一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于軌道交通電力電子技術領域，特別涉及一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]電氣化鐵路的電能是由電力牽引供電系統(tǒng)提供的。電力牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所和牽引網(wǎng)。牽引變電所將220kV高壓電降壓為27.5kV或55kV后，通過牽引網(wǎng)向電力機車供電。采用同相供電的方式，可以避免換相供電造成的電分相環(huán)節(jié)，降低故障率，進一步提高電力機車速度。
[0003]為了解決上述問題，中國專利CN101856979B提出了一種基于同相供電技術的補償變流器裝置，該裝置由多個交直交功率單元并聯(lián)，每個功率單元兩側接升壓變壓器副邊，兩變壓器原邊分別接牽引網(wǎng)。
[0004]該同相供電變流器裝置存在以下問題:
[0005]1.多了額外的變壓器，成本較高。
[0006]2.因為該裝置與牽引變壓器在容量上相互捆綁，當該裝置退出時影響正常供電與行車。
[0007]3.裝置容量大，成本高。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]基于上述技術缺陷，我方提出了一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)及工作方法，該系統(tǒng)降低了制造成本，解決了同相供電變流器因合通、分斷高壓期間產(chǎn)生的操作過電壓及涌流，有效降低了器件的損壞率。
[0009]為解決上述技術問題，本實用新型技術方案如下:
[0010]所述系統(tǒng)包括牽引匹配變壓器、同相供電補償變流器以及控制系統(tǒng)，牽引匹配變壓器包括一個充電繞組和至少一個副邊繞組，同相供電補償變流器包括至少一個功率單元，且功率單元與牽引匹配變壓器副邊繞組數(shù)量相同，功率單元包括輸出并聯(lián)側逆變電路、輸入串聯(lián)側逆變電路及位于輸入串聯(lián)側逆變電路與輸出并聯(lián)側逆變電路之間的直流母線電容，牽引匹配變壓器原邊通過開關A與額定交流電源A相連，每一牽引匹配變壓器副邊繞組與每一功率單元的輸出并聯(lián)側逆變電路對應相連，同相供電補償變流器功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路通過開關B與額定交流電源B相連，充電繞組包括開關C和充電電阻，且與額定交流電源C相連，所述控制系統(tǒng)用于接收上位機信號指令、控制各開關的斷開與閉合。
[0011]進一步的，所述輸入串聯(lián)側逆變電路與輸出并聯(lián)側逆變電路均采用單相全橋逆變電路結構。
[0012]進一步的，多個功率單元的輸出并聯(lián)側逆變電路與對應的牽引匹配變壓器副邊繞組相連，構成多重并聯(lián)的同相供電補償變流器并聯(lián)側；多個功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路依次串接后構成多個級聯(lián)的同相供電補償變流器串聯(lián)側。
[0013]進一步的，每個牽弓|匹配變壓器副邊繞組內(nèi)設計有電感值。
[0014]進一步的，同相供電補償變流器功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路通過電抗器連接開關B。
[0015]進一步的，所述控制系統(tǒng)包括主控板、PLC、觸摸屏以及控制電源；所述主控板、PLC及觸摸屏相互連接，所述控制電源用于控制系統(tǒng)的電源供給。
[0016]進一步的，當功率單元數(shù)量為N，N多3且為3的整數(shù)倍時，所述控制系統(tǒng)內(nèi)部共引出N/3*2對光纖，N/3對光纖連接功率單元輸入串聯(lián)側逆變電路，N/3對光纖連接功率單元輸出并聯(lián)側逆變電路，每對光纖串行連接3個同相功率單元。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術相比的有益效果是:
[0018]1)軟充電方式優(yōu)勢:
[0019]解決了同相供電補償變流器因合通、分斷高壓期間產(chǎn)生的操作過電壓及涌流，有效降低了器件的損壞率。
[0020]充電直接采用牽引匹配變壓器副邊繞組充電，減少器件，減少故障點。
[0021]2)電抗值做在變壓器內(nèi)優(yōu)勢:
[0022]節(jié)約了功率單元空間，功率單元結構更緊湊。減少了器件數(shù)量，提高了裝置可靠性。
[0023]3)串聯(lián)通訊技術優(yōu)勢:
[0024]光纖數(shù)量減少三分之二，避免采用板卡插接方式，大大提高可靠性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的同相供電補償變流器系統(tǒng)結構示意圖。
[0026]圖2為本實用新型的同相供電補償變流器通訊連接方式。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖對本實用新型的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)進一步描述。
[0028]如圖1所示，TR1為牽引匹配變壓器，5MVA，55kV/15*660V/380V。牽引匹配變壓器原邊額定電壓55kV，牽引匹配變壓器副邊15組額定電壓660V繞組和一組額定電壓380V充電繞組。
[0029]同相供電補償變流器由15個相同的功率單元組成，每個功率單元為交直交結構，即由輸出并聯(lián)側逆變電路、輸入串聯(lián)側逆變電路及位于輸入串聯(lián)側逆變電路與輸出并聯(lián)側逆變電路之間的直流母線電容構成，多個輸出并聯(lián)側逆變電路與牽引匹配變壓器副邊相連，構成多重并聯(lián)的同相供電補償變流器并聯(lián)側；多個功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路依次串接后構成多個級聯(lián)的同相供電補償變流器串聯(lián)側，并連接到電感L1和L2。
