[發(fā)明專(zhuān)利]鐵路電車(chē)智能有源濾波器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710476955.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107370152A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李樹(shù)廣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海廣吉電氣有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/01
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/01;H02J3/18;H02J3/26
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 徐紅銀

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子控制技術(shù)領(lǐng)域和電網(wǎng)補(bǔ)償與濾波器領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及的是一種針鐵路電車(chē)電網(wǎng)的鐵路電車(chē)智能有源濾波器。

背景技術(shù)

隨著中國(guó)高速電車(chē)的高速發(fā)展與中國(guó)一帶一路世界布局發(fā)展規(guī)劃，中國(guó)已發(fā)展為世界高速電車(chē)鐵路最長(zhǎng)，運(yùn)行速度最高的高速電車(chē)發(fā)展大國(guó)，同時(shí)隨著高速鐵路電車(chē)高速發(fā)展，高速電車(chē)對(duì)電網(wǎng)環(huán)境的影響及電車(chē)安全是科學(xué)界當(dāng)前重要的研究課題。由于鐵路電車(chē)特殊運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成嚴(yán)重的不平衡、對(duì)電網(wǎng)造成極大的沖擊與波動(dòng)，產(chǎn)生大量的高次諧波與無(wú)功電力對(duì)電網(wǎng)造成極大的干擾與危害；嚴(yán)重的影響電網(wǎng)的安全性與供電質(zhì)量及電車(chē)自身干擾與安全。

目前鐵路電車(chē)具有如下特殊性：

1.電車(chē)牽引變壓器與電車(chē)負(fù)荷繞組如圖1上部分，由于電車(chē)工作狀態(tài)與電車(chē)牽引變壓器結(jié)構(gòu)的特殊性：A相接上行電車(chē)，B相接上行電車(chē)，C相接地。當(dāng)A相有電車(chē)，B相無(wú)電車(chē)時(shí)電車(chē)牽引變壓器1會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的三相不平衡，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響。

2.電車(chē)驅(qū)動(dòng)帶負(fù)載啟動(dòng)，電車(chē)帶負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流是額定電流幾十倍，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊與波動(dòng)。

3.電車(chē)上坡時(shí)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，并造成超載運(yùn)行，造成電車(chē)電網(wǎng)電壓下降；電車(chē)在下坡時(shí)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，產(chǎn)生大量的再生電壓電力流入電網(wǎng)，使電車(chē)電網(wǎng)電壓升高，上下坡時(shí)電壓差非常大，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的波動(dòng)與沖擊。

目前，鐵路電車(chē)補(bǔ)償系統(tǒng)為了補(bǔ)償抑制電網(wǎng)沖擊與波動(dòng)，并聯(lián)大量電容器，采用大量LC濾波器與SVG與SVC，補(bǔ)償精度低，沖擊電流大，易于產(chǎn)生諧振，且體積大、補(bǔ)償精度低，耗電量大、無(wú)法滿足電力系統(tǒng)的需要。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01220183143，該專(zhuān)利公開(kāi)了一種電力有源濾波器，其包括：根據(jù)實(shí)測(cè)負(fù)載電流波形的分析結(jié)果，控制補(bǔ)償電路對(duì)諧波電流成分反向補(bǔ)償，通過(guò)IGBT逆變器，將反向電流注入供電系統(tǒng)中；實(shí)現(xiàn)濾除諧波功能。但該方式補(bǔ)償精度低，耐壓低，容量小，可靠性差。

檢索中還發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?01020254744的實(shí)用新型專(zhuān)利，提出一種混合型有源濾波器。該濾波器包括一次系統(tǒng)部分和二次系統(tǒng)部分，所述一次系統(tǒng)部分包括串聯(lián)的有源與無(wú)源濾波器，但不能承受電網(wǎng)交流電源的基波電壓，裝置容量小，不能適用高電壓大容量電力系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)電車(chē)電網(wǎng)與電車(chē)牽引變壓器結(jié)構(gòu)與電車(chē)工作狀態(tài)特殊性，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種鐵路電車(chē)智能有源濾波器。

本發(fā)明把電車(chē)電網(wǎng)諧波與無(wú)功電力轉(zhuǎn)換為有功電力回送電網(wǎng)，節(jié)約大量的電力；同時(shí)對(duì)電車(chē)電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波與無(wú)功電力進(jìn)行高速高精度補(bǔ)償，提高鐵路電車(chē)電網(wǎng)平衡度，消除電車(chē)電網(wǎng)系統(tǒng)波動(dòng)沖擊與干擾，消除電車(chē)電網(wǎng)波動(dòng)沖擊對(duì)通信系統(tǒng)與電車(chē)信號(hào)的干擾，提高電車(chē)電網(wǎng)質(zhì)量，提高電車(chē)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述鐵路電車(chē)智能有源濾波器，包括：并網(wǎng)電感變壓器、電網(wǎng)檢測(cè)裝置、鐵路電車(chē)檢測(cè)裝置、A/D變換器、諧波/有功變換裝置、無(wú)功移相控制器、三相平衡控制器、諧波無(wú)功補(bǔ)償裝置、系統(tǒng)保護(hù)控制裝置、數(shù)字處理控制器；其中：

并網(wǎng)電感變壓器，用于將整個(gè)鐵路電車(chē)智能有源濾波器輸出的補(bǔ)償電壓和/或回送有功電力，升壓后并入電車(chē)牽引變壓器的二次繞組供電母線；

電網(wǎng)檢測(cè)裝置，用于對(duì)電車(chē)電網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，把所檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)紸/D變換器；

鐵路電車(chē)檢測(cè)裝置，用于對(duì)電車(chē)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，把所檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)紸/D變換器；

A/D變換器，用于將電網(wǎng)檢測(cè)裝置與鐵路電車(chē)檢測(cè)裝置傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，并輸入數(shù)字處理控制器；

數(shù)字處理控制器，與諧波/有功變換裝置、無(wú)功移相控制器、三相平衡控制器、諧波無(wú)功補(bǔ)償裝置、系統(tǒng)保護(hù)控制裝置連接，用于對(duì)鐵路電網(wǎng)與電車(chē)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控分析；數(shù)字處理控制器根據(jù)A/D變換器的信號(hào)數(shù)據(jù)，計(jì)算出電車(chē)電網(wǎng)系統(tǒng)的各次諧波無(wú)功電力的頻率相位與幅值及各類(lèi)參數(shù)，計(jì)算出諧波/有功變換裝置、無(wú)功移相控制器、三相平衡控制器、諧波無(wú)功補(bǔ)償裝置、系統(tǒng)保護(hù)控制裝置的控制信號(hào)與參數(shù)；并且：

所述數(shù)字處理控制器控制諧波/有功變換裝置，把電網(wǎng)諧波變換為有功電力，由并網(wǎng)電感變壓器將有功電力回送電網(wǎng)或電車(chē)牽引變壓器；

所述數(shù)字處理控制器控制無(wú)功移相控制器，將電網(wǎng)與鐵路電車(chē)產(chǎn)生的無(wú)功電力移相為有功電力回送電網(wǎng)；

所述數(shù)字處理控制器控制三相平衡控制器，對(duì)電車(chē)牽引變壓器與電車(chē)負(fù)載三相失衡狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高電車(chē)牽引變壓器與電網(wǎng)平衡度；