電感集成型混合鐵路潮流控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電感集成型混合鐵路潮流控制器，公共電網(wǎng)經(jīng)三相V/v變壓器變?yōu)殍F道牽引網(wǎng)的α、β兩相，分別與α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂相連；α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂的電感通過(guò)非正交解耦技術(shù)集成到V/v牽引變壓器二次側(cè)，成為α相、β相集成電感繞組；α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂分別經(jīng)第一、第二降壓變壓器與背靠背變流器兩輸出端相連。本發(fā)明采用非正交解耦技術(shù)將耦合臂的電感集成到變壓器繞組，能夠減少高速鐵路功補(bǔ)系統(tǒng)的占地面積；采用有、無(wú)源系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)方案大幅降低了變流器的容量。該系統(tǒng)是一種具有較高性價(jià)比的電氣化鐵道電能質(zhì)量控制系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】電感集成型混合鐵路潮流控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電氣化鐵道供電系統(tǒng)電能質(zhì)量領(lǐng)域，特別涉及一種電感集成型混合鐵 路潮流控制器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電氣化鐵路在我國(guó)的快速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)所面臨的負(fù)序、無(wú)功和諧波等 電能質(zhì)量問(wèn)題日益突出，降低了公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量，并對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了影響。為 改善電氣化鐵道供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量，提高公共電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性，工程技術(shù)人員進(jìn)行了 多種嘗試。換相供電是我國(guó)牽引變電所為解決負(fù)序問(wèn)題普遍采用的高壓進(jìn)線方式，但對(duì)于 電網(wǎng)相對(duì)脆弱地區(qū)的牽引變電所該方法仍難以達(dá)到國(guó)標(biāo)對(duì)負(fù)序電壓含量所提出的要求。采 用單相SVC能對(duì)牽引供電系統(tǒng)的負(fù)序和無(wú)功進(jìn)行綜合補(bǔ)償，但該系統(tǒng)很難難在技術(shù)和經(jīng)濟(jì) 上同時(shí)達(dá)到理想狀態(tài)。
[0003] 隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)者和工程師們提出了多種有源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中， 日本學(xué)者提出的靜止鐵路功率調(diào)節(jié)器（下文稱RPC)以其優(yōu)異的補(bǔ)償性能受到廣泛關(guān)注，但 因其投資成本高昂并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。另外，常規(guī)RPC需串接一個(gè)耦合電感才能實(shí) 現(xiàn)其補(bǔ)償功能，高壓電抗器成本昂貴且占地面積較大，不利于在空間極為有限的牽引變電 所實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成化安裝，這進(jìn)一步限制了該系統(tǒng)的推廣。因此，探索具有更高性價(jià)比和集 成度的鐵路功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)成為了目前亟待解決的重要課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電感集成型混合鐵路潮流控制器（下文 稱 ILC-RPFC)。
[0005] 本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：電感集成型混合鐵路潮流控制器，包括三相 V/V變壓器、α相LC耦合補(bǔ)償臂、β相LC耦合補(bǔ)償臂、第一降壓變壓器、第二降壓變壓器、 背靠背變流器；所述Vv變壓器將三相公共電網(wǎng)變?yōu)殍F道牽引網(wǎng)的α、β兩相，α相的供 電繞組與牽引網(wǎng)相連，為機(jī)車(chē)負(fù)荷供電；α相、β相分別與α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂相 連，α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂的電感通過(guò)非正交解耦技術(shù)集成到V/v牽引變壓器二次側(cè)， 成為α相、β相集成電感繞組；α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂分別經(jīng)第一、第二降壓變壓器與 背靠背變流器兩輸出端相連。
