一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，分相補(bǔ)償SVG為三單相補(bǔ)償器首尾接成三角形，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)并接在三相電網(wǎng)上，針對(duì)相電流-線電流約束關(guān)系，增加了平均分配各次諧波最小電流至分相補(bǔ)償SVG的各相的約束條件。本發(fā)明在相電流-線電流約束關(guān)系的基礎(chǔ)上，增加了相應(yīng)的約束條件，提出一種平均分配方法，可以平均分配各次諧波電流至分相補(bǔ)償SVG的各相，從而較傳統(tǒng)的增加“環(huán)流為零”為新約束條件的分配方法更加節(jié)省分相補(bǔ)償SVG各相的設(shè)備容量。
【專利說(shuō)明】一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，屬于電氣化鐵道電能質(zhì)量治理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]和其他牽引方式相比，電力機(jī)車具有提高鐵路運(yùn)輸能力、降低運(yùn)營(yíng)成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。隨著電氣化鐵道地迅猛發(fā)展，也暴露出了電力機(jī)車的相應(yīng)弊端。尤其，電力機(jī)車運(yùn)行時(shí)，對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的沖擊，惡化了電網(wǎng)的運(yùn)行條件。目前，電氣化鐵道所采用的電力機(jī)車，主要屬于波動(dòng)性強(qiáng)的單相整流橋負(fù)荷，對(duì)于三相供電的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，將產(chǎn)生三相不平衡的基波電流和三相不平衡的諧波電流。三相不平衡的基波電流將導(dǎo)致電網(wǎng)三相電壓不平衡，諧波電流可能引起電壓波動(dòng)，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)諧振，損壞電力設(shè)備。隨著電力機(jī)車容量和數(shù)量的激增，其所導(dǎo)致的電能質(zhì)量問(wèn)題已越來(lái)越嚴(yán)重。
[0003]目前，針對(duì)電力機(jī)車的三相不平衡基波電流，多采用基于斯坦梅茲理論的分相補(bǔ)償SVC或分相補(bǔ)償SVG ;而對(duì)于電力機(jī)車的諧波電流，則多采用無(wú)源濾波器濾波或無(wú)源濾波器+有源電力濾波器混合濾波的形式。無(wú)源電力濾波器(PPF)是傳統(tǒng)的補(bǔ)償電力系統(tǒng)諧波電流的主要方式，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但無(wú)源濾波器的濾波性能受電網(wǎng)參數(shù)的影響較大，電網(wǎng)頻率偏差、電網(wǎng)阻抗變化、無(wú)源濾波器參數(shù)改變及老化均可能大幅降低濾波性能。有源無(wú)源混合型濾波器包括并聯(lián)混合型有源濾波器和串聯(lián)混合型有源濾波器。目前，工程應(yīng)用較多的是并聯(lián)混合型有源電力濾波器。并聯(lián)混合型有源濾波器可以補(bǔ)償電力機(jī)車的三相不平衡電流及諧波電流，但是由于電力機(jī)車采用的電壓等級(jí)為27.5kV，并聯(lián)混合型有源濾波器由于器件耐壓有限，不適合補(bǔ)償大容量的三相不平衡電流及諧波電流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提出一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，降低設(shè)備的復(fù)雜程度，減少設(shè)備數(shù)量。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，分相補(bǔ)償SVG為三單相補(bǔ)償器首尾接成三角形，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)并接在三相電網(wǎng)上，針對(duì)相電流-線電流約束關(guān)系，增加了平均分配各次諧波最小電流至分相補(bǔ)償SVG的各相的約束條件。
[0006]優(yōu)選地，所述三單相補(bǔ)償器為H橋級(jí)聯(lián)直接并至電網(wǎng)或單個(gè)H橋通過(guò)變壓器并至電網(wǎng)。
[0007]優(yōu)選地，該方法包括以下步驟:
[0008]I)分相補(bǔ)償?shù)腟VG諧波相電流與線電流滿足式⑴所示關(guān)系:

【權(quán)利要求】
1.一種電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，其特征在于，分相補(bǔ)償SVG為三單相補(bǔ)償器首尾接成三角形，三角形的三個(gè)頂點(diǎn)并接在三相電網(wǎng)上，針對(duì)相電流-線電流約束關(guān)系，增加了平均分配各次諧波最小電流至分相補(bǔ)償SVG的各相的約束條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，其特征在于，所述三單相補(bǔ)償器為H橋級(jí)聯(lián)直接并至電網(wǎng)或單個(gè)H橋通過(guò)變壓器并至電網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)分相補(bǔ)償?shù)腟VG諧波相電流與線電流滿足式⑴所示關(guān)系:
可知式⑴中detA = O,已知電力機(jī)車諧波電流ila、ilb、以及ile = O,分相補(bǔ)償SVG的諧波線電流ia = -1la、ib = -1tt、i。= -1ic = 0,諧波相電流iab、ib。和有無(wú)數(shù)組解,式(I)只有兩個(gè)約束條件可用； 2)對(duì)于第η次諧波電流，η為正整數(shù)，平均分配諧波電流至分相補(bǔ)償SVG的各相，增加約束條件Iabn = Ibcn = Ican(Iabn> Ibcn> Ican為分相補(bǔ)償SVG各相流過(guò)η次諧波電流的有效值)，采用上述分配方法可得分相補(bǔ)償SVG各相的η次諧波電流相量:
將各次諧波相電流指令疊加，可以得:
3)以“環(huán)流為零”為新約束條件的分配方法所增加的約束為: iab+ibc+ica = O(4) 式(I)與式(4)聯(lián)合求解可得該分配方法的分相SVG各相諧波電流指令為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟2)中已知分相補(bǔ)償SVG的η次諧波線電流，在平面xoy內(nèi)，令相量=JZ = -?，且A點(diǎn)位于οχ軸上，以確定A點(diǎn)。根據(jù)相電流與線電流式⑴的約束關(guān)系，面且P點(diǎn)可以在平面xoy內(nèi)取任意點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力機(jī)車諧波電流的分相補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟2)中線段PO長(zhǎng)度為分相補(bǔ)償SVG的be相和ca相流過(guò)η次諧波電流的有效值，線段PA為分相補(bǔ)償 SVG的ab相流過(guò)η次諧波電流的有效值。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK104078991SQ201410357521
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】王寶安, 陳豪, 白晨陽(yáng), 商姣 申請(qǐng)人:東南大學(xué)