【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电气化铁路同相供电，尤其涉及级联h桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统。
技术介绍
1、随着电气化铁路向更高速、更大载量方向发展，铁路牵引供电系统存在的负序电流、谐波等电能质量问题不容忽视。铁路同相供电变换系统利用先进的电力电子技术实现功率调节，具有补偿负序、谐波和无功等丰富功能，可有效解决牵引供电系统电能质量问题，保障公共电网安全经济运行。
2、由于电气化铁路供电网电压等级高、峰值负荷高，铁路负序治理需采用大容量变流器。为了解决电气化铁路给电网带来的电能质量问题，现有文献已提出了若干解决方法。例如，中国专利cn216086490u提出了基于电力电子变压器的铁路同相供电装置，该铁路同相供电装置级联h桥(cascaded h-bridge，chb)全部h桥模块均通过高频dc-dc变流单元耦合，含有大量电力电子半导体器件和电容，导致成本较高。中国专利cn109617425b提出了基于工频三相多绕组变压器的铁路同相供电装置，该铁路同相供电装置为全容量型变流器，采用笨重且制造工艺较为复杂的多绕组变压器，成本较高、体积庞大。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种级联h桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，以解决现有技术中存在的需采用工频变压器、全部h桥模块通过高频dc-dc变流单元耦合造成的体积大、成本高等问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
3、级联h桥(cascaded h-brid
4、优选地，所述第一级联h桥变流单元chb1通过控制端口1电流i1，实现scott牵引变压器端口m、t之间有功平衡，并补偿scott牵引变压器端口m的无功及谐波电流；所述第二级联h桥变流单元chb2通过控制端口2电流i2，实现所有h桥模块总电容电压稳定，并补偿端口t的无功及谐波电流；所述第一级联h桥变流单元chb1端口1的电流i1和第二级联h桥变流单元chb2端口2的电流i2的参考值按下式计算：
5、i1＝im_d_ref cos(ωt+θm)-im_q_ref sin(ωt+θm)-il_h
6、i2＝it_d_ref cos(ωt+θt)-it_q_ref sin(ωt+θt)-il_h
7、其中，ωt+θm、ωt+θt分别表示scott牵引变压器端口m电压vm、端口t电压vt的相角；il_h表示拟补偿的负载电流il的h次谐波电流分量；
8、所述第一级联h桥变流单元chb1端口1的电流i1的有功分量的参考值im_d_ref和无功分量的参考值im_q_ref，以及第二级联h桥变流单元chb2端口2的电流i2的有功分量的参考值it_d_ref和无功分量的参考值it_q_ref，分别按下式计算：
9、
10、
11、
12、
13、其中，il_d表示负载电流il的有功分量，il_q表示负载电流il的无功分量。vdc_sum_ref表示所有h桥模块总电容电压的参考值，vdc_sum表示所有h桥模块总电容电压实际值；kp_vdc表示pi调节器的比例系数；ki_vdc表示pi调节器的积分系数。
14、优选地，将n个h桥模块中通过高频dc-dc变流单元耦合的m个h桥模块组称为耦合型h桥模块组，不通过高频dc-dc变流单元耦合的h桥模块组称为悬浮型h桥模块组；本专利技术系统通过合理分解级联h桥变流单元(第一级联h桥变流单元chb1和第二级联h桥变流单元chb2)端口的输出电压参考值，实现悬浮型h桥模块组总电容电压和耦合型h桥模块组总电容电压分别稳定。所述第一级联h桥变流单元chb1的悬浮型h桥模块组和耦合型h桥模块组的输出参考电压vchb1_uncouple_ref、vchb1_couple_ref，以及所述第二级联h桥变流单元chb2的悬浮型h桥模块组和耦合型h桥模块组的输出参考电压vchb2_uncouple_ref、vchb2_couple_ref，分别由下式计算生成：
15、
16、vchb1_couple_ref＝vchb1_out_ref-vchb1_uncouple_ref
17、
18、vchb2_couple_ref＝vchb2_out_ref-vchb2_uncouple_ref