[0006] 所述三相V/v變壓器由兩個(gè)單相變壓器按V/v接線連接構(gòu)成，其中α相變壓器 二次側(cè)有3個(gè)繞組，與牽引網(wǎng)相連的為供電繞組，為機(jī)車(chē)供電，另外兩個(gè)二次側(cè)繞組匝數(shù)相 等、繞向相反互相串聯(lián)構(gòu)成α相集成電感繞組；β相變壓器兩個(gè)二次側(cè)繞組匝數(shù)相等、繞 向相反互相串聯(lián)構(gòu)成β相集成電感繞組；α、β相集成電感繞組的電感值可按設(shè)計(jì)要求靈 活配置。
[0007] 所述α相LC耦合補(bǔ)償臂、β相LC耦合補(bǔ)償臂分別由α相集成電感繞組、β相 集成電感繞組充當(dāng)電感，并和各相的電容一起串接構(gòu)成LC支路。
[0008] 所述背靠背變流器由兩個(gè)單相逆變器經(jīng)直流電容背靠背連接構(gòu)成。
[0009] 所述集成電感繞組，其電感數(shù)值應(yīng)根據(jù)LC耦合補(bǔ)償臂的電感設(shè)計(jì)值L，按照如下 解析法確定其空間布置參數(shù)，即：

【權(quán)利要求】
1. 一種電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特征在于：包括三相V/v變壓器、α相LC 耦合補(bǔ)償臂、β相LC耦合補(bǔ)償臂、第一降壓變壓器、第二降壓變壓器、背靠背變流器；所述 V/V變壓器將三相公共電網(wǎng)變?yōu)殍F道牽引網(wǎng)的α、β兩相，α相的供電繞組與牽引網(wǎng)相連， 為機(jī)車(chē)負(fù)荷供電；α相、β相分別與α相、β相LC耦合補(bǔ)償臂相連，α相、β相LC耦合 補(bǔ)償臂的電感通過(guò)非正交解耦技術(shù)集成到Vv牽引變壓器二次側(cè)，成為α相、β相集成電 感繞組，相、β相LC耦合補(bǔ)償臂分別經(jīng)第一、第二降壓變壓器與背靠背變流器兩輸出端 相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特征在于：所述三相V/v 變壓器由兩個(gè)單相變壓器按V/ν接線連接構(gòu)成，其中α相變壓器二次側(cè)有3個(gè)繞組，與牽 引網(wǎng)相連的為供電繞組，為機(jī)車(chē)供電，另外兩個(gè)二次側(cè)繞組匝數(shù)相等、繞向相反互相串聯(lián)構(gòu) 成α相集成電感繞組；β相變壓器兩個(gè)二次側(cè)繞組匝數(shù)相等、繞向相反互相串聯(lián)構(gòu)成β 相集成電感繞組；α、β相集成電感繞組的電感值可按設(shè)計(jì)要求靈活配置。
3. 如權(quán)利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特征在于：所述α相LC耦 合補(bǔ)償臂、β相LC耦合補(bǔ)償臂分別由α相集成電感繞組、β相集成電感繞組充當(dāng)電感，并 和各相的電容一起串接構(gòu)成LC支路。
4. 如權(quán)利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特征在于：所述集成電感 繞組，其電感數(shù)值應(yīng)根據(jù)LC耦合補(bǔ)償臂的電感設(shè)計(jì)值L，按照如下解析法確定其空間布置 參數(shù)，即：
其中δ為電感繞組與非對(duì)稱V/v牽引變壓器距鐵芯柱之間的距離，rav為非對(duì)稱V/v 牽引變壓器鐵芯中間距繞組的距離，叫、a2為電感繞組高度，Hx2為電感繞組厚度，％為電感 繞組間距，μ ^ = 4 π X κΤΗ/m為真空磁導(dǎo)率，N為非對(duì)稱V/v牽引變壓器任一段集成電感 繞組的匝數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特征在于：所述α相LC耦 合補(bǔ)償臂電抗的絕對(duì)值I ΧΜα I按下式進(jìn)行取值：
其中λ為機(jī)車(chē)負(fù)載的功率因數(shù)，I。。為變流器α相端口的補(bǔ)償電流折算至第一降壓變 壓器一次側(cè)的歸算量，Va為三相V/v變壓器二次側(cè)α相供電繞組端口電壓。
6. 如權(quán)利要求1所述的電感集成型混合鐵路潮流控制器，其特征在于：所述β相LC耦 合補(bǔ)償臂電抗的絕對(duì)值|xMe I按下式進(jìn)行取值：
其中λ為機(jī)車(chē)負(fù)載的功率因數(shù)，ε為小于1的正實(shí)數(shù)，L為負(fù)載電流，Va為三相V/v 變壓器二次側(cè)a相供電繞組端口電壓。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK104393601SQ201410798528
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】胡斯佳, 李勇, 張志文, 陳曉婷, 彭衍建, 羅隆福 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)