[實(shí)用新型]一種用SVG平衡電氣化鐵路單相負(fù)荷的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820014045.4
• 申請(qǐng)日: 2008-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN201230215Y
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曠;郭自勇;李興;左強(qiáng);付國(guó)良;孫蕾;董力軍;韓國(guó)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/26
• 分類號(hào): H02J3/26;H02J3/18;H02J3/16;H02J3/01
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所
• 代理人: 張 群

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種提高電氣化鐵道電能質(zhì)量的平衡電氣化鐵路單相負(fù)荷的裝置。

背景技術(shù)

電氣化鐵路是當(dāng)前我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的交通方式，它可以提高鐵路運(yùn)輸能力、改進(jìn)鐵路運(yùn)營(yíng)，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)資源的合理分配、降低運(yùn)營(yíng)成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等，因此，和其它牽引方式相比，電氣化在鐵路運(yùn)輸中顯示出無可比擬的優(yōu)越性。國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》明確，到2020年，我國(guó)鐵路總里程將達(dá)到100,000km，其中電氣化鐵路為50,000km，鐵路電氣化率約為50％，承擔(dān)的運(yùn)量比重在80％以上。

鐵路電氣化的飛速發(fā)展在拓展運(yùn)輸能力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也暴露出一些問題和弊端，尤其是在我國(guó)現(xiàn)行電網(wǎng)條件下，電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)，對(duì)供電電網(wǎng)產(chǎn)生了很大的影響。電力機(jī)車的供電和驅(qū)動(dòng)方式?jīng)Q定了大功率單相整流牽引性的負(fù)荷特性，因此具有以下特點(diǎn)：

a)不對(duì)稱性，產(chǎn)生負(fù)序電流，引起電網(wǎng)三相不對(duì)稱；

b)非線性，產(chǎn)生諧波，引起電壓波形畸變；

c)沖擊性，引起電壓波動(dòng)；

d)功率因數(shù)低。

而且由于電力機(jī)車的負(fù)載能力和運(yùn)行速度的不斷提高，功率水平也會(huì)大幅度提高，對(duì)電網(wǎng)的沖擊也會(huì)相應(yīng)加大。隨著電氣化鐵路在全國(guó)的逐步發(fā)展，如何使其對(duì)電力系統(tǒng)的影響降為最低，成為了必須認(rèn)真思考和努力解決的問題。

傳統(tǒng)的方法是在110kV側(cè)加裝補(bǔ)償裝置，如FC等。但由于電氣化鐵路的負(fù)荷隨機(jī)性，僅僅用FC的效果很不理想。如果采用TCR等SVC補(bǔ)償器，由于接入電壓太高，TCR需通過變壓器才能可靠工作。同時(shí)，TCR在工作時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，必須配套相應(yīng)的FC才能充分發(fā)揮其作用。所以，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)很高，占地面積很大，補(bǔ)償功能也很單一。

SVG(Static?Var?Generator)稱為“靜止無功發(fā)生器”，也稱為靜止同步補(bǔ)償器(StaticSynchronous?Compensator—STATCOM)，是一種并聯(lián)型無功補(bǔ)償裝置，它基于瞬時(shí)無功功率的概念和補(bǔ)償原理，采用全控型開關(guān)器件，輔之以小容量?jī)?chǔ)能元件所構(gòu)成。SVG不需要大容量的電抗器、電容器等儲(chǔ)能元件，大大縮小了裝置的體積和成本；調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行范圍寬，通過不同的控制，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的連續(xù)調(diào)節(jié)；采用PWM控制或多重化的結(jié)構(gòu)，可使其輸出電流接近正弦波，從而不需附加額外的濾波器。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種用SVG平衡電氣化鐵路單相負(fù)荷的裝置，該裝置采用兩套結(jié)構(gòu)相同的靜止無功發(fā)生器，分別接于低壓側(cè)的左右橋臂上，且兩套結(jié)構(gòu)相同的靜止無功發(fā)生器的直流側(cè)電容并聯(lián)，再采用直流母線互聯(lián)的形式構(gòu)成一個(gè)整體。該裝置可顯著改善電氣化鐵道電能質(zhì)量，提高功率因數(shù)，降低電能損耗，同時(shí)解決了電氣化鐵路牽引負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)造成的負(fù)序、諧波、電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量問題，有效的保障電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能增效的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用SVG平衡電氣化鐵路單相負(fù)荷的裝置，該裝置采用兩套結(jié)構(gòu)相同的靜止無功發(fā)生器SVG1、SVG2，分別接于低壓側(cè)的左右橋臂上，且兩套結(jié)構(gòu)相同的靜止無功發(fā)生器SVG1、SVG2的直流側(cè)電容并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)整體。

所述的兩套結(jié)構(gòu)相同的靜止無功發(fā)生器SVG1、SVG2分別接于低壓側(cè)的左右橋臂，再分別連接設(shè)于左右橋臂的固體濾波器FC1、FC2。

所述的靜止無功發(fā)生器SVG1或SVG2采用兩電平功率單元并聯(lián)多重化的方式實(shí)現(xiàn)大容量和低開關(guān)諧波，所述的功率單元采用標(biāo)準(zhǔn)模塊形式，輸入端(交流側(cè))接于變壓器低壓側(cè)，輸出端(直流側(cè))接于直流母線，采用直流母線互聯(lián)的形式構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。

所述的功率單元采用IGBT或IGCT功率器件。

所述的功率單元中，IGBT1正負(fù)母線之間并聯(lián)突波電容C1，IGBT2正負(fù)母線之間也并聯(lián)突波電容C2，同時(shí)在正負(fù)母線之間的電力電容C4起到儲(chǔ)能和穩(wěn)定直流側(cè)電壓的作用。

所述的功率單元具有交流和直流故障隔離功能；在交流側(cè)設(shè)有接觸器K，在直流側(cè)設(shè)有熔斷器FU2；接觸器K一端連接電抗器輸出端，接觸器K另一端連接功率單元IGBT輸入端；熔斷器FU2接于電容器C4輸出端。

所述的功率單元設(shè)有過壓保護(hù)器SPD，過壓保護(hù)器SPD連接熔斷器FU1，兩端與電容C4并聯(lián)。

所述的功率單元具有上電自充電功能，所述的交流側(cè)接觸器K上并聯(lián)有電阻R。

該方法用于電氣化鐵路供電系統(tǒng)的無功功率、諧波電流和負(fù)序電流的補(bǔ)償。