一種牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型主要涉及到牽引供電網(wǎng)領(lǐng)域，特指一種牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣化鐵路對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步具有重要意義。然而，電力機(jī)車(chē)負(fù)荷的非線性、不對(duì)稱(chēng)、沖擊性等特點(diǎn)，引發(fā)了電力系統(tǒng)諧波、負(fù)序電流以及電壓波動(dòng)和閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題，降低了電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，影響電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另一方面，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷增大，結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜，導(dǎo)致電力系統(tǒng)短路容量增加，一旦發(fā)生短路將危及電氣設(shè)備及人身安全，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，發(fā)展并應(yīng)用有效的短路限流技術(shù)是解決短路容量增大問(wèn)題的關(guān)鍵。
[0003]目前，有從業(yè)者提出了許多種牽引供電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功能原理各有不同，但是仍舊存在以下不足:
[0004]1、牽引供電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置功能比較單一，一般多為無(wú)功補(bǔ)償與電流諧波治理等功能。
[0005]2、現(xiàn)有裝置多采用并聯(lián)連接形式接入牽引電網(wǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電壓跌落與突升的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
[0006]3、現(xiàn)有裝置無(wú)具備短路限流功能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障電流進(jìn)行限制、保障牽引供電網(wǎng)的電能質(zhì)量與供電安全的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，包括統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器、第一輸入斷路器QFl、第二輸入斷路器QF2、旁路斷路器QF3、輸出斷路器QF4和串聯(lián)變壓器Ta2 ；所述第一輸入斷路器QFl和第二輸入斷路器QF2的輸入端分別接至牽引變電所的饋線與回流線；所述第一輸入斷路器QFl和第二輸入斷路器QF2的輸出端分別接至統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的Al和A2輸入端，所述旁路斷路器QF3接至牽引變電所的饋線和牽引電網(wǎng)接觸線之間；所述統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的輸出端Ul和U2分別接至串聯(lián)變壓器Ta2的副邊側(cè)a和X，所述串聯(lián)變壓器Ta2的原邊側(cè)A和X分別接入第一輸入斷路器QFl的輸出端和輸出斷路器QF4的輸入端。
[0010]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器包括輸入隔離開(kāi)關(guān)QS1、預(yù)充電單元、整流單元、逆變單元、輸出接觸器KM2、續(xù)流單元、濾波單元、電流互感器CTa和電壓互感器PTa ;所述預(yù)充電單元包括充電電阻Rl和旁路接觸器KMl ;所述整流單元包括單相降壓式多繞組變壓器Tal、連接電抗器LI?Ln、電流傳感器BCl?BCn、功率單元UAl?UAn，采用PWM整流控制實(shí)現(xiàn)每個(gè)功率單元的直流電壓的穩(wěn)壓控制；所述逆變單元包括功率單元UUI?UUn采用級(jí)聯(lián)連接方式，用來(lái)實(shí)現(xiàn)高壓連續(xù)可調(diào)電壓輸出，所述續(xù)流單元包括三組反并聯(lián)晶閘管TSR閥組和續(xù)流電抗器L2a，用來(lái)實(shí)現(xiàn)變流器IGBT脈沖封鎖限流后的負(fù)載電流續(xù)流功能；所述濾波單元包括濾波電抗器Lla和濾波電容器Ca，用于濾除統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器逆變輸出電壓中的高次諧波。
[0011]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述逆變單元中每個(gè)功率單元的直流側(cè)與整流單元中對(duì)應(yīng)的功率單元直流側(cè)采用背靠背連接，共用直流電源；
[0012]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):，所述功率單元采用4個(gè)IGBT電力電子開(kāi)關(guān)器件與4個(gè)反并聯(lián)二極管所組成H橋結(jié)構(gòu)。
[0013]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn):所述統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器采用分布式控制方式，由上位機(jī)通過(guò)RS485通訊方式來(lái)控制整流側(cè)和逆變側(cè)控制系統(tǒng)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]1、本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，適用于牽引網(wǎng)供電的限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，可實(shí)現(xiàn)牽引電網(wǎng)短路限流、諧波治理、無(wú)功補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)等電能質(zhì)量綜合治理功能，保障了牽引電網(wǎng)的供電質(zhì)量與供電安全。
