[發(fā)明專利]一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210417922.3
• 申請日: 2012-10-27
• 公開（公告）號: CN102938563A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃燕艷;周方圓;文韜;王衛(wèi)安;蔡蔚;石二磊
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲變流技術(shù)國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 上海碩力知識產(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，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。背景技術(shù)

近年來我國電氣化鐵路發(fā)展十分迅速，具有運載能力強、行車速度快、節(jié)約能源高、環(huán)境污染小等優(yōu)點，為國民經(jīng)濟的快速發(fā)展起到了舉足輕重的作用。然而由于電力機車為大功率單相負(fù)荷，具有非線性、不對稱性和波動性等特點，在運行過程中產(chǎn)生大量的負(fù)序、無功和諧波電流注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波動畸變、三相不平衡、功率因數(shù)低等問題。對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行帶來嚴(yán)重的影響。

為減少電氣化鐵路對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，目前國內(nèi)外采用了多種方式來進(jìn)行解決。在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中與本專利申請相關(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，并于2004年11月10日公開，公開號為CN1545183A的中國發(fā)明專利申請《牽引變電所電能質(zhì)量控制器》。該發(fā)明由一臺三相變流器和一臺斯科特（SCOTT）變壓器構(gòu)成，牽引變壓器輸出的兩個正交單相電源與SCOTT變壓器的兩個單相輸出端相連接，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)為是一個不平衡的三相負(fù)載，會引起逆變器輸出電壓的基波畸變；三相逆變器要實現(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，并于2010年12月15日公布，公布號為CN101917011A的中國發(fā)明專利申請《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3次濾波器和一個二階高通濾波器構(gòu)成的無源濾波器和一組帶儲能電池組的電壓源型變流裝置。該專利的缺點是裝置均由不可調(diào)的電容和電感組成，發(fā)出的無功是一常量，因此無法對牽引負(fù)荷進(jìn)行動態(tài)補償，易形成過補償或欠補償，反而使得牽引變電所功率因數(shù)降低，惡化牽引網(wǎng)的運行電壓。

文獻(xiàn)三為江蘇省電力試驗研究院有限公司于2011年03月21日申請，并于2011年07月06日公布，公布號為CN102118027A的中國發(fā)明專利申請《電氣化鐵路的電能質(zhì)量控制補償裝置》。該發(fā)明包括一個由二階高通濾波器構(gòu)成的無源濾波器和一組電壓源型變流裝置。該方案雖可以補償電鐵供電系統(tǒng)功率因數(shù)，并有效控制諧波、三相不平衡等電能質(zhì)量問題。但是它把牽引變電所的兩個供電臂分開對待，忽略了兩供電臂之間的相互影響，如使用動態(tài)響應(yīng)很快的有源設(shè)備，有可能會使系統(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，該裝置能夠有效實現(xiàn)電氣化鐵路負(fù)序、諧波和無功的綜合治理，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)量綜合治理裝置的技術(shù)實現(xiàn)方案，一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置，包括：鐵路功率調(diào)節(jié)器和晶閘管控制濾波器。鐵路功率調(diào)節(jié)器和晶閘管控制濾波器均安裝在單相多繞組變壓器的副邊。鐵路功率調(diào)節(jié)器包括兩個以上共用直流側(cè)電容形成背靠背結(jié)構(gòu)形式的相互并聯(lián)的變流器，兩個變流器的交流輸出端均通過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。兩個單相多繞組變壓器副邊的一個繞組分別安裝有兩組以上相互并聯(lián)的晶閘管控制濾波器，晶閘管控制濾波器包括兩組以上相互并聯(lián)的濾波支路，濾波支路包括相互串聯(lián)的反并聯(lián)晶閘管閥組、電容器和電抗器。

作為本發(fā)明一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，通過相應(yīng)的檢測和控制，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，其中一個為重載座，另一個為輕載座。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。

作為本發(fā)明一種電氣化鐵路電能質(zhì)量綜合治理裝置技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，晶閘管控制濾波器根據(jù)各自供電臂的負(fù)載感性無功功率電流大小，通過投入不同組合的濾波支路提供相應(yīng)的容性無功電流，從而補償負(fù)載產(chǎn)生的感性無功電流。