一种电力机车试验线平衡供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力机车试验线平衡供电系统，包括控制单元、机车牵引供电子系统和功率平衡子系统，机车牵引供电子系统用于将单相线电压转换为电力机车额定牵引供电电压；功率平衡子系统包括三相V/v接线变压器和功率平衡装置，三相V/v接线变压器的原边分别与电力机车试验线的三相供电网中三相相连，功率平衡装置包括两个变流器机组以及直流电容；单相升压变压器的原边回路中设置有第一电流检测件，控制单元用于根据单相升压变压器的原边回路的电流信号，控制两个变流器机组间的有功功率融通以及各自的无功功率输出，以实现电力机车试验线的三相电网功率平衡。本发明专利技术的供电系统具有保证供电三相平衡以及消除负序影响等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及电力机车
，特指一种电力机车试验线平衡供电系统。
技术介绍
作为电力机车静调、动调考核试验的试验线路通常采用普遍存在的交流三相10kV电源供电，通过变压器输出单相25kV电压给电力机车供电，由于10kV系统容量相对较小，供给SS型、HXD型电力机车、CRH型高速动车组等大功率单相不平衡负载时，容易出现不平衡负荷或者单相过载引起的上级变压器跳闸故障，影响供电系统安全、可靠运行。为了保证电力机车出厂动调试验正常运行，往往只是采取同线负载临时限电，或增大上级线路及变压器容量的措施。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种保证三相供电平衡、消除负序对其它供电负载影响的电力机车试验线平衡供电系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种电力机车试验线平衡供电系统，包括控制单元、机车牵引供电子系统和功率平衡子系统，所述机车牵引供电子系统包括单相升压变压器，所述单相升压变压器与电力机车试验线相连、用于将单相线电压转换为电力机车额定牵引供电电压；所述功率平衡子系统包括三相V/v接线变压器和功率平衡装置，所述三相V/v接线变压器的原边分别与电力机车试验线的三相供电网中三相相连，所述功率平衡装置包括两个变流器机组以及直流电容，两个变流器机组形成背靠背结构且共用直流电容，两个变流器机组的输出端分别与三相V/v接线变压器中的两台单相降压变压器的次边相连；所述单相升压变压器的原边回路中设置有第一电流检测件，所述控制单元分别与第一电流检测件和功率平衡装置相连，用于检测单相升压变压器的原边回路的电流信号，控制两个变流器机组间的有功功率融通以及各自的无功功率输出，以实现电力机车试验线的三相电网功率平衡。作为上述技术方案的进一步改进：两个变流器机组的电源回路中分别串联有第二电流检测件和第三电流检测件，所述控制单元分别与第二电流检测件和第三电流检测件相连，用于根据对应检测的电流信号调整两个变流器机组之间的有功功率融通以及各自的无功功率输出以达到闭环控制。所述牵引供电子系统和功率平衡子系统与三相供电网之间均串联有开关组件。还包括保护单元，所述三相V/v接线变压器的原边三相中均串联有第四电流检测件，所述电力机车试验线的三相供电网的三相中均设置有电压检测件，所述保护单元用于在第一电流检测件或第二电流检测件或第三电流检测件或第四电流检测件或电压检测件检测到的信号大于对应预设值时封锁变流器机组的脉冲或者断开开关组件。两个变流器机组均为由多个IGBT模块构成的H桥电路。所述单相升压变压器和单相降压变压器的原边均设置有避雷器。所述单相升压变压器以及三相V/v接线变压器均为高阻抗变压器。所述单相升压变压器以及三相V/v接线变压器的次边均串联有电抗器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的电力机车试验线平衡供电系统，可满足机车动调试验需求，避免供电线路保护跳闸，同时实现试验线(10kV)进线侧三相供电平衡，显著减小线路电流幅值，消除负序对同线路其它供电负荷造成的不良影响，保证试验线路供电质量，充分发挥供电系统的能力；另外本平衡供电系统结构简单、操作简便。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的平衡供电系统的一次主电路图。图3为本专利技术的平衡供电系统的功率平衡原理图。图4为本专利技术的电力机车牵引供电子系统电压电流矢量图。图5为本专利技术的功率平衡子系统的电压电流矢量图。图6为本专利技术的三相电网进线侧的电压电流矢量图之一。图7为本专利技术的三相电网进线侧的电压电流矢量图之二。图8为本专利技术的控制及保护逻辑原理图。图9为本专利技术的平衡供电系统其它实施例的一次主电路图。图10为本专利技术的平衡供电系统其它实施例的一次主电路图。图11为本专利技术的变流器机组的电路原理图。图中标号表示：1、控制单元；2、机车牵引供电子系统；3、功率平衡子系统；4、保护单元。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图1至图11所示，本实施例的电力机车试验线平衡供电系统，包括控制单元1、机车牵引供电子系统2和功率平衡子系统3，机车牵引供电子系统2包括单相升压变压器，单相升压变压器T1分别与电力机车试验线和电力机车相连、用于将单相线电压转换为电力机车额定牵引供电电压；功率平衡子系统3包括三相V/v接线变压器T2和功率平衡装置，三相V/v接线变压器T2的原边分别与电力机车试验线的三相供电网中三相相连，功率平衡装置包括两个变流器机组以及直流电容，两个变流器机组形成背靠背结构且共用直流电容，两个变流器机组的输出端分别与三相V/v接线变压器中的两台单相降压变压器的次边相连；单相升压变压器的原边回路中设置有第一电流检测件，控制单元1分别与第一电流检测件和功率平衡装置相连，用于根据单相升压变压器的原边回路的电流信号，控制两个变流器机组间的有功功率融通以及各自的无功功率输出，以实现电力机车试验线的三相电网功率平衡。