[发明专利]一种电气化铁路三相功率补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电气化铁路三相功率补偿器，属于电气自动化设备技术领域。

背景技术

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25kV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晶闸管控制电抗器(TCR)型的静止无功补偿器(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，而对于三相不平衡问题则不能起到作用。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。

发明内容

本发明的目的是提出一种电气化铁路三相功率补偿器，克服现有技术之不足，以解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数和负荷不平衡的补偿问题。

本发明提出的电气化铁路三相功率补偿器，包括一台三相隔离变压器、三台连接电抗器和三台单相链式换流器；所述的三相隔离变压器的原边采用三角形接线方式，三相隔离变压器的三相出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，三个副边绕组的同名端分别连接到所述的三台连接电抗器的一端，三台连接电抗器的另一端分别连接到所述的三台单相链式换流器的一个交流输出端，三台单相链式换流器的另一个交流输出端并接到一起后连接到所述的三相隔离变压器的三个副边绕组的三个非同名端。

本发明提出的电气化铁路三相功率补偿器，其优点是：该三相功率补偿器采用了三相链式换流器通过隔离变压器实现三角形的连接，除可以实现动态无功的快速补偿外，还可以实现铁路负载不平衡负荷的补偿；由于链式换流器等效开关频率高，也可实现谐波滤波。因此该发明可以有效地解决电气化铁路固有的动态无功、谐波、功率因数和负荷不平衡的补偿问题。

附图说明

图1为本发明提出的电气化铁路功率补偿器的应用接入电路原理图。

图2为本发明的电气化铁路三相功率补偿器的电路原理图。

具体实施方式

本发明提出的电气化铁路功率补偿器其电路原理图如图2所示，包括一台三相隔离变压器1、三台连接电抗器2及三台单相链式换流器3。三相隔离变压器1的原边采用三角形接线方式，三相出线端连接到电气化铁路的两相供电臂，三个副边绕组的同名端分别连接到三台连接电抗器2的一端，三台连接电抗器2的另一端分别连接到三台单相链式换流器3的一个交流输出端，三台单相链式换流器3的另一个交流输出端并接到一起后连接到三相隔离变压器1的三个副边绕组的三个非同名端。

图1是本发明的电气化铁路功率补偿器的应用接入电路原理图。如图1所示，牵引变电站从电网引入三相交流电源A、B、C，经过两台单相变压器T1和T2(或其他变压器降压方式)降压形成两个单相牵引交流电源TN相和MN相，一般N极通过铁轨接大地。TN相和MN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。将本发明的功率补偿器连接到N、T、M三个电源端，实现动态无功、不平衡负荷及谐波电流的补偿。