一种基于平衡变压器的单相/三相供电方法

提出了一种新的基于Y/＞/D型平衡变压器的单相变三相供电方法.其原理是将单相电源分成并联的两条支路:一条直接接入平衡变压器一次侧α相,另一条经变流器移相成与之正交的β相,使其符合平衡变压器两相变三相的平衡变换条件,从而在二次侧获得三相对称电压.与单相变三相变流器相比,在同等负载条件下,该方法的变流器部分只需承受总负载的一半,因而更经济.最后,仿真实验证明了该方法的可行性和实用性.     

电气化铁路列车柔性不断电过分相系统及其控制策略

针对现有电气化铁路柔性过分相技术存在的变流设备容量需求大、弓网带电流分断引起燃弧等问题,提出一种列车柔性不断电过分相系统及其控制策略.该系统通过背靠背变流器连接电分相两侧的供电臂,单相逆变器从背靠背变流器的直流侧引出并串接移相变压器后连接至中性线,该结构可有效降低逆变器等变流设备的容量,以实现列车过分相全过程不断电、无过电压与不拉弧.首先,详细分析所提系统的工作原理;随后,提出相应的电压柔性切换、功率主动调整的控制策略;然后,通过Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验,验证了该系统与控制策略的有效性;最后,结合电气化铁路的实际情况,分析所提方案在不同应用场景下的变流设备容量需求,并给出了应用建议.     

基于Y/>▽平衡变压器的新型电铁电能质量综合补偿系统

为解决牵引供电系统给高压电网带来的负序、谐波及无功问题,提出了一种基于Y/▽平衡变压器的新型电铁电能质量综合补偿系统。该系统充分利用Y/▽平衡变压器二次侧三角形绕组所带的抽头,将传统背靠背铁路潮流控制器的一端直接与该抽头相连,一方面可以节省1台单相耦合变压器,使该系统在投资成本上具有明显的优势;另一方面也提高了整个系统的集成度,减小了装置的占地面积。文中首先介绍了该系统结构及特性,并对补偿原理进行了详细的讨论,然后给出了该系统的检测及控制方法,最后应用Matlab/Simulink软件搭建了系统仿真模型。仿真结果验证了本系统的负序、谐波及无功补偿性能。     

基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,传统柔性消弧方法利用实时检测的电源电压计算注入补偿电流值,通过控制连接于配电网中性点的单个有源逆变器实现消弧,已有方法需进行故障选相并且逆变器需通过Z型变压器及升压变接入配电网。提出基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧新方法,三相级联H桥变流器通过连接电感直接挂接在各相线,发生接地故障时,利用实时检测的相电压计算注入补偿电流值,分相控制级联H桥变流器注入补偿电流,控制故障点电压为零,实现接地故障消弧。仿真结果表明该方法可灵活、有效地补偿接地故障电流,抑制接地故障电弧重燃。且采用单相或三相级联H桥变流器进行故障消弧时,不需要进行故障选相。     

空心超导变压器参数设计对可控阻抗型限流器性能的影响

介绍了可控阻抗型超导限流器的电路结构和工作原理,该限流器由空心超导变压器及PWM变流器组成.故障发生后,通过变流器控制变压器二次侧注入电流的相位和幅值,进而调节限流器的等效阻抗,从而实现抑制短路电流的目的.针对空心超导变压器参数设计对限流器工作性能的影响,以初始补偿电流、不同工作模式下的限流阻抗以及变流器的功率传输为指标,进行了理论研究;以该型限流器在一个三相接地系统的应用为例,利用Matlab建立仿真模型,分析了不同变压器参数下限流器工作性能的差别.仿真结果与理论分析相符,得出如下结论:增大变压器一次侧自感有利于加强限流能力;增加变比会导致初始补偿电流的上升;提高耦合系数有助于降低变流器的无功功率输出.     

基于瞬时无功理论和平衡变压器的牵引变电所

针对变电所平衡变压器的特点,结合三相瞬时无功检测理论,提出了一种针对平衡变压器的两相电流瞬时无功检测方法?该方法应用于牵引变电所二次侧两供电臂电流的动态综合补偿,使两臂电流达到平衡,以确保一次侧三相系统侧电流对称,同时可以抑制谐波和无功分量?尤其在两供电臂电流对称的情况下,该检测方法和有功分离检测法或FBD检测法相比,只需1 / 4个电源周期,极大加快了响应速度?其次提出了直流侧电压和两变流器电流的控制策略?仿真结果证明了该检测方法的正确性和实时性?     

基于平衡变压器的电流平衡补偿方法

针对平衡变压器平衡供电的特点,提出了一种利用逆变器对三相变两相供电方式下的电流负序分量进行综合平衡补偿的新方法.该方法的整体结构由交-直-交单相逆变器与平衡变压器两相侧并联组成,以抑制和补偿各相的谐波电流和无功分量;并实时检测α、β两相负载电流的有功分量之差,利用逆变器的桥接结构实现有功功率在两相间快速流动.从而使平衡变压器两相侧的输出电流对称,消除平衡变压器三相侧产生负序电流的条件,达到三相电流对称的目的.仿真和实验结果证明了该方法的正确性,具有可行性.     

