電氣化鐵路單相功率補償器制造技術

一種電氣自動化技術領域的電氣化鐵路單相功率補償器，包括：單相隔離變壓器、連接電抗器和單相鏈式換流器，其中：單相隔離變壓器的原邊出線端連接到電氣化鐵路的兩相供電臂，副邊繞組的同名端連接到連接電抗器的一端，連接電抗器的另一端連接到單相鏈式換流器的一個交流輸出端，單相鏈式換流器的另一個交流輸出端連接到單相隔離變壓器的副邊繞組的非同名端。本裝置能夠快速跟蹤并控制電力機車的瞬時沖擊負荷，解決電氣化鐵路固有的動態無功、諧波、功率因數的補償問題。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及的是一種電氣自動化
的裝置，具體是一種電氣化鐵路單相功率補償器。
技術介紹
電氣化鐵路的供電方式是在鐵路沿線建立若干個牽引變電站，經牽引變壓器降為單相27. 5kV或55kV后通過牽引網向電力機車供電。電力機車采用27. 5kV單相工頻交流電壓，經全波整流后驅動直流牽引電動機，在架空接觸導線和鋼軌之間行駛。電力機車是一種大功率單相整流牽引負荷，其供電和驅動方式決定它具有以下特點a)不對稱性，產生負序電流，引起電網三相不平衡；b)非線性，產生諧波，注入諧波電流，引起電壓波形畸變；c)沖擊性負荷，引起系統電壓波動；d)功率因數低，一般在0. 75左右。而且所需要的無功功率動態變化。電鐵所帶來的電能質量問題，對電網及電網其他用戶、包括電鐵自身都產生了不利影響。目前鐵路牽引供電系統動態無功補償的主要手段是在供電臂上安裝TCR型SVC。 但是，TCR型在鐵路的應用存在很大的局限性。該產品在單相系統的應用，能夠解決功率因數問題和部分諧波問題，但是，對于電力機車的瞬時沖擊性的跟蹤性能不佳。采用兩相有源逆變器背靠背連接的功率控制器是另一種補償方式，但該方式由于有一側需要采用逆變器的并聯連接，等效開關頻率不高，對諧波的補償不理想。
技術實現思路
本技術針對現有技術存在的上述不足，提供一種電氣化鐵路單相功率補償器，能夠快速跟蹤并控制電力機車的瞬時沖擊負荷，解決電氣化鐵路固有的動態無功、諧波、功率因數的補償問題。本技術是通過以下技術方案實現的，本技術包括單相隔離變壓器、連接電抗器和單相鏈式換流器，其中單相隔離變壓器的原邊出線端連接到電氣化鐵路的兩相供電臂，副邊繞組的同名端連接到連接電抗器的一端，連接電抗器的另一端連接到單相鏈式換流器的一個交流輸出端，單相鏈式換流器的另一個交流輸出端連接到單相隔離變壓器的副邊繞組的非同名端。所述的單相鏈式換流器由若干個串聯的單相鏈式換流單元組成，其中單相鏈式換流單元包括四個組成電橋的開關器件和一個與所述電橋并聯的直流電容。所述的開關器件的兩端反向并聯有與二極管。本技術的優點該單相功率補償器采用了單相鏈式換流器通過隔離變壓器實現動態無功的快速補償；由于鏈式換流器等效開關頻率高，也可實現諧波濾波。因此該技術可以有效地解決電氣化鐵路固有的動態無功、諧波、功率因數的補償問題。附圖說明圖1為本技術示意圖。圖2為實施例示意圖。具體實施方式下面對本技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本技術的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖1所示，本實施例包括單相隔離變壓器1、連接電抗器2及單相鏈式換流器 3，其中單相隔離變壓器1的原邊出線端連接到電氣化鐵路的兩相供電臂，副邊繞組的同名端連接到連接電抗器2的一端，連接電抗器2的另一端連接到單相鏈式換流器3的一個交流輸出端，單相鏈式換流器3的另一個交流輸出端連接到單相隔離變壓器1的副邊繞組的非同名端。所述的連接電抗器2采用單相隔離變壓器1的漏抗實現。