[發(fā)明專利]一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210417779.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102882208A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃燕艷;周方圓;文韜;王衛(wèi)安;蔡蔚;石二磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量治理裝置的控制方法，具體涉及一種應(yīng)用于電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的基于SCOTT（斯科特）變壓器供電的電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置的控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)我國(guó)電氣化鐵路發(fā)展十分迅速，具有運(yùn)載能力強(qiáng)、行車速度快、節(jié)約能源高、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了舉足輕重的作用。然而由于電力機(jī)車為大功率單相負(fù)荷，具有非線性、不對(duì)稱性和波動(dòng)性等特點(diǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量的負(fù)序、無(wú)功和諧波電流注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波動(dòng)畸變、三相不平衡、功率因數(shù)低等問(wèn)題。對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。

為減少電氣化鐵路對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，目前國(guó)內(nèi)外采用了多種方式來(lái)進(jìn)行解決。在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中與本專利申請(qǐng)相關(guān)的內(nèi)容主要有以下文獻(xiàn)：

文獻(xiàn)一為清華大學(xué)于2003年11月28日申請(qǐng)，并于2004年11月10日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為CN1545183A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《牽引變電所電能質(zhì)量控制器》。該發(fā)明由一臺(tái)三相變流器和一臺(tái)斯科特（SCOTT）變壓器構(gòu)成，牽引變壓器輸出的兩個(gè)正交單相電源與SCOTT變壓器的兩個(gè)單相輸出端相連接，三相變流器與SCOTT變壓器的三相輸出端相串聯(lián)，其電能三相變流器是一個(gè)直流母線上并聯(lián)有電容的逆變器。該系統(tǒng)包含的斯科特（SCOTT）變壓器僅作為隔離變壓器連接三相變流器至牽引變電所形成的兩相電路中，其不足之處在于：輸出端一相接地的三相逆變器，可認(rèn)為是一個(gè)不平衡的三相負(fù)載，會(huì)引起逆變器輸出電壓的基波畸變；三相逆變器要實(shí)現(xiàn)有功功率的一相到另一相的轉(zhuǎn)移比較困難。

文獻(xiàn)二為東南大學(xué)于2010年09月06日申請(qǐng)，并于2010年12月15日公布，公布號(hào)為CN101917011A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《用于電鐵牽引供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量綜合控制方法及裝置》。該發(fā)明包括由一個(gè)3次濾波器和一個(gè)二階高通濾波器構(gòu)成的無(wú)源濾波器和一組帶儲(chǔ)能電池組的電壓源型變流裝置。該專利的缺點(diǎn)是裝置均由不可調(diào)的電容和電感組成，發(fā)出的無(wú)功是一常量，因此無(wú)法對(duì)牽引負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，易形成過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，反而使得牽引變電所功率因數(shù)降低，惡化牽引網(wǎng)的運(yùn)行電壓。

文獻(xiàn)三為江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司于2011年03月21日申請(qǐng)，并于2011年07月06日公布，公布號(hào)為CN102118027A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《電氣化鐵路的電能質(zhì)量控制補(bǔ)償裝置》。該發(fā)明包括一個(gè)由二階高通濾波器構(gòu)成的無(wú)源濾波器和一組電壓源型變流裝置。該方案雖可以補(bǔ)償電鐵供電系統(tǒng)功率因數(shù)，并有效控制諧波、三相不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題。但是它把牽引變電所的兩個(gè)供電臂分開(kāi)對(duì)待，忽略了兩供電臂之間的相互影響，如使用動(dòng)態(tài)響應(yīng)很快的有源設(shè)備，有可能會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，不易使兩臂達(dá)到負(fù)載平衡狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置控制方法，該控制方法能夠有效實(shí)現(xiàn)電氣化鐵路負(fù)序、諧波和無(wú)功的綜合治理，適當(dāng)降低有源容量，達(dá)到改善治理效果和降低成本的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置控制方法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置控制方法，包括以下步驟：

在單相多繞組變壓器的副邊設(shè)置鐵路功率調(diào)節(jié)器和晶閘管控制濾波器；

在鐵路功率調(diào)節(jié)器設(shè)置兩個(gè)以上共用直流側(cè)電容形成背靠背結(jié)構(gòu)形式的相互并聯(lián)的變流器，兩個(gè)變流器的交流輸出端均通過(guò)連接電抗器和單相多繞組變壓器連接至M相供電座和T相供電座；

在兩個(gè)單相多繞組變壓器副邊的一個(gè)繞組分別設(shè)置兩組以上相互并聯(lián)的晶閘管控制濾波器，在晶閘管控制濾波器設(shè)置兩組以上相互并聯(lián)的濾波支路；

鐵路功率調(diào)節(jié)器平衡M相供電座和T相供電座之間的有功功率；

晶閘管控制濾波器分別對(duì)其所在M相供電臂或T相供電臂的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償和濾除諧波。

作為本發(fā)明一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置控制方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)和控制，在M相供電臂和T相供電臂分別產(chǎn)生電流和分別與M相負(fù)載電流和T相負(fù)載電流相加后得到電流和使得I_M=I_T，I_M和I_T分別為和的模，電流和的相位與M相供電座和T相供電座的電壓相位保持一致，以消除負(fù)序。

作為本發(fā)明一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置控制方法技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在M相供電座和T相供電座中，其中一個(gè)為重載座，另一個(gè)為輕載座。鐵路功率調(diào)節(jié)器將M相負(fù)載和T相負(fù)載的有功電流差值的一半從重載座轉(zhuǎn)移至輕載座。