[0016]2、本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，采用串并聯(lián)混合型連接方式接入牽引電網(wǎng)與機(jī)車(chē)負(fù)載之間，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電網(wǎng)電壓跌落補(bǔ)償、電流諧波治理、無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙δ?，在牽引電網(wǎng)短路故障工況下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障電流進(jìn)行限制，保障了牽引供電網(wǎng)的電能質(zhì)量與供電安全。
[0017]3、本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，兼具UPQC與短路故障限流兩大功能，全面覆蓋了牽引電網(wǎng)短路故障工況與非短路故障工況下的裝置使用范圍，極大提高了裝置的使用率與性?xún)r(jià)比。
[0018]4、本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，變流器中逆變功率單元采用級(jí)聯(lián)連接，使用載波移相和雙極倍頻技術(shù)極大提高了等效開(kāi)關(guān)頻率，輸出電壓諧波含量低；控制系統(tǒng)采用分布式方式，即可以實(shí)現(xiàn)整流單元的穩(wěn)壓控制，又可以實(shí)現(xiàn)逆變單元的電壓補(bǔ)償控制和TSR續(xù)流控制。
[0019]5、本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，具有機(jī)械開(kāi)關(guān)旁路工作模式，使得裝置在未啟動(dòng)投入前或者需檢修維護(hù)退出后，保障牽引電網(wǎng)供電的不間斷。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型在具體應(yīng)用實(shí)例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型在具體應(yīng)用實(shí)例中統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型在具體應(yīng)用實(shí)例中功率單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4是本實(shí)用新型在具體應(yīng)用實(shí)例中統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器控制系統(tǒng)的原理示意圖。
[0024]圖5是本實(shí)用新型在具體應(yīng)用實(shí)例中短路故障限流與電壓補(bǔ)償協(xié)調(diào)控制流程示意圖。
[0025]圖6是是本實(shí)用新型在具體應(yīng)用實(shí)例中采用機(jī)械開(kāi)關(guān)旁路的工作模式示意圖。
[0026]圖例說(shuō)明:
[0027]1、統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器；2、電力機(jī)車(chē)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，采用串并聯(lián)混合型連接方式接入牽引電網(wǎng)與電力機(jī)車(chē)2的負(fù)載之間，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電網(wǎng)電壓跌落補(bǔ)償、電流諧波治理、無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙δ?，在牽引電網(wǎng)短路故障工況下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)短路故障電流進(jìn)行限制，進(jìn)而保障了牽引供電網(wǎng)的電能質(zhì)量與供電安全。
[0030]如圖1所示，本實(shí)用新型的牽引供電網(wǎng)限流型電能質(zhì)量綜合治理裝置，包括統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器I (FCL-UPQC變流器)、第一輸入斷路器QF1、第二輸入斷路器QF2、旁路斷路器QF3、輸出斷路器QF4和串聯(lián)變壓器Ta2，其中第一輸入斷路器QFl和第二輸入斷路器QF2的輸入端分別接至牽引變電所的饋線與回流線，第一輸入斷路器QFl和第二輸入斷路器QF的輸出端分別接至統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器I的Al和A2輸入端，旁路斷路器QF3接至牽引變電所的饋線和牽引電網(wǎng)接觸線之間；統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器I的輸出端Ul和U2分別接至串聯(lián)變壓器Ta2的副邊側(cè)a和X，串聯(lián)變壓器Ta2的原邊側(cè)A和X分別接入第一輸入斷路器QFl的輸出端和輸出斷路器QF4的輸入端。
[0031]統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器I采用FCL-UPQC變流器，UPQC為Unified Power QualityController，F(xiàn)CL為Fault Current Limiter、故障限流器。UPQC以?xún)蓚€(gè)變換器組成背靠背系統(tǒng)，分別以串聯(lián)和并聯(lián)的形式接入電網(wǎng)，其直流側(cè)的