如圖1所示，所述的單相鏈式換流器3由若干個串聯的單相鏈式換流單元組成，其中單相鏈式換流單元包括四個組成電橋的開關器件SLAn、SLBn, SRAn, SRBn和一個與所述電橋并聯的直流電容Cn，其中開關器件采用MOSFET、IGBT、IGCT或GTO ；直流電容采用薄膜電力電容。所述的開關器件的兩端反向并聯有與二極管。如圖2所示，牽引變電站從電網引入三相交流電源A、B、C，經過牽引變壓器4降壓形成兩個單相牽引交流電源TN相和FN相，一般N極通過鐵軌接大地；TN相和FN相分別為鐵路線上的若干臺牽引機車提供交流電源，而牽引機車工作時會產生無功和諧波電流流入電網，另外由于是單相供電方式，流入電網的電流也是不平衡的；本實施例所述的單相功率補償器5連接到TN電源端，實現動態無功和諧波電流的補償。由于單相鏈式換流器的等效開關頻率高，因此本裝置也可以實現多次諧波電流的補償，和采用兩相有源逆變器背靠背連接的功率控制器相比，兩者的成本相當，但本裝置補償器諧波電流補償性能更高。權利要求1.一種電氣化鐵路單相功率補償器，其特征在于，包括單相隔離變壓器、連接電抗器和單相鏈式換流器，其中單相隔離變壓器的原邊出線端連接到電氣化鐵路的兩相供電臂， 副邊繞組的同名端連接到連接電抗器的一端，連接電抗器的另一端連接到單相鏈式換流器的一個交流輸出端，單相鏈式換流器的另一個交流輸出端連接到單相隔離變壓器的副邊繞組的非同名端。2.根據權利要求1所述的電氣化鐵路單相功率補償器，其特征是，所述的連接電抗器采用單相隔離變壓器的漏抗實現。3.根據權利要求1所述的電氣化鐵路單相功率補償器，其特征是，所述的單相鏈式換流器由若干個串聯的單相鏈式換流單元組成。4.根據權利要求3所述的電氣化鐵路單相功率補償器，其特征是，所述的單相鏈式換流單元包括四個組成電橋的開關器件和一個與所述電橋并聯的直流電容。5.根據權利要求1所述的電氣化鐵路單相功率補償器，其特征是，所述的開關器件采用 MOSFET、IGBT、IGCT 或 GTO。6.根據權利要求4或5所述的電氣化鐵路單相功率補償器，其特征是，所述的開關器件的兩端反向并聯有與二極管。7.根據權利要求4所述的電氣化鐵路單相功率補償器，其特征是，所述的直流電容采用薄膜電力電容。專利摘要一種電氣自動化
的電氣化鐵路單相功率補償器，包括單相隔離變壓器、連接電抗器和單相鏈式換流器，其中單相隔離變壓器的原邊出線端連接到電氣化鐵路的兩相供電臂，副邊繞組的同名端連接到連接電抗器的一端，連接電抗器的另一端連接到單相鏈式換流器的一個交流輸出端，單相鏈式換流器的另一個交流輸出端連接到單相隔離變壓器的副邊繞組的非同名端。本裝置能夠快速跟蹤并控制電力機車的瞬時沖擊負荷，解決電氣化鐵路固有的動態無功、諧波、功率因數的補償問題。文檔編號H02J3/18GK202084943SQ20112019678公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月13日 優先權日2011年6月13日專利技術者劉文華, 宋強, 李建國, 趙香花, 陳遠華 申請人:思源清能電氣電子有限公司本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種電氣化鐵路單相功率補償器，其特征在于，包括：單相隔離變壓器、連接電抗器和單相鏈式換流器，其中：單相隔離變壓器的原邊出線端連接到電氣化鐵路的兩相供電臂，副邊繞組的同名端連接到連接電抗器的一端，連接電抗器的另一端連接到單相鏈式換流器的一個交流輸出端，單相鏈式換流器的另一個交流輸出端連接到單相隔離變壓器的副邊繞組的非同名端。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳遠華，宋強，趙香花，李建國，劉文華，
申請(專利權)人：思源清能電氣電子有限公司，
類型：實用新型
國別省市：31