一种柔性牵引变电所过渡改造结构及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性牵引变电所过渡改造结构及其控制方法，包括第一牵引变电所、第二牵引变电所、第三牵引变电所、接触网、钢轨、第一电分相、第二电分相和第三电分相；第一牵引变电所连接接触网和钢轨；第三牵引变电所连接第二电分相的另一端、第三电分相、接触网和钢轨。本发明专利技术提升了改造变电所的供电能力与可靠性，保留了传统牵引供电侧抗冲击能力强的优势，降低牵引变电所的工程造价和维护成本。实现了对实现原有β供电臂供电时三相电网侧电流不平衡治理，实现了单相逆变电路输出电压波动抑制，保障了柔性牵引供电系统改造过程中三相电网侧电能质量良好的同时提升牵引网侧抗冲击能力。冲击能力。冲击能力。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性牵引变电所过渡改造结构及其控制方法


[0001]本专利技术涉及柔性牵引供电系统
；具体包括一种柔性牵引变电所过渡改造结构及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，我国电气化铁路牵引供电系统均采用三相
‑
两相供电方式。牵引变电所多采用Vv牵引变压器从三相电网取电，降压后Vv牵引变压器副边分α、β供电臂为牵引网供电。由于两个供电臂、两个牵引变电所输出电压幅值、相位、频率难以保持一致，两个供电臂、两个牵引变电所之间需设电分相，极大制约了列车运行速度。同时既有牵引供电系统存在电能质量较差、供电能力不足、容量利用率较低等问题。
[0003]柔性牵引供电系统采用柔性牵引变压器实现全线贯通供电，极大提升铁路运力的同时解决电能质量问题。在传统牵引供电系统到柔性牵引供电系统改造过程中，需对线路中传统变电所进行分阶段改造，线路中同时存在传统牵引变电所与柔性牵引变电所，为保障牵引供电系统供电能力与电网侧电能质量，需对柔性牵引变电所过渡改造结构及控制方法进行研究。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种柔性牵引变电所过渡改造结构及其控制方法解决了现有牵引供电系统存在电能质量较差、供电能力不足、容量利用率较低，传统牵引供电系统到柔性牵引供电系统无法平滑过渡的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]提供一种柔性牵引变电所过渡改造结构，其包括第一牵引变电所、第二牵引变电所、第三牵引变电所、接触网、钢轨、第一电分相、第二电分相和第三电分相；第一牵引变电所连接接触网和钢轨；第三牵引变电所连接第二电分相的另一端、第三电分相、接触网和钢轨；
[0007]第二牵引变电所包括第二Vv牵引变压器、断路器QF1
′
、断路器QF2
′
、断路器QF3
′
、断路器QF4、第二柔性牵引变压器和第一供电臂β；第二传统Vv牵引变压器的原边三相与三相电网连接；第二传统Vv牵引变压器的副边第一相连接断路器QF1
′
的一端；第二传统Vv牵引变压器的副边第二相连接断路器QF2
′
的一端和第一供电臂β的一端；第二传统Vv牵引变压器的副边第三相连接断路器QF3
′
的一端和断路器QF4的一端；断路器QF1
′
的另一端、断路器QF2
′
的另一端和断路器QF3
′
的另一端分别连接第二柔性牵引变压器的输入端；断路器QF4的另一端连接第一电分相的一端和第二电分相的一端；第一供电臂β的另一端连接钢轨；第二柔性牵引变压器的第一输出端连接钢轨；第二柔性牵引变压器的第二输出端连接第一电分相的另一端和接触网；
[0008]第二柔性牵引变压器包括第二匹配变压器、第二三相
‑
单相变流器；第二匹配变压器原边的第一相连接断路器QF1
′
的另一端；第二匹配变压器原边的第二相连接断路器QF2
′
的另一端；第二匹配变压器原边的第三相连接断路器QF3
′
的另一端；第二匹配变压器副边连接第二三相
‑
单相变流器输入端；第二三相