一种新型电气化铁道电能质量综合补偿

针对电气化铁路单相整流方式带来大量负序、谐波和无功的特点,结合多功能平衡变压器具有低压两相端口和低压三相端口的特点,提出一种采用三相电压源变流器(VSC)结合晶闸管投切电容器(TSC)构成的电能质量补偿系统。两套多组TSC补偿绝大部分无功能量,VSC通过电感直接与多功能平衡变压器低压三相端口相连,补偿谐波、负序和剩余的无功分量,降低了VSC容量,有利于工程应用。详细讨论了方案及其特点,设计了无功分配策略,根据理想补偿效果,通过构造虚拟电流,推导了基于磁动势平衡原理的补偿算法,建立了补偿等效电路模型并得到了补偿电流关系式,得出了参考电流实时检测和无功电流分配方法。仿真和实验证明所提方案的正确性。     

一种新的单相变三相高功率因数供电方式

提出了一种基于平衡变压器的单相变三相电源转换供电方式。该方式将单相输入交流电压通过变流器分出幅值相等、相位正交的另一相(β相)电压,与输入电压(α相)组成两相正交电压,经两相-三相平衡变压器转换为三相对称电压对三相负荷供电。提出了一种PWM整流器控制策略,在供给β相有功电流同时补偿α相的谐波电流,抑制当三相负荷为非线性时所产生的谐波电流,使总的输入电流具有高功率因数和良好的正弦波形。在向同一负载供电时,该方式比传统的单相变三相变流器用到的功率器件更少,承受的功率更小。仿真结果证明了该供电方式结构及其控制策略的正确性和可行性。     

空心超导变压器参数对电压补偿型超导限流器性能的影响

电压补偿型超导限流器是一种新型的超导限流器,由空心超导变压器和脉宽调制PWM变流器组成.基于其电路结构和工作原理,分析了不同空心超导变压器参数对限流器工作性能的影响,通过调节空心超导变压器二次侧的注入电流,可以控制限流阻抗的大小,达到限制故障电流的目的,限流效果与变压器一次侧自感系数的大小有关,变压器一次侧自感系数越大,限流能力越强,然而当变压器一次侧线圈自感系数一定时,空心超导变压器的变比和耦合系数的变化不会对限流能力造成影响.以电压补偿型超导限流器在一个单相接地系统的应用为例,利用Matlab/simulink进行仿真分析,仿真结果与理论分析相符.     

基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法

提出了一种基于谐波磁势平衡的12脉波整流器一体化滤波方法,对该一体化滤波器的拓扑结构、数学模型、滤波原理进行了详细阐述。该方法将一个背靠背变流装置接入12脉波整流器变压器二次侧的星形与三角形绕组抽头中,通过背靠背变流装置向各绕组抽头中注入指定次谐波电流,并利用该注入谐波电流与12脉波整流器负荷侧所产生谐波电流的磁势平衡,以达到消除12脉波整流器网侧指定次谐波电流的功能,在控制算法上引入比例-积分(PI)+比例-谐振(PR)控制器以实现对指定次谐波分量的无误差跟踪。该方法能有效提高滤波变流装置的电压、电流适应性,从而节省电压匹配变压器的成本,并能充分发挥滤波变流装置的容量潜能。最后,通过仿真和实验验证了所提滤波方法的正确性。     

多级串联高压大功率矩阵变换器的研究

提出和采用载波移相调制原理,仿真分析一种降压变压器次级绕组功率平衡的多级串联高压变频器,即一个次级变压器承担对称的3个三相-单相矩阵变换器输出,输出相位相同的三相-单相矩阵变换器通过升压变压器次级串联,构成一相高压交流输出。整个电路由网侧工频降压变压器、单相矩阵变换器阵列、载侧高频升压变压器以及滤波电路构成。仿真结果表明,所提出的多级串联高压变频器具有可行性和低成本特征。     

基于81电平铁路功率调节器的不平衡补偿策略

为进一步降低铁路功率调节器在大功率补偿过程的开关频率,采用开关频率较低的混合级联81电平变换器作为电压源、开关频率较高的单相全桥变换器作为电流源,将两个电压源背靠背连接,提出一种81电平铁路功率调节器。由于系统中承担85%的补偿功率的开关器件的开关频率在250 Hz及以下,开关频率高的电流源仅承担1%的功率,因此系统开关损耗小且对补偿电流参考信号的跟踪性能好。研究了系统的基本结构及其等效电路,通过构建等效对称三相电压源建立等效三相电路,采用有功功率平均分配法,使得补偿后的系统等效为Y-Y型对称三相电路,从而实现不平衡电流补偿,并提出一种新的补偿电流检测方法。仿真结果证明所提系统及其补偿方法的有效性和可行性。     

