[发明专利]电气化铁路同相供电补偿装置

说明书

本发明提供了一种电气化铁路同相供电补偿装置，包括：负序补偿器、滤波系统和第一单相变压器；负序补偿器包括三相变压器、两个变换电路和选择器；滤波系统包括两个单相变压器、两个有源滤波器和无源滤波器；三相变压器的一次侧与电网连接二次侧分别与两个变换电路的第一端连接；两个变换电路的第二端均与选择器连接；第一单相变压器一次侧连接电网二次侧连接接触网；两个有源滤波器与两个单相变压器的一次侧一一对应连接；无源滤波器第一端连接其中一个单相变压器的一次侧另一端接地；两个单相变压器的二次侧与接触网连接。应用该装置，能够有效解决电气化铁路在进行供电时所带来的负序、谐波等电能质量问题，提高电力机车的供电系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别是涉及一种电气化铁路同相供电补偿装置。

背景技术

随着电子技术的发展和电力电子大功率元件的不断涌现，电气化机车变流器的控制策略以及开关管器件的不断进步，在应用机车变流器控制电气化机车运行时，可以提高整个供电系统的功率因素，使得功率因素趋近于1。

目前，电力机车的供电系统普遍采用单相工频交流制，为使单向的牵引负荷在三相电力系统中尽可能平衡，电气化铁道往往采用轮换相序、分享分区供电的方案。由于电力机车负荷为单相供电并具有波动性，三相不平衡和电压波动在未补偿的交直流型电力机车牵引供电系统普遍存在，因此，采用单向工频交流制进行供电的过程中，依旧存在负序、谐波、电压波动等电能质量问题。虽然目前电力机车的机车变流器主要采用PWM变换器，但PWM变换器中的功率器件在工作状态输出的波形不连续，电压变化率du/dt和电流变化率di/dt过大，使得PWM变换器所输出的波形在整数倍载频处出现明显幅值的载频谐波，而载频谐波的产生会对整个系统的扰动过大，降低了电力机车的供电系统的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电气化铁路同相供电补偿装置，能够有效解决电气化铁路在进行供电时所带来的负序、谐波等电能质量问题，提高电力机车的供电系统的可靠性。

一种电气化铁路同相供电补偿装置，包括：

负序补偿器、滤波系统和第一单相变压器；

所述负序补偿器包括三相变压器、第一变换电路、第二变换电路和选择器；

所述滤波系统包括第一有源滤波器、第二有源滤波器、第二单相变压器、第三单相变压器和无源滤波器；

所述三相变压器的一次侧与电网连接，所述三相变压器的二次侧的第一端与所述第一变换电路的第一端连接，所述三相变压器的二次侧的第二端与所述第二变换电路的第一端连接；所述三相变压器用于将电网的单相交流电进行降压后获得第一交流电，并将所述第一交流电分别输入所述第一变换电路和所述第二变换电路；

所述第一变换电路的第二端以及所述第二变换电路的第二端与所述选择器连接；所述第一变换电路及所述第二变换电路用于按照预先设定的第一触发时序及第二触发时序交替对所述第一交流电进行整流，获得第一直流电，并将所述第一直流电输入所述选择器；当接收到所述选择器基于所述第一直流电反馈的第二直流电时，对所述第二直流电进行逆变，获得第二交流电，并经由所述三相变压器向所述电网输出所述第二交流电，以通过所述第二交流电对所述电网的单相交流电进行负序补偿；

所述选择器，用于按照所述第二触发时序接收所述第一变换电路或所述第二变换电路输入的所述第一直流电，以调整所述第一直流电的电平信号，获得所述第二直流电，并基于所述第一变换电路和所述第二变换电路的交替顺序，将所述第二直流电反馈至所述第以变换电路及所述第二变换电路；所述第二直流电的电流为多电平阶梯形变化电流；

所述第一单相变压器的一次侧与所述电网连接，所述第一单相变压器的二次侧连接电力机车的接触网；所述第一单相变压器用于将已补偿的单相交流电进行降压，获得第三交流电，并将所述第三交流电输入所述接触网；所述接触网为电力机车的供电端；