‑
单相变流器输出端作为第二柔性牵引变压器的输出端；第二匹配变压器的原边作为第二柔性牵引变压器的输入端；
[0009]三相
‑
单相变流器包括依次连接的输入滤波电路、三相整流电路和单相逆变电路。
[0010]提供一种柔性牵引变电所过渡改造结构的控制方法，其包括以下步骤：
[0011]S1、获取相关电路信息，若待控制电路为三相整流电路，进入步骤S2；若待控制电路为单相逆变电路，进入步骤S6；
[0012]S2、根据获取的相关电路信息，建立三相整流电路数学模型；
[0013]S3、根据三相整流电路数学模型计算得到三相整流电路基频调制波；
[0014]S4、根据获取的相关电路信息，获取并根据三相电网侧负序电流分量得到三相电网侧负序调制波；
[0015]S5、通过三相电网侧负序调制波和三相整流电路基频调制波获得三相整流电路调制波，完成三相整流电路控制；
[0016]S6、根据获取的相关电路信息，得到单相逆变电路输出电压，并建立单相逆变电路数学模型；
[0017]S7、根据单相逆变电路数学模型得到单相逆变电路的基频调制波；
[0018]S8、根据单相逆变电路输出电压得到输出电压波动分量；
[0019]S9、根据单相逆变电路的基频调制波和输出电压波动分量得到单相逆变电路的调制波，完成单相逆变电路控制。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、本专利技术提供一种柔性牵引变电所过渡改造结构，通过在柔性牵引供电系统贯通区间与既有牵引供电系统交接处变电所进行“半柔性化”改造，改造变电所柔性牵引供电侧采用柔性牵引变压器为接触网供电，取消与前柔性牵引变电所之间的电分相，保障柔性牵引供电侧贯通供电，同时保留改造变电所原有β供电臂为传统牵引供电侧接触网供电，大大提升了改造变电所的供电能力与可靠性，保留了传统牵引供电侧抗冲击能力强的优势，降低牵引变电所的工程造价和维护成本。
[0022]2、本专利技术提出“半柔性化”改造牵引变电所的控制方法，可实现对三相整流电路以及单相逆变电路的基础控制，同时改造变电所三相整流电路可实现原有β供电臂供电时三相电网侧电流不平衡治理，单相逆变电路实现输出电压波动抑制，保障柔性牵引供电系统改造过程中三相电网侧电能质量良好的同时提升牵引网侧抗冲击能力。
附图说明
[0023]图1为本专利技术结构示意图；
[0024]图2为本专利技术三相
‑
单相变换器的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术控制流程图；
[0026]图4为三相整流电路的内部控制结构示意图；
[0027]图5为单相逆变电路的内部控制结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0029]如图1所示，一种柔性牵引变电所过渡改造结构，包括第一牵引变电所、第二牵引变电所、第三牵引变电所、接触网、钢轨、第一电分相、第二电分相和第三电分相；第一牵引变电所连接接触网和钢轨；第三牵引变电所连接第二电分相的另一端、第三电分相、接触网和钢轨；
[0030]第二牵引变电所包括第二Vv牵引变压器、断路器QF1
′
、断路器QF2
′
、断路器QF3
′
、断路器QF4、第二柔性牵引变压器和第一供电臂β；第二传统Vv牵引变压器的原边三相与三相电网连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性牵引变电所过渡改造结构，其特征在于，包括第一牵引变电所、第二牵引变电所、第三牵引变电所、接触网、钢轨、第一电分相、第二电分相和第三电分相；第一牵引变电所连接接触网和钢轨；第三牵引变电所连接第二电分相的另一端、第三电分相、接触网和钢轨；第二牵引变电所包括第二Vv牵引变压器、断路器QF1
′
、断路器QF2
′
、断路器QF3
′
、断路器QF4、第二柔性牵引变压器和第一供电臂β；第二传统Vv牵引变压器的原边三相与三相电网连接；第二传统Vv牵引变压器的副边第一相连接断路器QF1