19、其中，vchb1_out_ref为chb1端口输出电压幅值参考值，vchb2_out_ref为chb2端口输出电压幅值参考值，为chb1悬浮型h桥模块组的输出参考电压vchb1_uncouple_ref滞后scott牵引变压器端口m电压vm的相角，为chb2悬浮型h桥模块组的输出参考电压vchb2_uncouple_ref滞后scott牵引变压器端口t电压vt的相角，ωt+θm、ωt+θt分别为scott牵引变压器端口m电压vm、端口t电压vt的相角。
20、本专利技术的有益效果是：
21、(1)与基于工频三相多绕组变压器的铁路同相供电装置相比，本专利技术提出的级联h桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，一方面由于不采用笨重且制造工艺较为复杂的多绕组变压器，可以降低变流器的体积；另一方面因减小了变流器的端口容量，可以降低成本；
22、(2)与传统的高频电力电子变压器的铁路同相供电装置相比，本专利技术提出的级联h桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统减少了高频dc-dc变流单元个数，可减少电力电子半导体器件和电容数量，从而降低了成本。
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1.级联H桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，其三相交流输入端连接公共电网，单相交流输出端连接用于为机车提供电源的牵引网，其特征在于，包括Scott牵引变压器、第一级联H桥变流单元CHB1、第二级联H桥变流单元CHB2和若干个高频DC-DC变流单元；所述Scott牵引变压器副边两个端口M、T按照绕组同名端同向的方式串联连接；所述第一级联H桥变流单元CHB1和第二级联H桥变流单元CHB2均由n个H桥模块级联组成，其中m个H桥模块通过高频DC-DC变流单元耦合，m、n均为整数，m＜n；所述第一级联H桥变流单元CHB1通过滤波电感L1与Scott牵引变压器副边端口M并联，所述第二级联H桥变流单元CHB2通过滤波电感L2与Scott牵引变压器副边端口T并联。
2.根据权利要求1所述的级联H桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，其特征在于，所述第一级联H桥变流单元CHB1通过控制端口1电流i1，实现Scott牵引变压器端口M、T之间有功平衡，并补偿Scott牵引变压器端口M的无功及谐波电流；所述第二级联H桥变流单元CHB2通过控制端口2电流i2，实现所有H桥模块总电容
3.根据权利要求1所述的级联H桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，其特征在于，将n个H桥模块中通过高频DC-DC变流单元耦合的m个H桥模块组称为耦合型H桥模块组，不通过高频DC-DC变流单元耦合的H桥模块组称为悬浮型H桥模块组；所述第一级联H桥变流单元CHB1的悬浮型H桥模块组和耦合型H桥模块组的输出参考电压vCHB1_uncouple_ref、vCHB1_couple_ref，以及所述第二级联H桥变流单元CHB2的悬浮型H桥模块组和耦合型H桥模块组的输出参考电压vCHB2_uncouple_ref、vCHB2_couple_ref，分别由下式计算生成：
...【技术特征摘要】
1.级联h桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，其三相交流输入端连接公共电网，单相交流输出端连接用于为机车提供电源的牵引网，其特征在于，包括scott牵引变压器、第一级联h桥变流单元chb1、第二级联h桥变流单元chb2和若干个高频dc-dc变流单元；所述scott牵引变压器副边两个端口m、t按照绕组同名端同向的方式串联连接；所述第一级联h桥变流单元chb1和第二级联h桥变流单元chb2均由n个h桥模块级联组成，其中m个h桥模块通过高频dc-dc变流单元耦合，m、n均为整数，m＜n；所述第一级联h桥变流单元chb1通过滤波电感l1与scott牵引变压器副边端口m并联，所述第二级联h桥变流单元chb2通过滤波电感l2与scott牵引变压器副边端口t并联。
2.根据权利要求1所述的级联h桥部分模块高频耦合型铁路同相供电变换系统，其特征在于，所述第一级联h桥变流单元chb1通过控制端口1电流i1，实现scott牵引变压器端口m、t之间有功平衡...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷鸣，李炳学，刘梅，何晋伟，王一振，李超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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