[发明专利]提高牵引供电网电流正弦度的装置及方法

说明书

本发明提供一种提高牵引供电网电流正弦度的装置及方法，该装置包括：牵引变压器、电流传感器、至少一个脉冲整流器、至少一个脉冲整流控制器、电流补偿单元以及电流补偿控制器；所述牵引变压器包括原边绕组、至少一个第一副边绕组以及一个第二副边绕组；每个第一副边绕组的两端连接至一个所述脉冲整流器；每个所述脉冲整流器上连接有一个所述脉冲整流控制器；所述电流补偿单元连接至所述第二副边绕组两端；所述电流补偿控制器与所述电流补偿单元、所述电流传感器以及每个所述脉冲整流控制器分别连接。本申请提供的装置有效提高了牵引供电网电流的正弦度，降低了电流畸变率，提高了牵引供电网电流性能以及牵引供电网的稳定性。

技术领域

本发明属于电力电子领域，特别涉及轨道交通电力牵引交流传动系统中的提高牵引供电网电流正弦度的装置及方法。

背景技术

电力牵引交流传动系统主要包括牵引供电网、受电弓、牵引变压器、牵引变流器以及牵引电机，牵引变流器包含整流器和逆变器。目前列车使用的整流器通常为脉冲整流器，脉冲整流器的性能特点是可以实现能量的双向流动，实现单位功率因素运行，电流波形接近正弦波，直流侧电压稳定满足逆变器需求。脉冲整流器的拓扑包含电感，以及全控型开关器件，由开关器件开关状态的切换引起电感电流路径的切换，电感电流路径的切换引起电感在储存能量状态和释放能量状态之间的切换。储存能量状态时电感电流上升，释放能量状态时电感电流下降，电感电流上升和下降时，电感电流波形都是直线段。脉冲整流器电流波形由多个上升和下降的直线段组成，接近正弦波。即使使用多重化整流，牵引变压器的原边绕组电流波形还是由多段直线组成的。

虽然脉冲整流器电流波形接近正弦波，但还存在以下不足：

牵引供电网电流波形本质还是由多段直线组成的，牵引供电网电流畸变还明显存在。

发明内容

本发明针对现有牵引供电网电流波形由多个直线段组成的不足，提供一种提高牵引供电网电流正弦度的装置，在脉冲整流器的基础上使牵引供电网电流的波形更加接近正弦波。所述提高牵引供电网电流正弦度的装置包括：

牵引变压器、电流传感器、至少一个脉冲整流器、至少一个脉冲整流控制器、电流补偿单元以及电流补偿控制器；

所述牵引变压器包括：

原边绕组，所述原边绕组的一端与牵引供电网连接，所述原边绕组的另一端通过所述电流传感器与接地装置连接；

至少一个第一副边绕组；以及

一个第二副边绕组；

每个第一副边绕组的两端连接至一个所述脉冲整流器；

每个所述脉冲整流器上连接有一个所述脉冲整流控制器；

所述电流补偿单元连接至所述第二副边绕组两端；

所述电流补偿控制器与所述电流补偿单元、所述电流传感器以及每个所述脉冲整流控制器分别连接。

在一实施例中，至少一个所述第一副边绕组的其中一端通过一电感连接至对应的脉冲整流器。

在一实施例中，所述电流补偿单元包括：

第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、一固定电阻以及一阻抗可调元器件；

其中，所述第一二极管、所述固定电阻、所述阻抗可调元器件以及所述第二二极管依次连接；所述第三二极管、所述固定电阻、所述阻抗可调元器件以及所述第四二极管依次连接；

所述第一二极管的正极以及所述第二二极管的负极通过第一端子连接至所述第二副边绕组的一端；所述第三二极管的正极以及所述第四二极管的负极通过第二端子连接至所述第二副边绕组的另一端；

所述阻抗可调元器件用于调节所述电流补偿单元阻抗值，以调节所述第二副边绕组的电流。