整流器功率平衡的多级串联高压变频器

现有实用的中高压变频器方案包括功率开关直接串联的两电平逆变器、单相逆变器的多级串联变频器、三相直接输出的三电平逆变器。该文提出一种整流器功率平衡的多级串联高压变频器,即一个整流器负担三个对称的单相交流电压输出,相位相同的单相逆变器通过变压器次级串联,构成一相高压交流输出。整个电路由网侧工频降压变压器、整流器与逆变器阵列、载侧高频升压变压器构成。串联级数为N的多级串联高压变频器包括N个整流器和3N个单相逆变器。该文分析这种变频器的拓扑构成和载波移相调制原理,并利用MATLAB/SIMULINK给予仿真分析,所得结果表明,所提出的多级串联高压变频器具有可行性和低成本。     

800kV浙西特高压直流换流站暂态过电压研究

基于溪洛渡—浙西800 kV特高压直流输电工程,对浙西换流站的暂态过电压和各避雷器的负载进行详细仿真计算分析。在交流侧选取了交流母线三相接地、交流相间操作冲击和失交流电源3种典型故障工况;直流侧选取了最高端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地、低压端换流变Y/Y绕组阀侧单相接地和全电压启动3种典型故障工况进行研究。分析结果表明:失交流电源是交流侧的最严酷工况,交流母线过电压771 kV,通过交流母线避雷器A的最大电流0.14 kA,最大能量2.07 MJ;最高端换流变Y/Y阀侧单相接地在换流阀两端产生过电压375 kV,通过阀避雷器V1最大电流2.32 kA,最大能量6.73 MJ;低压端换流变Y/Y阀侧单相接地,阀避雷器V3通过最大电流1.04 kA,最大能量2.84 MJ;全电压起动在直流极母线上产生1 330 kV的过电压,避雷器DB通过最大电流0.56 kA,最大能量4.35 MJ。     

基于三相-单相电力电子变压器的牵引供电系统负载不平衡、无功和谐波潮流分析

将三相-单相电力电子变压器应用于贯通式同相供电系统,对比计算了传统变压器、电力电子变压器的单相侧和三相侧之间负载不平衡、无功和谐波的潮流关系。基于三电平电路研究了隔离DC-DC变换器和多模块级联整流器的控制方法:整流器采用有功无功解耦控制,实现了三相网侧单位功率因数运行;隔离DCDC变换器采用双边三电平控制,减小了流过中频变压器电感电流有效值。仿真和实验结果验证了基于三相-单相电力电子变压器的贯通式同相供电系统可有效消除负载不平衡、无功和谐波对三相电网电能质量的不良影响,系统动静态性能良好。     

电气化铁道应用三相变四相电力变压器的理论分析

三相变四相电力变压器是一种新型平衡变压器，由此可以实现四相输电方式，也可以用于电气化铁道的AT供电方式。该文基于该变压器的结构、磁势平衡方程、中性点接地和三相输入阻抗平衡条件，导出了该变压器四相侧的等值电路。分析了AT牵引网不同区段发生故障时变压器的负载阻抗特性，得到变电所处不设自耦变压器会影响三相侧的对称性和增加变压器的设计容量的结论。为了准确反映电力机车的负载电流或短路电流，应将接触导线和正馈线上的电流互感器次边差接。     

半桥变换器与多变压器次级串联的超级电容均压

针对于超级电容串联储能系统中单体电压不均衡的问题,介绍了一种基于半桥变换器和多变压器次级串联的均压电路,可利用多次级绕组减小因变压器单元漏感误差而引起的超级电容单体电压不均衡。该电路结构简单,还可以均衡超级电容器的电压,恒定开关频率和占空比时不需要反馈控制环节。通过分析半桥变换器每个工作模态,建立了输出电压方程,推导了串联超级电容电压均衡方程。根据电路特性,分析了变压器匝比设计方程及实现软开关变压器原边漏感要求。仿真及实验结果表明此均压电路具有均压速度快且均压效果好的特点。     

电能计量设备防电流法窃电新技术

对单相或三相电能计量设备的电流变送器进行改进,每相增加两组高频互感线圈.高频探测信号由计量设备侧向计量电流互感器二次侧注入,用先进的ARM微处理器对耦合回路计量设备侧的高频信号进行采样和实时计算,即能准确识别计量电流互感器二次侧回路正常、开路及短路状态,从而有效防止电流法窃电.     

220 kV三相V/V接线一体化牵引变压器的研究及应用

通过分析电气化铁路牵引变压器的单相接线和三相V/V 接线的原理, 指出后者可以降低电网的三相不平衡度。结合浙赣铁路电气化外部供电方案的研究, 对牵引变电所接入系统后的公共连接点在系统多种运行方式下的三相电压不平衡度进行了计算。针对公共连接点三相电压不平衡度超出国标的情况, 提出采用220 kV 三相V/V 接线一体化牵引变压器来降低三相电压不平衡度的方案, 并在浙赣电气化铁路中进行应用, 解决了重载铁路三相供电不平衡问题。