本實用新型屬于高速鐵路交通運輸行業(yè)，尤其涉及到一種基于兩相三線制模塊化多電平變流器的高速鐵路同相供電系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

在電氣化鐵路中，一種對高速鐵路牽引變電所較為理想的選擇方式是采用大功率交直交變流器實行同相供電方案取代現(xiàn)行的換相式供電方案，該方案解決了電分相問題，同時，解決了電氣化鐵路長期存在的電能質(zhì)量問題。其中，由于平衡牽引變壓器構(gòu)成的同相供電方式具有變流器結(jié)構(gòu)簡單、所需容量相對較小等優(yōu)點，目前國內(nèi)外也開展了相關(guān)工程試驗的試驗研究。

基于平衡牽引變壓器構(gòu)成的傳統(tǒng)同相供電系統(tǒng)是采用背靠背結(jié)構(gòu)的變流器實現(xiàn)同相供電，需要兩組背靠背結(jié)構(gòu)的單相變流器構(gòu)成四條開關(guān)管支路來實現(xiàn)。其中，關(guān)于如何降低變流器裝置成本的研究主要有兩種思路：一是將對稱補償原理擴展到有源同相供電系統(tǒng)中對變流器容量的優(yōu)化從而減少容量投入；另一種是應用新拓撲來減少開關(guān)管的數(shù)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了在新拓撲應用的前提下以減少開關(guān)管數(shù)量的方法下降低變流器裝置的成本，本實用新型提出了一種基于兩相三線制模塊化變流器的同相供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)直接接入高壓系統(tǒng)，與三相補償結(jié)構(gòu)相比屬于兩相電壓系統(tǒng)，簡化了結(jié)構(gòu)，從而為降低變流器裝置成本提供了技術(shù)保證。

其具體的手段為：一種高速鐵路兩相三線制模塊化多電平變流器同相供電系統(tǒng)，三相電網(wǎng)電壓經(jīng)過三相-兩相平衡變壓器對稱變換成α、β兩相電壓，其中α直接向牽引網(wǎng)供電，三線制變流器采用單星型拓撲結(jié)構(gòu)，其一個端口接β相，另一個端口接α相，第三個端口接α、β兩相的公共端。

采用本實用新型高速鐵路兩相三線制模塊化多電平變流器同相供電系統(tǒng)，減少了兩組高壓大容量降壓隔離變壓器和一條開關(guān)臂支路，對傳統(tǒng)三相補償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行簡化，減少了開關(guān)管支路數(shù)量和取消兩組降壓變壓器，為降低變流器裝置成本提供技術(shù)保證。

采用兩相三線制變流器構(gòu)成的同相供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)背靠背變流器結(jié)構(gòu)相比減少了一組開關(guān)管橋臂和兩組降壓隔離變壓器，該系統(tǒng)可以直接接入高壓系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了在減少開關(guān)管的數(shù)量同時降低變流器裝置成本。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)單相背靠背兩組變流器的同相牽引供電系統(tǒng)。

圖2為兩相三線制變流器的同相牽引供電系統(tǒng)。

圖3為負序和諧波電流檢測框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的裝置和方法做進一步的詳述。

圖1為傳統(tǒng)單相背靠背變流器的同相牽引供電系統(tǒng)，圖2為基于兩相三線制模塊化多電平變流器的同相供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，三相電網(wǎng)電壓經(jīng)過三相-兩相平衡變壓器對稱變換成α、β兩相電壓，其中α直接向牽引網(wǎng)供電，β經(jīng)過單相背靠背變流器(PFC)和兩組降壓變壓器(T)向牽引網(wǎng)傳遞一定的功率。中間直流環(huán)節(jié)接有大容量的高壓電容器組。

本實用新型實施例如圖2所示，三相電網(wǎng)電壓經(jīng)過三相-兩相平衡變壓器對稱變換成α、β兩相電壓后，其中α直接向牽引網(wǎng)直接供電，而三線制變流器一個端口接β相，另一個端口接α相，第三個端口接α、β兩相的公共端n，采用單星型拓撲結(jié)構(gòu)，該電平的每相由n個子模塊構(gòu)成。

對負序電流和諧波指令電流的檢測與控制方法參見圖3，通過將檢測到的三相電流經(jīng)過坐標變換轉(zhuǎn)化成有功分量和無功分量，經(jīng)低通濾波器(LPF)后再做相應的反變換，即可得到諧波以及負序電流。

圖3中，LPF為低通濾波器；PLL為鎖相環(huán)。對于單相電路，采用i_p-i_q檢測法，經(jīng)低通濾波器(LPF)后將交流有功分量i_p和交流無功分量i_q濾掉，直接得到直流有功和無功分量，再做相應反變換后，得到基波電流。再從電流i_L(t)中減去基波電流，即可檢測出諧波和負序電流。

以上顯示和描述了本實用新型的結(jié)構(gòu)方案、電流檢測方法、基本原理以及本實用新型的優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書描述的只是本實用新型的結(jié)構(gòu)方案、控制方法和基本原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍內(nèi)，本實用新型要求保護范圍由所附權(quán)利要求書及其等效界定。