′
的一端；第二传统Vv牵引变压器的副边第二相连接断路器QF2
′
的一端和第一供电臂β的一端；第二传统Vv牵引变压器的副边第三相连接断路器QF3
′
的一端和断路器QF4的一端；断路器QF1
′
的另一端、断路器QF2
′
的另一端和断路器QF3
′
的另一端分别连接第二柔性牵引变压器的输入端；断路器QF4的另一端连接第一电分相的一端和第二电分相的一端；第一供电臂β的另一端连接钢轨；第二柔性牵引变压器的第一输出端连接钢轨；第二柔性牵引变压器的第二输出端连接第一电分相的另一端和接触网；第二柔性牵引变压器包括第二匹配变压器、第二三相
‑
单相变流器；第二匹配变压器原边的第一相连接断路器QF1
′
的另一端；第二匹配变压器原边的第二相连接断路器QF2
′
的另一端；第二匹配变压器原边的第三相连接断路器QF3
′
的另一端；第二匹配变压器副边连接第二三相
‑
单相变流器输入端；第二三相
‑
单相变流器输出端作为第二柔性牵引变压器的输出端；第二匹配变压器的原边作为第二柔性牵引变压器的输入端；三相
‑
单相变流器包括依次连接的输入滤波电路、三相整流电路和单相逆变电路。2.根据权利要求1所述的一种柔性牵引变电所过渡改造结构，其特征在于，第一牵引变电所包括第一Vv牵引变压器、断路器QF1、断路器QF2、断路器QF3、第一柔性牵引变压器；第一Vv牵引变压器的原边三相连接三相电网；第一Vv牵引变压器的副边的第一相连接断路器QF1的一端；第一传统Vv牵引变压器的副边的第二相连接断路器QF2的一端；第一传统Vv牵引变压器的副边的第三相连接断路器QF3的一端；断路器QF1的另一端、断路器QF2的另一端和断路器QF3的另一端分别连接第一柔性牵引变压器的输入端；第一柔性牵引变压器的第一输出端连接钢轨；第一柔性牵引变压器的第二输出端连接接触网和第一电分相的一端。3.根据权利要求2所述的一种柔性牵引变电所过渡改造结构，其特征在于，第一柔性牵引变压器包括第一匹配变压器和第一三相
‑
单相变流器；第一匹配变压器的原边第一相连接断路器QF1的另一端；第一匹配变压器的原边第二相连接断路器QF2的另一端；第一匹配变压器的原边第三相连接断路器QF3的另一端；第一匹配变压器的副边连接第一三相
‑
单相变流器的输入端；第一三相
‑
单相变流器输出端作为第一柔性牵引变压器的输出端；第一匹配变压器的原边作为第一柔性牵引变压器的输入端。4.根据权利要求1所述的一种柔性牵引变电所过渡改造结构，其特征在于，第三牵引变电所包括第三Vv牵引变压器、断路器QF5、断路器QF6、断路器QF7、供电臂α、第二供电臂β；第三传统Vv牵引变压器的原边连接三相电网；第三传统Vv牵引变压器副边的第一相连接断路器QF5的一端；第三传统Vv牵引变压器副边的第二相连接断路器QF6的一端；第三传统Vv牵引变压器副边的第三相连接断路器QF7的一端；断路器QF5的另一端连接供电臂α的一端；供电臂α的另一端连接第二电分相的另一端和第三电分相的一端；断路器QF6的另一端连接钢轨；断路器QF7的另一端连接第二供电臂β的一端；第二供电臂β的另一端连接第三电分相的
另一端和接触网。5.根据权利要求1或3所述的一种柔性牵引变电所过渡改造结构，其特征在于，三相
‑
单相变流器还包括有极性电容C
d1
、有极性电容C
d2
、电感L
n
和电容C
n
；所述输入滤波电路包括电感L1、电感L2和电感L3；电感L1的一端连接匹配变压器副边的第一相；电感L2的一端连接匹配变压器副边的第二相；电感L3的一端连接匹配变压器副边的第三相；三相整流电路包括绝缘栅双极晶体管S
11
、绝缘栅双极晶体管S
12
、绝缘栅双极晶体管S
13
、绝缘栅双极晶体管S
14
、绝缘栅双极晶体管S
21
、绝缘栅双极晶体管S
22
、绝缘栅双极晶体管S
23
、绝缘栅双极晶体管S
24
、绝缘栅双极晶体管S
31
、绝缘栅双极晶体管S
32
、绝缘栅双极晶体管S
33
、绝缘栅双极晶体管S
34
