本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，具體涉及一種帶有儲能型功率調(diào)節(jié)器的牽引變電站。

背景技術(shù)：

v/v接線牽引變壓器具有容量利用率高、抗短路能力強(qiáng)、運(yùn)行方便可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此，它是我國目前電氣化鐵道采用的一種比較常用的牽引變接線方式。然而，由于牽引變壓器的兩相供電臂所帶的電力機(jī)車負(fù)荷具有一定不對稱性，從而致使?fàn)恳儔浩鞯牡蛪簝上嚯娏骱透邏喝嚯娏鲗⒊霈F(xiàn)一定的不平衡性，這也將對電網(wǎng)電壓的不平衡度等電能質(zhì)量問題造成一定的負(fù)面影響。此外，為提高供電可靠性，牽引變電站一般都采用了雙電源供電方式。其中，主備電源在切換過程中，為避免沖擊電流，一般均設(shè)定了一定的延時(shí)時(shí)間，這將對電力機(jī)車負(fù)荷的供電可靠性造成不利的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種帶有儲能型功率調(diào)節(jié)器的牽引變電站，不僅可以平衡牽引變供電電流，而且還能實(shí)現(xiàn)主備電源在切換過程中保持對電力機(jī)車負(fù)荷的不間斷供電。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種帶有儲能型功率調(diào)節(jié)器的牽引變電站，包括v/v牽引變壓器和直流供電線路，所述v/v牽引變壓器的高壓端口和電網(wǎng)相連，所述v/v牽引變壓器的低壓端口包括α相供電臂、β相供電臂和接地端，α相供電臂、接地端兩者和直流供電線路的一端相連，β相供電臂、接地端兩者和直流供電線路的另一端相連，所述α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器。

優(yōu)選地，所述儲能型功率調(diào)節(jié)器包括α相雙繞組自耦變壓器、β相雙繞組自耦變壓器以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元連接于α相雙繞組自耦變壓器、β相雙繞組自耦變壓器之間，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元由兩條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路首尾相連呈鏈狀結(jié)構(gòu)，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的α相單相全橋ac-dc變換器、α相雙向dc-dc變換器、儲能裝置、β相雙向dc-dc變換器、β相單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，且α相單相全橋ac-dc變換器、位于鏈尾的α相單相全橋ac-dc變換器的出線端子和α相雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，β相單相全橋dc-ac變換器、位于鏈尾的β相單相全橋dc-ac變換器的出線端子和β相雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，α相雙繞組自耦變壓器、β相雙繞組自耦變壓器的高壓繞組均為一個(gè)出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器的輸出端、另一個(gè)出線端子接地。

或者優(yōu)選地，所述儲能型功率調(diào)節(jié)器包括α相雙繞組自耦變壓器、β相雙繞組自耦變壓器以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元連接于α相雙繞組自耦變壓器、β相雙繞組自耦變壓器之間，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元由一條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路構(gòu)成，所述儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的α相單相全橋ac-dc變換器、α相雙向dc-dc變換器、儲能裝置、β相雙向dc-dc變換器、β相單相全橋dc-ac變換器構(gòu)成，且所述α相單相全橋ac-dc變換器的出線端子和α相雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，所述β相單相全橋dc-ac變換器的出線端子和β相雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，α相雙繞組自耦變壓器、β相雙繞組自耦變壓器的高壓繞組均為一個(gè)出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器的輸出端、另一個(gè)出線端子接地。

優(yōu)選地，所述α相單相全橋ac-dc變換器的出線端子和α相雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有α相單相濾波電感。

優(yōu)選地，所述β相單相全橋dc-ac變換器的出線端子和β相雙繞組自耦變壓器的低壓繞組對應(yīng)的出線端子之間串聯(lián)有β相單相濾波電感。

優(yōu)選地，所述儲能裝置為超級電容器、鋰電池或者蓄電池。

優(yōu)選地，所述α相單相全橋ac-dc變換器、α相雙向dc-dc變換器、β相雙向dc-dc變換器、β相單相全橋dc-ac變換器均為基于全控開關(guān)器件的功率變換器。

優(yōu)選地，所述全控開關(guān)器件為絕緣柵雙極型功率管igbt、電子注入增強(qiáng)柵晶體管iegt、集成門極換流晶閘管igct、可關(guān)斷晶閘管gto中的一種。