本专利技术的电力机车试验线平衡供电系统，可满足机车动调试验需求，避免供电线路保护跳闸，同时实现试验线(10kV)进线侧三相供电平衡，显著减小线路电流幅值，消除负序对同线路其它供电负荷造成的不良影响，保证试验线路供电质量，充分发挥供电系统的能力；另外本平衡供电系统结构简单、操作简便。如图9所示，本实施例中，可采用单相三绕组变压器替换本专利技术的单相双绕组变压器，可采用单相双绕组变压器替换本专利技术的三相V/v接线变压器，相应的开关组件会有相应减少。本实施例中，两个变流器机组的电源回路中分别串联有第二电流检测件(图2中的CT2)和第三电流检测件(图2中的CT3)，控制单元1分别与第二电流检测件和第三电流检测件相连，用于检测对应变流器机组的电流信号，实时调整两个变流器机组之间的有功功率融通以及各自的无功功率输出以达到闭环控制。本实施例中，牵引供电子系统和功率平衡子系统3与三相供电网之间均串联有开关组件，如图2中的隔离开关(QS1和QS2)和断路器(QF1和QF2)。本实施例中，还包括保护单元4，三相V/v接线变压器的原边三相中均串联有第四电流检测件(图2中的TA2、TA3和TA4)，电力机车试验线的三相供电网的三相中均设置有电压检测件(图2中的PT)，保护单元4用于在第一电流检测件或第二电流检测件或第三电流检测件或第四电流检测件或电压检测件检测到的信号大于对应预设值时封锁两个变流器机组的脉冲或断开开关组件。如图11所示，本实施例中，两个变流器机组均为由四个IGBT模块构成的H桥电路，在其它实施例中，也可以由多于四个的IGBT模块构成；单相升压变压器和单相降压变压器的原边均设置有避雷器，抑制供电线路雷电、操作以及运行过电压。本实施例中，单相升压变压器以及三相V/v接线变压器均采用高阻抗变压器，高阻抗变压器内部集成有电抗器；其中高阻抗变压器是指短路电压百分数超过同一电压等级、同一容量的国家标准的百分值的变压器；在其它实施例中，如图10所示，单相升压变压器以及三相V/v接线变压器也可以为普通变压器，在其次边的外部串联电抗器。下面对本专利技术的电力机车试验线平衡供电系统的控制方法做进一步分析说明：设定三相进线电压为额定电压，变压器损耗较小，忽略不计，以交流传动机车负荷(功率因数为1)为例进行分析，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力机车试验线平衡供电系统，其特征在于，包括控制单元(1)、机车牵引供电子系统(2)和功率平衡子系统(3)，所述机车牵引供电子系统(2)包括单相升压变压器，所述单相升压变压器与电力机车试验线相连、用于将单相线电压转换为电力机车额定牵引供电电压；所述功率平衡子系统(3)包括三相V/v接线变压器和功率平衡装置，所述三相V/v接线变压器的原边分别与电力机车试验线的三相供电网中三相相连，所述功率平衡装置包括两个变流器机组以及直流电容，两个变流器机组形成背靠背结构且共用直流电容，两个变流器机组的输出端分别与三相V/v接线变压器中的两台单相降压变压器的次边相连；所述单相升压变压器的原边回路中设置有第一电流检测件，所述控制单元(1)分别与第一电流检测件和功率平衡装置相连，用于检测单相升压变压器的原边回路的电流信号，控制两个变流器机组间的有功功率融通以及各自的无功功率输出，以实现电力机车试验线的三相电网功率平衡。

【技术特征摘要】
1.一种电力机车试验线平衡供电系统，其特征在于，包括控制单元(1)、机车牵引供电子系统(2)和功率平衡子系统(3)，所述机车牵引供电子系统(2)包括单相升压变压器，所述单相升压变压器与电力机车试验线相连、用于将单相线电压转换为电力机车额定牵引供电电压；所述功率平衡子系统(3)包括三相V/v接线变压器和功率平衡装置，所述三相V/v接线变压器的原边分别与电力机车试验线的三相供电网中三相相连，所述功率平衡装置包括两个变流器机组以及直流电容，两个变流器机组形成背靠背结构且共用直流电容，两个变流器机组的输出端分别与三相V/v接线变压器中的两台单相降压变压器的次边相连；所述单相升压变压器的原边回路中设置有第一电流检测件，所述控制单元(1)分别与第一电流检测件和功率平衡装置相连，用于检测单相升压变压器的原边回路的电流信号，控制两个变流器机组间的有功功率融通以及各自的无功功率输出，以实现电力机车试验线的三相电网功率平衡。2.根据权利要求1所述的电力机车试验线平衡供电系统，其特征在于，两个变流器机组的电源回路中分别串联有第二电流检测件和第三电流检测件，所述控制单元(1)分别与第二电流检测件和第三电流检测件相连，用于根据对应检测的电流信号调整两个变流器机组之间的有功功率融通以及各自的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕顺凯，周方圆，胡家喜，罗仁俊，邱文俊，张敏，刘永丽，胡前，王智成，龚芬，张典，吴明水，邓明，朱建波，宁佐友，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43