现升降压能量传输；
变流器柜中设置有功率单元及其控制系统，功率单元直流端与直流接触网连接，功率单元交流端与交流电网连接；通过电流传感器及电压传感器采集功率单元各相交流电流、直流输入电压、直流母线电压及交流电压并发送至控制系统，控制系统输出功率单元驱动信号。
2.根据权利要求1所述应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，其特征在于：所述的隔离开关柜连接1500V开关柜，并且配置有直流接触器及直流平波电抗器。
3.根据权利要求1所述应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，其特征在于：环网为35kV。
4.根据权利要求1所述应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，其特征在于：所述的功率单元采用电流内环、电压外环的双环控制方式，功率单元由三个四象限功率模块组成。
5.根据权利要求1所述应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，其特征在于：所述功率单元的交流端通过对应的滤波电抗与交流电网进行连接。
6.根据权利要求1所述应用在煤矿中的牵引供电双向变流装置，其特征在于：所述的控制系统通过对驱动信号进行光纤隔离之后发送给功率单元。
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|---|---|---|---|---|
| CN113644629A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-12 | 许继集团有限公司 | 轨道交通牵引供电双向变流系统短路保护装置及其控制方法 |
| CN114221333A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-22 | 江苏晨大电气股份有限公司 | 一种用于轨道交通双向变流器的智能网压控制方法及装置、系统 |
| CN114336584A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 核工业理化工程研究院 | 一种用于地铁再生能量吸收利用的控制系统及其控制方法 |
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