本發(fā)明帶有儲能型功率調(diào)節(jié)器的牽引變電站具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明包括v/v牽引變壓器和直流供電線路，v/v牽引變壓器的高壓端口和電網(wǎng)相連，v/v牽引變壓器的低壓端口包括α相供電臂、β相供電臂和接地端，α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器。通過控制α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電力機(jī)車負(fù)荷不對稱時(shí)，快速動(dòng)態(tài)地平衡v/v牽引變低壓側(cè)兩相輸出電流的幅值和相位，以保證v/v牽引變高壓側(cè)三相電流的平衡，從而提高電網(wǎng)的三相電壓平衡度。

2、本發(fā)明包括v/v牽引變壓器和直流供電線路，v/v牽引變壓器的高壓端口和電網(wǎng)相連，v/v牽引變壓器的低壓端口包括α相供電臂、β相供電臂和接地端，α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器。通過控制α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)，并結(jié)合儲能，能夠?qū)崿F(xiàn)在牽引變電站主備電源切換時(shí)，為電力機(jī)車負(fù)荷提供快速連續(xù)的不間斷電能支撐。

3、本發(fā)明包括v/v牽引變壓器和直流供電線路，v/v牽引變壓器的高壓端口和電網(wǎng)相連，v/v牽引變壓器的低壓端口包括α相供電臂、β相供電臂和接地端，α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器。通過控制α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)，能夠控制儲能裝置的有功功率輸出，從而保證直流母線電壓的穩(wěn)定以及整個(gè)儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)器的正常運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：1、v/v牽引變壓器；2、直流供電線路；3、儲能型功率調(diào)節(jié)器；31、α相雙繞組自耦變壓器；32、儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元；321、α相單相全橋ac-dc變換器；322、α相雙向dc-dc變換器；323、儲能裝置；324、β相雙向dc-dc變換器；325、β相單相全橋dc-ac變換器；326、α相單相濾波電感；327、β相單相濾波電感；33、β相雙繞組自耦變壓器；4、電力機(jī)車。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

如圖1所示，本實(shí)施例帶有儲能型功率調(diào)節(jié)器的牽引變電站包括v/v牽引變壓器1和直流供電線路2，v/v牽引變壓器1的高壓端口和電網(wǎng)相連，v/v牽引變壓器1的低壓端口包括α相供電臂、β相供電臂和接地端，α相供電臂、接地端兩者和直流供電線路2的一端相連，β相供電臂、接地端兩者和直流供電線路2的另一端相連，α相供電臂、β相供電臂之間連接有儲能型功率調(diào)節(jié)器3。本實(shí)施例帶有儲能型功率調(diào)節(jié)器的牽引變電站不僅可以平衡牽引變供電電流，而且還能實(shí)現(xiàn)主備電源在切換過程中通過直流供電線路2實(shí)現(xiàn)保持對電力機(jī)車4（負(fù)荷）的不間斷供電。

如圖1所示，儲能型功率調(diào)節(jié)器3包括α相雙繞組自耦變壓器31、β相雙繞組自耦變壓器33以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32連接于α相雙繞組自耦變壓器31、β相雙繞組自耦變壓器33之間，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32由n（n≥3）條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路首尾相連呈鏈狀結(jié)構(gòu)，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的α相單相全橋ac-dc變換器321、α相雙向dc-dc變換器322、儲能裝置323、β相雙向dc-dc變換器324、β相單相全橋dc-ac變換器325構(gòu)成，且α相單相全橋ac-dc變換器321、位于鏈尾的α相單相全橋ac-dc變換器321的出線端子和α相雙繞組自耦變壓器31的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，β相單相全橋dc-ac變換器325、位于鏈尾的β相單相全橋dc-ac變換器325的出線端子和β相雙繞組自耦變壓器33的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，α相雙繞組自耦變壓器31、β相雙繞組自耦變壓器33的高壓繞組均為一個(gè)出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器3的輸出端、另一個(gè)出線端子接地。本實(shí)施例中的儲能型功率調(diào)節(jié)器3具有下述功能：通過控制α相單相全橋ac-dc變換器321、β相單相全橋dc-ac變換器325的工作狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在電力機(jī)車負(fù)荷不對稱時(shí)，快速動(dòng)態(tài)地平衡v/v牽引變壓器1低壓側(cè)兩相輸出電流的幅值和相位，以保證v/v牽引變壓器1高壓側(cè)三相電流的平衡，從而提高電網(wǎng)的三相電壓平衡度；通過控制α相單相全橋ac-dc變換器321、β相單相全橋dc-ac變換器325的工作狀態(tài)，結(jié)合儲能裝置323，能夠?qū)崿F(xiàn)在牽引變電站主備電源切換時(shí)，為電力機(jī)車4負(fù)荷提供快速連續(xù)的不間斷電能支撐；通過控制α相雙向dc-dc變換器322、β相雙向dc-dc變換器324，能夠控制儲能裝置的有功功率輸出，從而保證直流母線電壓的穩(wěn)定以及整個(gè)儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)器的正常運(yùn)行。

