一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，包括：测量器，于测量电网的电流、电压以及功率，所述电网上运行有预设负载；指令电流运算电路，所述指令电流运算电路的第一输入端与所述测量器的输出端相连；电流跟踪控制电路，所述电流跟踪控制电路的输入端与所述指令电流运算电路的控制信号输出端相连；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述电流跟踪控制电路的输出端相连；变流器，所述变流器的第一端与所述电网的第一相线相连，所述变流器的第二端与所述电网的第二相线相连，所述变流器的控制开关的控制端与所述驱动电路的输出端相连，滤除了电网中的谐波和无功电流，使得电网侧只含有基波有功分量，保证了铁路系统安全可靠运行。

A high order harmonic filtering system for electrified high speed railway

【技术实现步骤摘要】
一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统
本技术涉及高压电设备检测
，具体涉及一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统。
技术介绍
近年来，高速电气化铁路在我国发展十分迅速，随着大量动车组(交直交机车)在高速铁路上应用，交直交机车(交直交电力传动机车)与牵引网之间的匹配关系问题日益突出，主要表现为机车和牵引网之间的高次谐波谐振问题。传统的交直型机车(交直型电力机车)在我国电气化铁路中得到广泛应用，交直型机车具有功率因数低，低频段谐波含量大的特点。随着电力电子技术的进步，基于GTO、IGBT、IGCT等全控型器件的交-直-交技术在电力机车和动车组中得到广泛应用，功率因数接近1，同时3、5、7次等低频段的谐波电流显著降低，而在更高频率段(如20次以上)的高次谐波有所增加。当高次谐波频率与牵引供电系统谐振频率相等或相近，并且幅值超过一定限值时，该谐波频率的电压、电流就会被放大，产生过电压，容易造成接触网(如避雷器，电容器)设备烧损及停电事故，影响铁路系统安全可靠运行。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，以实现。为实现上述目的，本技术实施例提供如下技术方案：一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，包括：测量器，用于测量电网的电流、电压以及功率，所述电网上运行有预设负载；指令电流运算电路，所述指令电流运算电路的第一输入端与所述测量器的输出端相连；电流跟踪控制电路，所述电流跟踪控制电路的输入端与所述指令电流运算电路的控制信号输出端相连；驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述电流跟踪控制电路的输出端相连；变流器，所述变流器的第一端与所述电网的第一相线相连，所述变流器的第二端与所述电网的第二相线相连，所述变流器的控制开关的控制端与所述驱动电路的输出端相连。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，还包括：变压器，所述变压器的主绕组的第一端与电网的第一相线相连，所述变压器的主绕组的第二端与电网的第二相线相连；所述变流器的第一端与所述变压器的辅助绕组的第一端相连，所述变流器的第二端与所述变压器的辅助绕组的第二端相连。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，所述测量器包括：互感器，所述互感器与所述电网的第一相线耦合，用于采集所述第一相线上的电信号；电流、电压测量仪，所述电流、电压测量仪的输入端与所述互感器的输出端相连，所述电流、电压测量仪的输出端与所述指令电流运算电路的输入端相连；功率分析仪，所述功率分析仪的输入端与所述互感器的输出端相连，所述功率分析仪的输出端与所述指令电流运算电路的输出端相连；锁相环，所述锁相环的输入端与所述互感器的输出端相连，所述锁相环的输出端与所述指令电流运算电路的输出端相连。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，所述驱动电路为SPWM驱动电路。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，SPWM驱动电路为具有SPWM驱动信号输出功能的DSP芯片或FPGA芯片。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，所述变流器为级联H桥多电平变流器。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，所述级联H桥多电平变流器包括：第一单相全桥电路，所述第一单相全桥电路的第一端作为所述级联H桥多电平变流器的第一端；第二单相全桥电路，所述第二单相全桥电路的第一端与所述第一单相全桥电路的第二端相连，所述第二单相全桥电路的第二端作为所述级联H桥多电平变流器的第二端；第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一单相全桥电路的第三端相连，所述第一电容的第二端与所述第一单相全桥电路的第四端相连；第一电阻，所述第一电阻与所述第一电容并联；第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二单相全桥电路的第三端相连，所述第二电容的第二端与所述第二单相全桥电路的第四端相连；第二电阻，所述第二电阻与所述第二电容并联。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，所述第一电容和所述第二电容的输出电压相等。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，还包括：第一电感和滤波电阻；所述第一电感和滤波电阻设置于所述变压器的辅助绕组的第一端与所述变流器的第一端之间，所述第一电感的第一端与所述变压器的辅助绕组的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述滤波电阻的第一端相连，所述滤波电阻的第二端与所述变流器的第一端相连。可选的，上述电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统中，所述电网为具有非线性负载的电网。基于上述技术方案，本技术实施例提供的上述方案，通过测量器对电网运行数据进行采集，所述指令电流运算电路基于测量器采集结果计算得到电网的谐波和无功电流，将所述谐波和无功电流的进行反极性处理后发送至电流跟踪控制电路，电流跟踪控制电路响应所述指令电流运算电路，生成与所述指令电流运算电路的输出信号相适配的触发脉冲信号，将所述触发脉冲信号下发至驱动电路，所述驱动电路输出与所述触发信号相匹配的PWM控制信号，变流器基于所述PWM控制信号控制自身的工作状态，产生补偿电流，将所述补偿电流加载至电网侧，以抵消电网因负载产生的谐波和无功电流，最终使得电网侧只含有基波有功分量，保证了列车安全可靠的运行。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例公开的电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统的基本结构示意图；图2为本申请实施例公开的电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统的原理示意图；图3为本申请另一实施例公开的电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。为了滤除电网中的高次谐波，本申请公开了一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，参见图1，该装置可以包括：测量器10、变流器11、指令电流运算电路12、电流跟踪控制电路13和驱动电路14；其中，所述测量器10用于检测电网的工作状态，以得到电网的运行状态参数，所述电网上运行有预设负载，这些运行状态参数可以包括电网的电流信号、电压信号以及功率信号，这些参数用于计算得到电网的谐波和无功电流，具体的，所述测量器10所采集到的电网的参数的具体类型可以依据所述指令电流运算电路12的需求自行设定；所述指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，其特征在于，包括：/n测量器，用于测量电网的电流、电压以及功率，所述电网上运行有预设负载；/n指令电流运算电路，所述指令电流运算电路的第一输入端与所述测量器的输出端相连；/n电流跟踪控制电路，所述电流跟踪控制电路的输入端与所述指令电流运算电路的控制信号输出端相连；/n驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述电流跟踪控制电路的输出端相连；/n变流器，所述变流器的第一端与所述电网的第一相线相连，所述变流器的第二端与所述电网的第二相线相连，所述变流器的控制开关的控制端与所述驱动电路的输出端相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，其特征在于，包括：
测量器，用于测量电网的电流、电压以及功率，所述电网上运行有预设负载；
指令电流运算电路，所述指令电流运算电路的第一输入端与所述测量器的输出端相连；
电流跟踪控制电路，所述电流跟踪控制电路的输入端与所述指令电流运算电路的控制信号输出端相连；
驱动电路，所述驱动电路的输入端与所述电流跟踪控制电路的输出端相连；
变流器，所述变流器的第一端与所述电网的第一相线相连，所述变流器的第二端与所述电网的第二相线相连，所述变流器的控制开关的控制端与所述驱动电路的输出端相连。


