专利名称：基于两相三线制变流器的高速铁路负序和谐波补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高速铁路负序和谐波综合补偿系统，特别涉及一种基于两相 三线制变流器的高速铁路负序和谐波补偿系统。
背景技术：
高速铁路牵引供电系统由于采用单相供电方式，产生负序电流，给电力系统中的 发电、输电和变电设备的运行带来严重危害，例如增加发电机的损耗，降低变压器出力等， 严重影响电力系统的安全经济运行。另外，高速铁路电力机车产生的谐波也降低了其供电 系统和上级电力系统的可靠性。因此，必须采取有效措施抑制高速铁路供电系统产生的负 序和谐波电流。针对电气化铁路的负序、谐波问题，国内外已出现一些补偿措施。采用SVC安装 在牵引变压器的两供电臂进行电气化铁路的负序补偿，在牵引变压器容量允许的情况下理 论上可将负序完全补偿，但增加了牵引变压器的容量和出力，并降低了两供电臂功率因数。 采取单相有源滤波器能够实现对电气化铁路的谐波抑制，但不能有效补偿电气化铁路中的 负序电流。针对铁路供电系统的单相供电特性，日本学者提出了铁路功率调节器(Railway Static Power Conditioner, RPC)，利用背靠背的两个单相变流器进行有功、无功及谐波的 控制，能实现对负序和谐波综合补偿，但两个单相变流器包含8个功率开关器件，功率开关 器件较多，其结构见图1。另外，还有学者提出一种三相有源补偿系统一有源电能质量补 偿器(Active Power Quality Compensator, APQC)，其结构是采用Scott变压器将两单相 电变换为三相平衡电压，再将一个三相变流器通过三个输出电感与三相平衡电连接，比RPC 节省了一臂功率开关器件，但需要结构较复杂的Scott变压器和多了一个输出电感，其结 构见图2。发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于两相三线制变流器的高速铁路 负序和谐波补偿系统。本实用新型解决上述技术问题的技术方案是包括两个单相降压变压器，所述两 个单相降压变压器原边与三相v/ν牵引供电系统中的两单相供电臂连接，两单相变压器副 边中与原边地对应的两端连接起来，从而使两单相降压变压器副边形成三线，其特征在于 还包括一个两相三线制变流器，所述的两相三线制变流器包含三个开关臂，其中一开关臂 与两单相电压共用地线连接，其余两开关臂分别通过一个电感与两单相降压变压器副边中 的其余两线连接。本实用新型的技术效果在于(1)该系统中两相三线制变流器开关器件少，比RPC 采取两个背靠背单相变流器要少2个功率开关器件；采用结构较简单的两个单相变压器将 两单相电压与输出电感只有两个的两相三线制变流器连接，比有源电能质量补偿器APQC 采用的Scott变压器结构要简单，且要少1个输出电感。(2)两相三线制变流器各相补偿电流的基波幅值是相等的。也就是说，两相三线制变流器中共用地线的一臂开关器件的电流等级并未增加，新型补偿系统更体现了其结构优势。(3)通过调节3个开关桥臂的开断状态，可以维持两相三线制变流器的直流侧电 压稳定，并调节两相三线制变流器的输出电流，实现对高速铁路供电系统的负序和谐波综 合补偿。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为RPC的结构图。图2为APQC的结构图。图3为本实用新型的结构图。图4为本实用新型的电路图。图5是两相三线制变流器的开关模型。图6是本实用新型的等效电路图。图7是本实用新型的负序补偿原理图。
具体实施方式
参见图3，图3为本实用新型的结构图。本实用新型4的补偿对象为采用三相V/ V牵引变压器1的高速铁路供电系统。本实用新型4由两个单相降压变压器2和两相三线 制变流器3组成。两个单相变压器的原边分别与两单相牵引供电臂连接，并将两单相变压 器副边中与原边地对应的两端连接起来，从而形成三线。变压器副边形成的三相与两相三 线制变流器连接。两相三线制变流器由普通三桥臂变流器和两个输出电感La和“构成， 变流器中与地线对应连接的输出端没有输出电感。定义图中与三相V/V变压器副边ac端 连接的供电臂为α相，另一臂为相。本实用新型与APQC比较，采用了两个单相变压器，其结构相对于Scott变压器要 简单，且输出电感只需2个；与RPC比较，节省了一臂功率开关器件。因此，这种补偿结构更 为精简。
以下结合附图4、5、6、7对综合补偿系统的工作原理和效果作进一步的阐述。参见图4，图4为本实用新型的等效电路图。设三相V/V变压器变比为Kv，两单相 变压器变比均为ks，将机车负载等效为电流源。忽略电感电阻，α和β相的供电臂网侧阻 抗分别等效为电感Lsa和Lse，两相三线制变流器1等效变换到27. 5kV侧，忽略电网阻抗，
令
权利要求一种基于两相三线制变流器的高速铁路负序和谐波补偿系统，包括两个单相降压变压器，所述两个单相降压变压器原边与三相V/V牵引供电系统中的两单相供电臂连接，两单相变压器副边中与原边地对应的两端连接起来，从而使两单相降压变压器副边形成三线，其特征在于还包括一个两相三线制变流器，所述的两相三线制变流器包含三个开关臂，其中一开关臂与两单相电压共用地线连接，其余两开关臂分别通过一个电感与两单相降压变压器副边中的其余两线连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于两相三线制变流器的高速铁路负序和谐波补偿系统。它包括两个单相降压变压器，所述两个单相降压变压器原边与三相V/V牵引供电系统中的两单相供电臂连接，两单相变压器副边中与原边地对应的两端连接起来，从而使两单相降压变压器副边形成三线，还包括一个两相三线制变流器，所述的两相三线制变流器包含三个开关臂，其中一开关臂与两单相电压共用地线连接，其余两开关臂分别通过一个电感与两单相降压变压器副边中的其余两线连接。本实用新型与两个普通单相变流器相比要少一开关臂，并且其输出电感比普通三相变流器要少一个，节省了成本。
文档编号H02J3/01GK201774261SQ20102027973
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者吴传平, 孙娟, 张寅 , 徐先勇, 王刚, 章兢, 罗安, 马伏军 申请人:湖南大学