[发明专利]一种基于可调电抗器的三相变单相供变电装置

说明书

本发明公开了一种基于可调电抗器的三相变单相供变电接线装置，包括平衡电压器和补偿电路；该平衡变压器的第一原边绕组与第一、第二副边绕组构成A相线圈，第二原边绕组与第三副边绕组构成B相线圈，第三原边绕组与第四、第五副边绕组构成C相线圈；第一、第四副边绕组的尾端相连，首端与第一可调电抗器并联；第二、第三与第五副边绕组的端子首尾相连，第三副边绕组的首端、尾端作为用以连接牵引负荷的输出端；第一副边绕组的首端与第三副边绕组的尾端相连，第四、第三副边绕组的首端与第二可调电抗器并联；本发明采用可调电抗器实现负序和无功的综合治理，达到电能质量国标要求；操作简单，控制易实现，可广泛应用于交流电气化铁路领域。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种基于可调电抗器的三相变单相供变电接线装置。

背景技术

单相系统所具有的结构简单、建设成本低、运用和维护方便等优点，决定了在电气化铁路普遍采用单相工频交流电为铁路机车供电。但在动车段所，特别是在短距离的市域铁路的动车段所，其供电方案存在以下问题：

目前动车段所供电方案采用从牵引变电所单独引一路电源或新建110kV牵引变电所，由于外接电源系统短路容量较大，单相牵引供电对电力系统产生的负序一般不会超出相关规程限制，但是当动车段所与牵引变电所距离较远时，上述方案投资较大且不便于管理维护，因此有必要研究就近采用10kV或35kV作为进线电源对动车段所供电的供电方案，以实现经济、适用的目标。随之而来的问题是：10kV或35kV系统短路容量相对较小，单相牵引负荷容易导致三相不平衡，影响电网电能质量。

因此，需对三相变单相供变电接线结构进行研究，以达到实现电能三相/单相转换的同时减少三相不平衡度，提升电能质量使其满足相关要求的目标。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于可调电抗器的三相变单相供变电接线装置，其目的在于解决采用10kV或35kV作为进线电源对动车段所供电的供电方案存在的单相牵引负荷容易导致三相不平衡，影响电网电能质量的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于可调电抗器的三相变单相供变电接线装置，该装置包括平衡电压器和补偿电路；所述平衡变压器的第一原边绕组与第一副边绕组、第二副边绕组构成A相线圈，第二原边绕组与第三副边绕组构成B相线圈，第三原边绕组与第四副边绕组、第五副边绕组构成C相线圈；所述补偿电路包括第一可调电抗器和第二可调电抗器；

所述第一副边绕组、第四副边绕组的尾端相连，第一副边绕组、第四副边绕组的首端与所述第一可调电抗器并联；所述第二副边绕组、第三副边绕组与第五副边绕组的端子首尾相连且该第三副边绕组的首端、尾端作为用以连接牵引负荷的输出端；第一副边绕组的首端与第三副边绕组的尾端相连，第四副边绕组、第三副边绕组的首端与所述第二可调电抗器并联；

通过调节第一可调电抗器、第二可调电抗器的电抗值和/或平衡变压器的各副边绕组的匝数以使第一副边绕组、第四副边绕组的首端之间与第三副边绕组的首端、尾端之间的电流大小相等且方向垂直，以补偿平衡变压器的原边绕组接收的三相电流之间的不平衡。

优选的，上述三相变单相供变电接线装置，所述第一可调电抗器为第一电感器；所述第二可调电抗器包括并联设置的电容器和第二电感器。

优选的，上述三相变单相供变电接线装置，所述平衡电压器和补偿电路的参数满足以下约束关系：

(1)第一副边绕组、第四副边绕组的首端之间与第三副边绕组的首端、尾端之间的电压比K等于第三副边绕组的首端、尾端之间与第一副边绕组、第四副边绕组的首端之间的电流比，同时其中，为牵引负荷功率因数；

(2)流经第二可调电抗器的电流是第一可调电抗器的电流与第一副边绕组、第四副边绕组的首端之间的电流的矢量差。