[發明專利]基于電流轉移限流的鐵路凈化電源及電流轉移限流方法

有效

• 申請號: 201711215924.3
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107749718B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 姚鵬;李晉;劉剛;宮衍圣;王顥;牛金平;劉貽軍;賈俊鑫;田世驥;王海文;張萬軍;朱志偉;曹昌龍;范強軍;李波;何奇瑞;林林;陳峻嶺
• 申請（專利權）人: 陜西興安潤通電氣化有限公司;珠海萬力達電氣自動化有限公司
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02H9/02
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 溫旭

本發明涉及一種基于電流轉移限流的鐵路凈化電源及電流轉移限流控制方法，該鐵路凈化電源是并網型鐵路凈化電源，包括多繞組變壓器、級聯多電平變換器、雙向可控硅組SR1、雙向可控硅組SR2、濾波電抗器L、濾波電容器C、濾波電阻R和輸出隔離變壓器T；級聯多電平變換器經過濾波電抗器L、濾波電容器C、濾波電阻R的輸出與多繞組變壓器的Port1端口通過雙向可控硅組SR2的持續導通實現并網運行，為鐵路電力10kV提供電源保障，并通過對雙向可控硅組SR1和SR2的控制來解決凈化電源在負荷側發生短路故障時通過電流轉移為繼電保護提供電流選擇性，避免越級跳閘，且結構簡單、巧妙，易于實現，實現成本低，有利于普及應用。

技術領域

本發明屬于電氣化鐵路技術領域，尤其涉及一種應用于電氣化鐵路27.5kV向鐵路電力10kV變換的基于電流轉移限流的鐵路凈化電源及其電流轉移限流方法。

背景技術

鐵路電力10kV的電源保障一直是鐵路供電的重要組成部分。其10kV側鐵路電力關系著鐵路行車、調度、防災預警以及現場人員生產生活等電力負荷都需要保障。但是鐵路在部分高海拔地區、高寒冷地區等無人地帶，周圍無電力10kV供電，導致影響鐵路的安全穩定運行。凈化電源裝置是利用電力電子變換技術將鐵路27.5kV進行交直交隔離變換，輸出10kV電源為鐵路電力10kV進行供電的新型裝備。

然而，凈化電源在運行過程中能夠提供的短路容量有限，導致10kV帶有多條饋線時存在線路保護無法提供選擇性。凈化電源控制脈沖封鎖時會全線失壓失流，造成越級跳閘現象。因此研究一種新型凈化電源，實現為繼電保護提供電流選擇性成為制約凈化電源發展的難題。因此，迫切需求能夠實現負荷短路電流限制，為繼電保護動作提供選擇的新型凈化電源裝置。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種可實現并網模式下為鐵路電力10kV提供電源保障，同時在負荷側發生短路故障時，可通過電流轉移實現為繼電保護提供電流選擇性，避免越級跳閘，且結構簡單、巧妙，易于實現，實現成本低，有利于普及應用的基于電流轉移的并網型鐵路凈化電源。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于電流轉移限流的鐵路凈化電源，其特征在于：該鐵路凈化電源是并網型鐵路凈化電源，包括有多繞組變壓器、級聯多電平變換器、雙向可控硅組SR1、雙向可控硅組SR2、濾波電抗器L、濾波電容器C、濾波電阻R和輸出隔離變壓器T；其中，所述多繞組變壓器的port2到portN端口連接到級聯多電平變換器，所述級聯多電平變換器依次經過濾波電抗器L、濾波電容器C、濾波電阻R后輸出；所述多繞組變壓器的Port1端口通過雙向可控硅組SR1、雙向可控硅組SR2與濾波電抗器L并聯；所述輸出隔離變壓器T接入在濾波電抗器L和濾波電容器C之間；所述級聯多電平變換器經過濾波電抗器L、濾波電容器C、濾波電阻R的輸出與多繞組變壓器的Port1端口通過雙向可控硅組SR2的持續導通實現并網運行。

進一步地，所述級聯多電平變換器是由多個功率單元級聯組成星形連接的變換器，所述功率單元是AC-DC-AC型功率單元，其進線側為整流電路，中間為儲能平波電容，輸出為全控逆變電路，同時全控逆變電路的輸出具有旁路開關。

一種根據上述權利要求1或2基于電流轉移限流的鐵路凈化電源的電流轉移限流方法，其特征在于：包括

鐵路凈化電源檢測到負荷側發生到短路故障時，封鎖級聯多電平變換器的PWM控制脈沖信號，使負荷短路電流通過雙向可控硅組SR2全部轉移到多繞組變壓器的Port1端口；

負荷短路電流通過雙向可控硅組SR2全部轉移到多繞組變壓器的Port1端口后，凈化電源的控制系統向雙向可控硅組SR1發出全導通信號；

雙向可控硅組SR1全導通后，凈化電源的控制系統向雙向可控硅組SR2發出導通角控制信號、實現導通角從大向小變化，等效提高多繞組變壓器的Port1端口所在回路的阻抗；