[發明專利]一種電力機車諧波治理裝置和電力機車供電系統

有效

• 申請號: 201410066464.2
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103840464A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 馮江華;陳志博;章志兵;周會;張志學;尚敬;羅文廣;劉華東;胡景瑜;張定華
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;B60L9/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體地說，涉及一種電力機車諧波治理裝置和電力機車供電系統。

背景技術

隨著交流傳動技術的成熟和應用，大功率交流傳動機車干線運輸中已經占據主力地位。交流機車運輸能力強、運輸效益高，并且采用脈寬調制變流技術，網側變流器功率因數高。但交流機車的大量使用同時也帶來了新的電能質量問題，交流機車諧波頻譜分布寬，當牽引網參數滿足一定條件時可能將某些次數的諧波放大，甚至發生車網諧振。高次諧波還會對直流電力機車RC回路電阻、車載或變電所的避雷器、車載設備、變電所的交直屏等造成損壞，還可能導致保護裝置誤動作等，這些問題將嚴重影響了鐵路運輸的正常秩序。

國際鐵路對交流機車的運用與我國有一些差異，一方面，國際鐵路運力需求不是非常緊迫，交流機車的密集度和總體數量均不如我國，且交直流不混用；另一方面在日本等列車密集度很高的區域，但由于采用私有化公司經營，各個公司的供電系統并不共享，實際單一牽引網的機車數量并不太多，因此交流機車在我國顯現出來的問題在國外并未凸顯。

根據我國的國情，目前正屬于直流車向交流車過渡的狀態，因此交直流機車混跑是當今乃至后面較長一段時間內必須存在的客觀事實，而上述的這些問題目前對機理、應對措施沒有指導性意見，已經制約了交流機車擴大運用，同時對目前各路局的行車調度和安全行車帶來了巨大挑戰。

現有的諧波治理裝置多是采用地面諧波治理的方式，其既可起到治理污染的作用，又可達到節能增效的目的。

然而，地面諧波治理裝置體積大、容量大、占地面積大，一次性投入成本過高，而且對于目前交直流機車混跑產生的機車間的相互諧波干擾難以起到很好的作用，對直流機車相關器件的燒損難以起到根本性的消除，因此其功能還是有限。

基于上述情況，亟需一種結構簡單、方便可用的諧波治理裝置，其需要不僅能夠對交流機車自身產生的諧波進行治理，還要能夠有效治理交直流機車混跑產生的及車間的相互諧波干擾。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種電力機車諧波治理裝置，所述裝置安裝在電力機車上，且與電力機車負載的輸入端并聯，其包括并聯的高次諧波濾波電路和低次諧波濾波電路，用于對電力機車供電線網傳輸來的諧波和/或電力機車負載產生的諧波進行濾波，以消除所述供電線網對所述電力機車負載的影響和/或所述電力機車負載產生的諧波對所述供電線網的影響。

根據本發明的一個實施例，所述高次諧波濾波電路包括變流器開關頻率濾波電路，其用于濾除所述電力機車的變流器開關頻率邊帶閾值范圍內的高次諧波。

根據本發明的一個實施例，所述變流器開關頻率濾波電路包括若干并聯的變流器開關頻率濾波支路，所述變流器開關頻率濾波支路包括以下任一項或幾項：

一階RC高通濾波器、二階RLC高通濾波器、三階RLC高通濾波器。

根據本發明的一個實施例，所述高次諧波濾波電路還包括有源濾波器開關頻率濾波電路，所述有源濾波器開關頻率濾波電路與所述變流器開關頻率濾波電路并聯，用于濾除電力機車的有源濾波器開關頻率邊帶閾值范圍內的高次諧波。

根據本發明的一個實施例，所述有源濾波器開關頻率濾波電路包括若干并聯的有源濾波器開關頻率濾波支路，所述有源濾波器開關頻率濾波支路包括以下任一項或幾項：

一階RC高通濾波器、二階RLC高通濾波器、三階RLC高通濾波器。

根據本發明的一個實施例，所述低次諧波濾波電路包括若干低次諧波濾波支路，所述低次諧波濾波支路包括以下所列項中的任一項：

單調諧濾波電路、雙調諧濾波電路、可調諧濾波電路。

根據本發明的一個實施例，所述高次諧波濾波電路和低次諧波濾波電路的各個支路均包括開關單元，用于對相應濾波支路進行投切。

根據本發明的一個實施例，所述高次諧波濾波電路和低次諧波濾波電路的各個支路均包括熔斷器，用于對各個支路進行過流保護。

本發明還提供了一種電力機車供電系統，所述系統包括：

機車負載；

供電線網，其與所述機車負載連接，用于為所述機車負載提供電源，以驅動所述機車負載運行；

如上所述的諧波治理裝置。

不同于常規的地面諧波集中治理的模式，本發明提供的電力機車諧波治理裝置為車載方式，這樣就可以將諧波治理措施施加到電力機車負載本身之上，進而能夠確保在供電線網的一個供電區間內，各電力機車負載能夠處理好自身運行產生的諧波，使得同一供電區間的各個電力機車相互之間的干擾減少到最小。