2.根据权利要求1所述的电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，其特征在于，还包括：
变压器，所述变压器的主绕组的第一端与电网的第一相线相连，所述变压器的主绕组的第二端与电网的第二相线相连；
所述变流器的第一端与所述变压器的辅助绕组的第一端相连，所述变流器的第二端与所述变压器的辅助绕组的第二端相连。


3.根据权利要求1所述的电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，其特征在于，所述测量器包括：
互感器，所述互感器与所述电网的第一相线耦合，用于采集所述第一相线上的电信号；
电流、电压测量仪，所述电流、电压测量仪的输入端与所述互感器的输出端相连，所述电流、电压测量仪的输出端与所述指令电流运算电路的输入端相连；
功率分析仪，所述功率分析仪的输入端与所述互感器的输出端相连，所述功率分析仪的输出端与所述指令电流运算电路的输出端相连；
锁相环，所述锁相环的输入端与所述互感器的输出端相连，所述锁相环的输出端与所述指令电流运算电路的输出端相连。


4.根据权利要求1所述的电气化高速铁路线路高次谐波滤除系统，其特征在于，所述驱动电路为SPWM驱动电路。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亮，黄殿君，叶琪，郑璟瑜，何宇晖，徐海波，范亮亮，
申请(专利权)人：通号北京轨道工业集团有限公司轨道交通技术研究院，通号北京轨道工业集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11