參見圖1，本實(shí)施例中儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32由n（n≥3）條以上的儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路首尾相連呈鏈狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行示例性說明，毫無疑問，它們的數(shù)量也可以根據(jù)需要采用一個(gè)或兩個(gè)，其原理與本實(shí)施例相同，因此其數(shù)量n可以延伸為n≥1。

參見圖1，α相雙繞組自耦變壓器31高壓繞組的一個(gè)出線端子a與v/v牽引變壓器1的α相供電臂相連、另一個(gè)出線端子b接地。α相雙繞組自耦變壓器31低壓繞組的一個(gè)出線端子c與α相單相全橋ac-dc變換器321交流端口的一個(gè)出線端子e相連，α相雙繞組自耦變壓器31低壓繞組的另一個(gè)出線端子d與α相單相全橋ac-dc變換器321交流端口的一個(gè)出線端子f相連，所有α相單相全橋ac-dc變換器321之間通過兩兩交流端口依次級聯(lián)的方式連接呈鏈狀。α相單相全橋ac-dc變換器321的直流端口g1～gn分別與對應(yīng)的α相雙向dc-dc變換器322高壓端口h1～hn相連，α相雙向dc-dc變換器322低壓端口i1～in分別與儲能裝置323的一個(gè)端口j1～jn相連，儲能裝置323的另一個(gè)端口k1～kn分別與β相雙向dc-dc變換器324的低壓端口l1～ln相連，β相雙向dc-dc變換器324的高壓端口o1～on分別與對應(yīng)的β相單相全橋dc-ac變換器325的直流端口p1～pn相連。所有β相單相全橋dc-ac變換器325之間通過兩兩交流端口依次級聯(lián)的方式連接呈鏈狀，β相單相全橋dc-ac變換器325交流端口的一個(gè)出線端子q與β相雙繞組自耦變壓器33的低壓繞組的一個(gè)出線端子s相連，β相單相全橋dc-ac變換器325的交流端口的一個(gè)出線端子r與β相雙繞組自耦變壓器33的低壓繞組的另一個(gè)出線端子t相連，β相雙繞組自耦變壓器33的高壓繞組的一個(gè)出線端子u與v/v牽引變壓器1的β相供電臂相連、另一個(gè)出線端子v接地。

本實(shí)施例中，α相單相全橋ac-dc變換器321的出線端子e和α相雙繞組自耦變壓器31的低壓繞組對應(yīng)的出線端子c之間串聯(lián)有α相單相濾波電感326。

本實(shí)施例中，β相單相全橋dc-ac變換器325的出線端子q和β相雙繞組自耦變壓器33的低壓繞組對應(yīng)的出線端子s之間串聯(lián)有β相單相濾波電感327。

本實(shí)施例中，儲能裝置323為超級電容器、鋰電池或者蓄電池。

本實(shí)施例中，α相單相全橋ac-dc變換器321、α相雙向dc-dc變換器322、β相雙向dc-dc變換器324、β相單相全橋dc-ac變換器325均為基于全控開關(guān)器件的功率變換器。

本實(shí)施例中，全控開關(guān)器件為絕緣柵雙極型功率管igbt、電子注入增強(qiáng)柵晶體管iegt、集成門極換流晶閘管igct、可關(guān)斷晶閘管gto中的一種。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例中，儲能型功率調(diào)節(jié)器3包括α相雙繞組自耦變壓器31、β相雙繞組自耦變壓器33以及儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32連接于α相雙繞組自耦變壓器31、β相雙繞組自耦變壓器33之間，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)單元32由一條儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路構(gòu)成，儲能型鏈?zhǔn)焦β收{(diào)節(jié)支路由依次串聯(lián)的α相單相全橋ac-dc變換器321、α相雙向dc-dc變換器322、儲能裝置323、β相雙向dc-dc變換器324、β相單相全橋dc-ac變換器325構(gòu)成，且α相單相全橋ac-dc變換器321的出線端子和α相雙繞組自耦變壓器31的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，β相單相全橋dc-ac變換器325的出線端子和β相雙繞組自耦變壓器33的低壓繞組對應(yīng)的出線端子相連，α相雙繞組自耦變壓器31、β相雙繞組自耦變壓器33的高壓繞組均為一個(gè)出線端子分別作為儲能型功率調(diào)節(jié)器3的輸出端、另一個(gè)出線端子接地。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。