[发明专利]一种共用直流母线的动车组地面电源及其控制方法

说明书

本发明属于电力电子电能变换和控制领域，涉及一种共用直流母线的动车组地面电源及其控制方法，消除单相用电制式的动车组列车在用电时产生的不平衡电流，以及长距离供电在负载电流较大时负载端电压跌落的问题。该动车组地面电源由串联电路模块、并联电路模块、旁路开关(KM1)、输出开关(KM2)，采样电路及控制器等组成。当负载侧出现不平衡电流时，通过控制并联电路模块的输出电流，消除负载电流不平衡，补偿负载无功和滤除负载谐波电流；当电缆压降产生，控制器检测到输出端电压降低时，控制串联电路模块提高输出端电压，通过对输出电压的控制，可以补偿供电电缆上产生的电压降。

技术领域

本发明属于电力电子电能变换和控制领域，涉及一种地面电源，尤其涉及一种应用于动车运用所内，向动车组列车提供外部检修电力供应的地面电源装置。

背景技术

动车组列车需要定期进入检修库进行检修，在检修作业时需要地面电源装置向动车组列车提供外部供电支持。现有动车组列车有两种不同的外部电源要求，三相380V50Hz电源或单相380V50Hz电源。

动车运用所设置10/0.4kV动力变压器，并通过所内交流馈电系统向动车组列车提供三相电源，通过设置单相地面电源装置向动车组列车提供单相电源。现有的做法是将动力变压器及地面电源装置放置于检修库附楼地面电源间内，通过电缆或密集母线槽，将电能输送到检修库内轨道桥旁的地面电源插座箱，通过地面电源插座箱内的软电缆及插头接入动车组列车外部电源接口。根据检修库规模的不同，从动力变压器到动车组列车的外部电源接口供电距离最大可达500米以上。三相用电制式的动车组列车单列最大电流可达840A，单相用电制式的动车组列车单列最大电流可达750A。长距离大电流输电时，供电线路上的电压降不可避免，为向动车组列车提供符合要求的电压，需要采取必要的技术措施。

另外，若在不设置单相地面电源装置的情况下，直接使用10/0.4kV动力变压器输出向单相用电制式动车组列车供电将会在变压器原边和副边产生严重不平衡情况，导致供电异常或保护跳闸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种公用直流母线的动车组地面电源，向动车组列车提供满足检修要求的外部电源，同时消除单相用电制式的动车组列车在用电时产生的不平衡电流，以及长距离供电在负载电流较大时负载端电压跌落的问题。

本发明的技术方案是提供一种共用直流母线的动车组地面电源，其特殊之处在于：包括主电路、采样电路及控制器；

上述主电路包括串联电路模块、并联电路模块、旁路开关及输出开关；上述串联电路模块与并联电路模块共用直流母线；

上述串联电路模块包括A、B、C三相电路单元，A、B、C三相电路单元的输入端分别连接至交流电网的A、B、C三相输出端；

上述并联电路模块包括A、B、C三相桥电路，各相桥电路的输入端分别通过旁路开关KM1与交流电网的A、B、C三相输出端连接；各相桥电路的输入端还分别与串联电路模块中相应的A、B、C三相电路单元的输出端连接；

上述串联电路模块与并联电路模块的三相输出端分别与输出开关KM2连接；

上述采样电路用于采集主电路相应的电压数据及电流数据；

上述控制器用于控制主电路工作时序，并根据采样电路采集的实时电压数据与预设电压值的大小关系，控制串联电路模块的输出电压，补偿输出电压以趋近预设电压值，实现对输出电压的补偿；根据采样电路采集的实时电流数据与预设电流值之间的关系，控制并联电路模块的输出电流，消除负载电流不平衡。

进一步地，上述控制器还可以根据流过输出开关的电流和串联电路模块的输出电压计算功率因数和负载谐波。若功率因数或电流谐波超过设定值且并联电路模块的输出电流未超过并联电路模块的额定值，则对流过输出开关KM2的电流进行谐波补偿和无功补偿。