[0030]為了節(jié)約體積和成本，圖中功率單元并聯(lián)側電抗器的電感值設計在牽引匹配變壓器副邊，故實際中取消了電抗器。
[0031]補償變流器系統(tǒng)的工作原理:
[0032]控制系統(tǒng)收到啟動命令后，控制系統(tǒng)中PLC控制相應的繼電器合上QF2開關，380V電源通過充電電阻、牽引匹配變壓器為每個功率單元的直流母線電容充電；控制系統(tǒng)通過檢查每個功率單元的直流母線電壓，待直流母線電容達到設定值后，PLC控制繼電器斷開QF2開關，同時控制相應的繼電器合上QF1和KM1開關；控制系統(tǒng)檢查QF1和KM1的開關位置信號，確認開關都合上以后，控制同相供電補償變流器功率單元并聯(lián)側逆變電路開始并網(wǎng)穩(wěn)壓工作，待檢測母線電壓穩(wěn)定在額定母線電壓后，控制系統(tǒng)控制功率單元串聯(lián)側逆變電路進行并網(wǎng)工作，并網(wǎng)成功后，系統(tǒng)根據(jù)給定指令，輸出用戶需要的有功功率、無功功率和諧波功率。
[0033]補償變流器系統(tǒng)的控制系統(tǒng)是通過光纖通訊方式控制功率單元工作，控制系統(tǒng)與功率單元的通訊方式如下:
[0034]如圖2所示，主控板一共10對光纖，其中5對光纖連接同相供電補償變流器功率單元串聯(lián)側，另外5對連接同相供電補償變流器并聯(lián)側，每對光纖串行連接3個功率單元；控制系統(tǒng)將串行數(shù)據(jù)首先發(fā)送到串聯(lián)的第一個功率單元，該功率單元提取本單元的PWM數(shù)據(jù)，并將本功率單元的狀態(tài)附上發(fā)送到第二個串聯(lián)功率單元，第二個串聯(lián)功率單元提取本單元PWM數(shù)據(jù)后，將本單元狀態(tài)附上發(fā)送到第三個串聯(lián)功率單元，第三個功率串聯(lián)單元提取本單元PWM數(shù)據(jù)后，附上本單元狀態(tài)再將數(shù)據(jù)回送給主控板。
[0035]對于【具體實施方式】的理解的描述僅僅是為幫助理解本實用新型，而不是用來限制本實用新型的。本領域技術人員均可以利用本實用新型的思想進行一些改動和變化，只要其技術手段沒有脫離本實用新型的思想和要點，仍然在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括牽引匹配變壓器、同相供電補償變流器以及控制系統(tǒng)，牽引匹配變壓器包括一個充電繞組和至少一個副邊繞組，同相供電補償變流器包括至少一個功率單元，且功率單元與牽引匹配變壓器副邊繞組數(shù)量相同，功率單元包括輸出并聯(lián)側逆變電路、輸入串聯(lián)側逆變電路及位于輸入串聯(lián)側逆變電路與輸出并聯(lián)側逆變電路之間的直流母線電容，牽引匹配變壓器原邊通過開關A與額定交流電源A相連，每一牽引匹配變壓器副邊繞組與每一功率單元的輸出并聯(lián)側逆變電路對應相連，同相供電補償變流器功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路通過開關B與額定交流電源B相連，充電繞組包括開關C和充電電阻，且與額定交流電源C相連，所述控制系統(tǒng)用于接收信號指令、控制各開關的斷開與閉合。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入串聯(lián)側逆變電路與輸出并聯(lián)側逆變電路均采用單相全橋逆變電路結構。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于:多個功率單元的輸出并聯(lián)側逆變電路與對應的牽引匹配變壓器副邊繞組相連，構成多重并聯(lián)的同相供電補償變流器并聯(lián)側；多個功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路依次串接后構成多個級聯(lián)的同相供電補償變流器串聯(lián)側。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于??每個牽弓I匹配變壓器副邊繞組內(nèi)設計有電感值。5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于:同相供電補償變流器功率單元的輸入串聯(lián)側逆變電路通過電抗器連接開關B。6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括主控板、PLC、觸摸屏以及控制電源；所述主控板、PLC及觸摸屏相互連接，所述控制電源用于控制系統(tǒng)的電源供給。7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，其特征在于:當功率單元數(shù)量為N，N多3且為3的整數(shù)倍時，所述控制系統(tǒng)內(nèi)部共引出N/3*2對光纖，N/3對光纖連接功率單元輸入串聯(lián)側逆變電路，N/3對光纖連接功率單元輸出并聯(lián)側逆變電路，每對光纖串行連接3個同相功率單元。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于同相供電技術的補償變流器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括牽引匹配變壓器、同相供電補償變流器以及控制系統(tǒng)，本實用新型降低了制造成本，解決了同相供電變流器因合通、分斷高壓期間產(chǎn)生的操作過電壓及涌流，有效降低了器件的損壞率；充電直接采用牽引匹配變壓器副邊繞組充電，減少器件，減少故障點；節(jié)約了功率單元空間，功率單元結構更緊湊。減少了器件數(shù)量，提高了裝置可靠性。
【IPC分類】B60M3/00, H02M5/42
【公開號】CN205092778
【申請?zhí)枴緾N201520836455
【發(fā)明人】唐斌, 馬勁松, 賴成毅, 張黎, 常瑞, 彭良平, 張川, 張峻
【申請人】東方日立(成都)電控設備有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年10月27日