电气化铁路单相功率补偿器制造技术

一种电气自动化技术领域的电气化铁路单相功率补偿器，包括：单相隔离变压器、连接电抗器和单相链式换流器，其中：单相隔离变压器的原边出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，副边绕组的同名端连接到连接电抗器的一端，连接电抗器的另一端连接到单相链式换流器的一个交流输出端，单相链式换流器的另一个交流输出端连接到单相隔离变压器的副边绕组的非同名端。本装置能够快速跟踪并控制电力机车的瞬时冲击负荷，解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数的补偿问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种电气自动化
的装置，具体是一种电气化铁路单相功率补偿器。
技术介绍
电气化铁路的供电方式是在铁路沿线建立若干个牵引变电站，经牵引变压器降为单相27. 5kV或55kV后通过牵引网向电力机车供电。电力机车采用27. 5kV单相工频交流电压，经全波整流后驱动直流牵引电动机，在架空接触导线和钢轨之间行驶。电力机车是一种大功率单相整流牵引负荷，其供电和驱动方式决定它具有以下特点a)不对称性，产生负序电流，引起电网三相不平衡；b)非线性，产生谐波，注入谐波电流，引起电压波形畸变；c)冲击性负荷，引起系统电压波动；d)功率因数低，一般在0. 75左右。而且所需要的无功功率动态变化。电铁所带来的电能质量问题，对电网及电网其他用户、包括电铁自身都产生了不利影响。目前铁路牵引供电系统动态无功补偿的主要手段是在供电臂上安装TCR型SVC。 但是，TCR型在铁路的应用存在很大的局限性。该产品在单相系统的应用，能够解决功率因数问题和部分谐波问题，但是，对于电力机车的瞬时冲击性的跟踪性能不佳。采用两相有源逆变器背靠背连接的功率控制器是另一种补偿方式，但该方式由于有一侧需要采用逆变器的并联连接，等效开关频率不高，对谐波的补偿不理想。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种电气化铁路单相功率补偿器，能够快速跟踪并控制电力机车的瞬时冲击负荷，解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数的补偿问题。本技术是通过以下技术方案实现的，本技术包括单相隔离变压器、连接电抗器和单相链式换流器，其中单相隔离变压器的原边出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，副边绕组的同名端连接到连接电抗器的一端，连接电抗器的另一端连接到单相链式换流器的一个交流输出端，单相链式换流器的另一个交流输出端连接到单相隔离变压器的副边绕组的非同名端。所述的单相链式换流器由若干个串联的单相链式换流单元组成，其中单相链式换流单元包括四个组成电桥的开关器件和一个与所述电桥并联的直流电容。所述的开关器件的两端反向并联有与二极管。本技术的优点该单相功率补偿器采用了单相链式换流器通过隔离变压器实现动态无功的快速补偿；由于链式换流器等效开关频率高，也可实现谐波滤波。因此该技术可以有效地解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数的补偿问题。附图说明图1为本技术示意图。图2为实施例示意图。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1所示，本实施例包括单相隔离变压器1、连接电抗器2及单相链式换流器 3，其中单相隔离变压器1的原边出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，副边绕组的同名端连接到连接电抗器2的一端，连接电抗器2的另一端连接到单相链式换流器3的一个交流输出端，单相链式换流器3的另一个交流输出端连接到单相隔离变压器1的副边绕组的非同名端。所述的连接电抗器2采用单相隔离变压器1的漏抗实现。如图1所示，所述的单相链式换流器3由若干个串联的单相链式换流单元组成，其中单相链式换流单元包括四个组成电桥的开关器件SLAn、SLBn, SRAn, SRBn和一个与所述电桥并联的直流电容Cn，其中开关器件采用MOSFET、IGBT、IGCT或GTO ；直流电容采用薄膜电力电容。所述的开关器件的两端反向并联有与二极管。如图2所示，牵引变电站从电网引入三相交流电源A、B、C，经过牵引变压器4降压形成两个单相牵引交流电源TN相和FN相，一般N极通过铁轨接大地；TN相和FN相分别为铁路线上的若干台牵引机车提供交流电源，而牵引机车工作时会产生无功和谐波电流流入电网，另外由于是单相供电方式，流入电网的电流也是不平衡的；本实施例所述的单相功率补偿器5连接到TN电源端，实现动态无功和谐波电流的补偿。由于单相链式换流器的等效开关频率高，因此本装置也可以实现多次谐波电流的补偿，和采用两相有源逆变器背靠背连接的功率控制器相比，两者的成本相当，但本装置补偿器谐波电流补偿性能更高。权利要求1.一种电气化铁路单相功率补偿器，其特征在于，包括单相隔离变压器、连接电抗器和单相链式换流器，其中单相隔离变压器的原边出线端连接到电气化铁路的两相供电臂， 副边绕组的同名端连接到连接电抗器的一端，连接电抗器的另一端连接到单相链式换流器的一个交流输出端，单相链式换流器的另一个交流输出端连接到单相隔离变压器的副边绕组的非同名端。2.根据权利要求1所述的电气化铁路单相功率补偿器，其特征是，所述的连接电抗器采用单相隔离变压器的漏抗实现。3.根据权利要求1所述的电气化铁路单相功率补偿器，其特征是，所述的单相链式换流器由若干个串联的单相链式换流单元组成。4.根据权利要求3所述的电气化铁路单相功率补偿器，其特征是，所述的单相链式换流单元包括四个组成电桥的开关器件和一个与所述电桥并联的直流电容。5.根据权利要求1所述的电气化铁路单相功率补偿器，其特征是，所述的开关器件采用 MOSFET、IGBT、IGCT 或 GTO。6.根据权利要求4或5所述的电气化铁路单相功率补偿器，其特征是，所述的开关器件的两端反向并联有与二极管。7.根据权利要求4所述的电气化铁路单相功率补偿器，其特征是，所述的直流电容采用薄膜电力电容。专利摘要一种电气自动化
的电气化铁路单相功率补偿器，包括单相隔离变压器、连接电抗器和单相链式换流器，其中单相隔离变压器的原边出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，副边绕组的同名端连接到连接电抗器的一端，连接电抗器的另一端连接到单相链式换流器的一个交流输出端，单相链式换流器的另一个交流输出端连接到单相隔离变压器的副边绕组的非同名端。本装置能够快速跟踪并控制电力机车的瞬时冲击负荷，解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数的补偿问题。文档编号H02J3/18GK202084943SQ20112019678公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日专利技术者刘文华, 宋强, 李建国, 赵香花, 陈远华 申请人:思源清能电气电子有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电气化铁路单相功率补偿器，其特征在于，包括：单相隔离变压器、连接电抗器和单相链式换流器，其中：单相隔离变压器的原边出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，副边绕组的同名端连接到连接电抗器的一端，连接电抗器的另一端连接到单相链式换流器的一个交流输出端，单相链式换流器的另一个交流输出端连接到单相隔离变压器的副边绕组的非同名端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈远华，宋强，赵香花，李建国，刘文华，
申请(专利权)人：思源清能电气电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31