、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6；电感L1的另一端连接绝缘栅双极晶体管S
12
的发射极和绝缘栅双极晶体管S
13
的集电极；电感L2的另一端连接绝缘栅双极晶体管S
22
的发射极和绝缘栅双极晶体管S
23
的集电极；电感L3的另一端连接绝缘栅双极晶体管S
32
的发射极和绝缘栅双极晶体管S
33
的集电极；绝缘栅双极晶体管S
13
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
14
的集电极和二极管D2的正极；二极管D2的负极连接二极管D1的正极、二极管D3的正极、二极管D5的正极、二极管D4的负极、二极管D6的负极、有极性电容C
d1
的负极、有极性电容C
d2
的正极和单相逆变电路的第三输入端；二极管D1的负极连接绝缘栅双极晶体管S
12
的集电极和绝缘栅双极晶体管S
11
的发射极；绝缘栅双极晶体管S
23
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
24
的集电极和二极管D4的正极；二极管D3的负极连接绝缘栅双极晶体管S
22
的集电极和绝缘栅双极晶体管S
21
的发射极；绝缘栅双极晶体管S
33
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
34
的集电极和二极管D6的正极；二极管D5的负极连接绝缘栅双极晶体管S
32
的集电极和绝缘栅双极晶体管S
31
的发射极；绝缘栅双极晶体管S
11
的集电极连接绝缘栅双极晶体管S
21
的集电极、绝缘栅双极晶体管S
31
的集电极、有极性电容C
d1
的正极和单相逆变电路的第一输入端；绝缘栅双极晶体管S
14
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
24
发射极、绝缘栅双极晶体管S
34
的发射极有极性电容C
d2
的负极和单相逆变电路的第二输入端；单相逆变电路包括绝缘栅双极晶体管S
41
、绝缘栅双极晶体管S
42
、绝缘栅双极晶体管S
43
、绝缘栅双极晶体管S
44
、绝缘栅双极晶体管S
51
、绝缘栅双极晶体管S
52
、绝缘栅双极晶体管S
53
、绝缘栅双极晶体管S
54
、二极管D7、二极管D8、二极管D9和二极管D
10
；绝缘栅双极晶体管S
41
的集电极连接绝缘栅双极晶体管S
51
的集电极，作为单相逆变电路的第一输入端；绝缘栅双极晶体管S
41
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
42
的集电极和二极管D7的负极；绝缘栅双极晶体管S
42
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
43
的集电极和电容C
n
的一端；绝缘栅双极晶体管S
43
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
44
的集电极和二极管D8的正极；二极管D8的负极连接二极管D7的正极、二极管D
10
的负极和二极管D9的正极，并作为单相逆变电路的第三输入端；绝缘栅双极晶体管S
44
的发射极和绝缘栅双极晶体管S
54
的发射极相连接，并作为单相逆变电路的第二输入端；绝缘栅双极晶体管S
54
的集电极连接绝缘栅双极晶体管S
53
的发射极和二极管D
10
的正极；绝缘栅双极晶体管S
51
的发射极连接绝缘栅双极晶体管S
52
的集电极和二极管D9的负极；绝缘栅双极晶体管S
52
的发射极连接缘栅双极晶体管S
53
的集电极和电感L
n
的一端；电...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹏程，郑鹏，娄颖，王国栋，武超，李明伟，赵梅花，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：