一種用于同相供電系統(tǒng)可供級(jí)聯(lián)的單相四象限功率單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軌道交通電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于一種用于同相供電系統(tǒng)可供級(jí)聯(lián)的單相四象限功率單元。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)電氣化鐵路牽引變電所都是從公共電網(wǎng)上取電，普遍采用單相工頻交流電為機(jī)車供電。電力系統(tǒng)希望所有的負(fù)載都是從電網(wǎng)取用三相對(duì)稱的基波電流，以充分利用線路、設(shè)備的容量，減少無(wú)功電流和諧波電流對(duì)系統(tǒng)的危害。為滿足該要求，電氣化鐵路采用相序輪換，分段分相供電的方案。但是由于各區(qū)段的牽引符合大小不可能隨時(shí)相同，分相分段方案只是在一定程度上減輕了三相不平衡的影響，而不能從根本上解決鐵路負(fù)荷單相用電對(duì)整個(gè)共用電網(wǎng)的影響。對(duì)于以上鐵路牽引變電所的問(wèn)題，目前大部分采用無(wú)功補(bǔ)償裝置或并聯(lián)電容器固定補(bǔ)償模式。由于牽引符合運(yùn)行的劇烈變化，便造成輕載無(wú)功的過(guò)補(bǔ)償和重載無(wú)功的欠補(bǔ)償，其結(jié)果均造成牽引供電等功率因數(shù)偏低。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，中國(guó)專利CN101856979B提出了一種基于同相供電技術(shù)的補(bǔ)償變流器裝置，該裝置由多個(gè)交直交功率單元并聯(lián)，每個(gè)功率單元兩側(cè)接升壓變壓器副邊，兩變壓器原邊分別接牽引網(wǎng)。
[0004]但該同相供電變流器裝置存在以下問(wèn)題:
1、多了額外的變壓器，成本較高。
[0005]2、因?yàn)樵撗b置與牽引變壓器在容量上相互捆綁，當(dāng)該裝置退出時(shí)影響正常供電與行車。
[0006]3、裝置容量大，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述【背景技術(shù)】存在的技術(shù)缺陷，我方提出了一種基于單相系統(tǒng)下用于同相供電系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)式單相四象限功率單元，主回路采用了單相串聯(lián)整流+直流母線濾波儲(chǔ)能+單相并聯(lián)逆變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減少了串聯(lián)側(cè)的升壓變壓器(隔離變壓器為用戶配置)，同時(shí)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)，達(dá)到了四象限運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種用于同相供電系統(tǒng)可供級(jí)聯(lián)的單相四象限功率單元，所述功率單元包括輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路、輸出并聯(lián)側(cè)逆變電路及直流母線電容；所述直流母線電容位于輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路、輸出并聯(lián)側(cè)逆變電路之間，所述串聯(lián)側(cè)逆變電路與并聯(lián)側(cè)逆變電路均采用單相全橋逆變電路結(jié)構(gòu)，所述輸出并聯(lián)側(cè)逆變電路連接到一單元控制板，所述輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路連接到另一單元控制板。
[0009]進(jìn)一步的，所述輸出并聯(lián)側(cè)逆變電路連接到一單元控制板，所述輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路連接到另一單元控制板。
[0010]進(jìn)一步的，還包括一電壓采集板和一電流傳感器，所述電流傳感器位于輸出并聯(lián)側(cè)逆變電路和一單元控制板之間，所述電壓采集板位于輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路和另一單元控制板之間。
[0011]進(jìn)一步的，所述單相全橋逆變電路包括兩個(gè)逆變半橋，每個(gè)逆變半橋包括兩個(gè)逆變器件。
[0012]進(jìn)一步的，所述逆變器件是IGBT、IGCT、GT0、可控硅或智能功率集成模塊的任一一種。
[0013]進(jìn)一步的，每個(gè)逆變半橋并聯(lián)一尖峰抑制電路，電路形式為C電容吸收電路、RC阻容吸收電路及RCD吸收電路的任一一種。
[0014]進(jìn)一步的，還包括一個(gè)三相-單相隔離變壓器及兩個(gè)電抗器；所述功率單元有N個(gè)，N個(gè)輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路依次串接，所述三相-單相隔離變壓器原邊采用Y型接法連接220KV電網(wǎng)，所述三相-單相隔離變壓器副邊采用Δ接法，通過(guò)兩個(gè)電抗器連接N個(gè)輸入串聯(lián)側(cè)逆變電路串接后的首尾，N為自然數(shù)。
[0015]進(jìn)一步的，還包括一個(gè)單相牽引變壓器和N個(gè)單相濾波電路，單相牽引變壓器由N個(gè)副邊繞組組成；所述功率單元有N個(gè)，每個(gè)輸出并聯(lián)側(cè)逆變電路連接一單相濾波電路，再與對(duì)應(yīng)單相牽引變壓器副邊繞組連接，N為自然數(shù)。
[0016]進(jìn)一步的，所述單相濾波電路為電感L濾波電路、電感電容LC濾波電路及電感電容型LCL濾波電路的任一一種。
[0017]進(jìn)一步的，采用電感L濾波電路時(shí)，單相牽引變壓器副邊繞組采用開(kāi)漏設(shè)計(jì)。
[0018]進(jìn)一步的，所述直流母線電容為薄膜電容。所述直流母線電容可以是適合于高頻、大功率能量變換的薄膜電容。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
I)本發(fā)明的主回路采用了單相串聯(lián)整流+直流母線濾波儲(chǔ)能+單相并聯(lián)逆變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減少了串聯(lián)側(cè)的升壓變壓器(隔離變壓器為用戶配置)，同時(shí)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)，達(dá)到了四象限運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。
[0020]2)采用了電壓采集板采集直流母線電壓、電流傳感器采集并聯(lián)側(cè)輸出電流用于參與控制，同時(shí)采用C電容吸收電路可以有效吸收IGBT開(kāi)關(guān)時(shí)電流變化在母線雜散電感上形成的尖峰電壓。
[0021]3)采用直流母線電容電路，用于直流母線儲(chǔ)能和濾波，為輸出并聯(lián)側(cè)提供較大的紋波電流，本發(fā)明采用了具有更好高頻特性、更大紋波電流、更長(zhǎng)的使用壽命、更高的使用電壓、更低的等效內(nèi)阻ESR等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的薄膜電容。
[0022]4)本發(fā)明采用串聯(lián)通訊，相比點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，光纖數(shù)量減少2/3，避免采用板卡插接方式，大大提高可靠性。
[0023]5)本發(fā)明采用單相濾波電容為電感L濾波，可進(jìn)一步節(jié)約空間、優(yōu)化成本、減少器件數(shù)量、提高裝置可靠性，采用牽引變壓器660V側(cè)線圈開(kāi)漏以達(dá)到獲得電感量的目的，其中電感量為300uH。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明所涉及的同相供電補(bǔ)償變流器系統(tǒng)原理圖。
[0025]圖2本發(fā)明所涉及的功率單元拓?fù)鋱D。
[0026]圖3為本發(fā)明所涉及的單元控制板功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種用于同相供電系統(tǒng)可供級(jí)聯(lián)的單相四象限功率單元進(jìn)一步描述。
[0028]圖1是同相供電補(bǔ)償