一种用于电铁供电系统负序电流补偿的STATCOM装置的制作方法

本技术涉及柔性交流输电领域的补偿装置，尤其涉及一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置。

背景技术：

1、在铁路牵引供电系统中，单相27.5kv机车引起的主要电能质量问题为三相不平衡、谐波，对公共并网点造成严重的影响，尤其是短路容量小的电网薄弱区域，如某些地方货运铁路问题较为突出。

2、目前，铁路项目普遍采用单相补偿设备对电能质量问题进行治理，如单相fc(fc是固定补偿器，即由电容器和电抗器组成的补偿设备)、svc(svc是静止无功补偿器，主要为晶闸管和电抗器串联组成)、或者单相statcom(statcom是静止同步补偿器，功率部分主要为全控型器件igbt构成)，对于无功功率补偿和谐波抑制取得了理想的效果，然而每相单独补偿对不平衡的治理作用是有限的。

3、对于三相综合补偿，svc设备已得到广泛应用，并取得了良好的效果，其基本方法是计算出各相补偿支路的电纳，实现无功和负序电流的补偿，但是没有考虑谐波补偿，而且svc采用的是半控型器件，其响应速度不及全控型器件。

4、当前电力电子技术发展迅速，由igbt构成的h桥模块电压等级和功率逐渐提高，链式statcom也在向高压大功率方向发展，且具有响应速度快、易于实现复杂控制算法等技术优势。将三个链式statcom功率阀组并联于铁路牵引供电系统的接触网并进行统一协调控制可以实现对负序不平衡电流的完全补偿，是一种理想的补偿方案。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，能够快速补偿系统中的不平衡电流，为电铁负荷不平衡补偿提供新的解决方案。

2、为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

3、一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，包括集装箱和控制机柜，还包括v/v牵引变压器、功率阀组、断路器qf1、断路器qf2、控制单元，铁路v/v牵引变压器的原边与三相交流电网电源连接，铁路v/v牵引变压器的副边分别通过电流互感器与a相接触网和b相接触网连接,a相接触网和b相接触网分别设置有电压互感器，铁路v/v牵引变压器用于给功率阀组提供工作电压；

4、控制单元分别通过端口与功率阀组、断路器qf1、断路器qf2、电流互感器、电压互感器连接，控制单元设置在控制机柜内。

5、功率阀组包括功率阀组一、功率阀组二、功率阀组三，功率阀组一的尾端通过断路器qf2与a相接触网连接，功率阀组一的首端与铁轨连接；功率阀组二的首端通过断路器qf1与b相接触网连接，功率阀组二的尾端与铁轨连接；功率阀组三的首端与功率阀组一的尾端连接，功率阀组三的尾端与功率阀组二的首端连接；

6、每个功率阀组均包括串联连接的旁路断路器bqf、耦合电抗器l2、级联功率单元链、耦合电抗器l1和与旁路断路器bqf并联连接的充电电阻r。

7、级联功率单元链包括n个h桥功率单元级联组成，级联功率单元链设置在集装箱内。

8、控制单元包括pwm板、cpu板、模拟量板、数字量板、电源板以及总线板，pwm板、cpu板、模拟量板、数字量板、电源板、总线板通过端口连接，cpu板与pwm板通过端口连接，pwm板与h桥功率单元通过通讯端口光纤连接，数字量板通过端口与断路器qf1、断路器qf2、旁路接触器bqf连接；模拟量板通过端口与电流互感器、电压互感器连接。

9、cpu板的芯片包括dsp和fpga，dsp的芯片为adi-21489，用于数据处理，fpga的芯片为altera-5cefa7，用于产生触发信号。

10、每个h桥功率单元包括igbt模块。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

12、1.可以在不改变电铁供电系统结构的情况下,在接触网a和接触网b设置功率阀组实现供电系统的负序电流、无功功率、谐波电流的综合补偿；

13、2.半导体器件采用全控型器件igbt模块，响应速度快，能够对系统存在的负序、无功、谐波实现完全补偿。

技术特征：

1.一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，包括集装箱和控制机柜，其特征在于，还包括v/v牵引变压器、功率阀组、断路器qf1、断路器qf2、控制单元，铁路v/v牵引变压器的原边与三相交流电网电源连接，铁路v/v牵引变压器的副边分别通过电流互感器与a相接触网和b相接触网连接,a相接触网和b相接触网分别设置有电压互感器，铁路v/v牵引变压器用于给功率阀组提供工作电压；

2.根据权利要求1所述的一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，其特征在于，功率阀组包括功率阀组一、功率阀组二、功率阀组三，功率阀组一的尾端通过所述的断路器qf2与所述的a相接触网连接，功率阀组一的首端与铁轨连接；功率阀组二的首端通过所述的断路器qf1与所述的b相接触网连接，功率阀组二的尾端与铁轨连接；功率阀组三的首端与功率阀组一的尾端连接，功率阀组三的尾端与功率阀组二的首端连接；

3.根据权利要求2所述的一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，其特征在于，所述的级联功率单元链包括n个h桥功率单元级联组成，级联功率单元链设置在集装箱内。

4.根据权利要求1所述的一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，其特征在于，控制单元包括pwm板、cpu板、模拟量板、数字量板、电源板以及总线板，pwm板、cpu板、模拟量板、数字量板、电源板、总线板通过端口连接，cpu板与pwm板通过端口连接，pwm板与h桥功率单元通过通讯端口光纤连接，数字量板通过端口与断路器qf1、断路器qf2、旁路接触器bqf连接；模拟量板通过端口与电流互感器、电压互感器连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，其特征在于，cpu板的芯片包括dsp和fpga，dsp的芯片为adi-21489，用于数据处理，fpga的芯片为altera-5cefa7，用于产生触发信号。

6.根据权利要求3所述的一种用于电铁供电系统负序电流补偿的statcom装置，其特征在于，每个h桥功率单元包括igbt模块。

技术总结
本技术涉及一种用于电铁供电系统负序电流补偿的STATCOM装置，包括集装箱和控制机柜，还包括V/V牵引变压器、功率阀组、断路器QF1、断路器QF2、控制单元，铁路V/V牵引变压器的原边与三相交流电网电源连接，铁路V/V牵引变压器的副边分别通过电流互感器与A相接触网和B相接触网连接,A相接触网和B相接触网分别设置有电压互感器，铁路V/V牵引变压器用于给功率阀组提供工作电压。本技术的优点是：可以在不改变电铁供电系统结构的情况下,在接触网A和接触网B设置功率阀组实现供电系统的负序电流、无功功率、谐波电流的综合补偿；半导体器件采用IGBT模块，响应速度快，能够对系统存在的负序、无功、谐波实现完全补偿。

技术研发人员：刘国辉,王飞义,息鹏,孙贤大,杨永飞,张恒超,万磊,赵波
受保护的技术使用者：辽宁荣信电力电子技术有限公司
技术研发日：20221210
技术公布日：2024/1/12