本實用新型專利技術公開了一種27.5kV/10kV凈化電源裝置。對比接觸網(wǎng)供電質量與鐵路站點常用用電設備供電要求，借鑒國內外已有的從接觸網(wǎng)取電的做法，提出一種凈化電源裝置。裝置采用直接“高?高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串聯(lián)而成，采用多脈波全控整流、級聯(lián)型的硬件拓撲，并配備先進的能量回饋與輸出雙閉環(huán)控制等技術，可在輸入電壓諧波較大、電源波動范圍較大、電壓波峰系數(shù)較高的條件下可靠運行，輸出穩(wěn)態(tài)和動態(tài)指標滿足用電設備要求。本裝置可方便地替代10kV自閉線成為鐵路自動閉塞區(qū)段的主供或備供電源可提高負載使用壽命20年，極大地節(jié)省電力貫通線的建設與運營費用，從而大大節(jié)省鐵路電力基礎建設投資。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種27.5kV/10kV凈化電源裝置
本技術設計一種27.5kV/10kV凈化電源裝置，屬于鐵路交通和電力電子變換控制領域。
技術介紹
針對我國在電氣化鐵路建設的發(fā)展，我國鐵路電力供電對可靠性和安全性的要求一般高于其他國家，接觸網(wǎng)取電供電方案較少采用。早期利用接觸網(wǎng)電源作為信號等負荷的備用電源裝置，由于沒有進行凈化處理，運行中經常發(fā)生燒壞負荷的事故，國內有采用交直交凈化的類似裝置，但均無相關成套技術標準或經過有關部門的檢測。鑒于以上情況，本技術設計一種27.5kV/10kV凈化電源裝置，采用多脈波全控整流、級聯(lián)型的硬件拓撲，并配備先進的能量回饋與輸出雙閉環(huán)控制等技術，具有輸入適應性好、輸出穩(wěn)定、可靠性高、安保系統(tǒng)完善、維護簡單等技術特點；有效地抑制電網(wǎng)和各種噪聲和尖峰干擾，可方便地替代10kV自閉線成為鐵路自動閉塞區(qū)段的主供或備供電源。
技術實現(xiàn)思路
本技術的目的在于有效地抑制電網(wǎng)和各種噪聲和尖峰干擾，可方便地替代10kV自閉線成為鐵路自動閉塞區(qū)段的主供或備供電源；將電氣化鐵路27.5kV接觸網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)的單相電源經降壓、整流、濾波、逆變后，輸出高質量、高可靠性的單相及三相四線制正弦交流電源；本技術設計一種27.5kV/10kV凈化電源裝置。為實現(xiàn)所述效果，本技術是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種27.5kV/10kV凈化電源裝置。其中包括：高壓進線柜、旁路柜、濾波器柜、變壓器柜、模塊柜、控制柜、冷卻風機；所述控制柜包括主控箱、PLC板、觸摸屏、開關電源、繼電器板等部分；所述高壓進線柜與旁路柜連接；所述旁路柜與濾波器柜連接；所述濾波器柜與變壓器柜連接；所述變壓器柜與模塊柜連接；所述模塊柜與控制柜連接；所述模塊柜和控制柜與冷卻風機連接。所述濾波器柜中電容器采用金屬化膜自愈式交流濾波電容器，外殼為無磁不銹鋼，濾波電抗器采用特殊定制的磁芯電抗器；濾波器的設計，主要依據(jù)濾波器的輸入?yún)?shù)和電源系統(tǒng)對濾波器輸出品質的要求，通過仿真技術來選擇濾波電抗器和電容器的參數(shù)。所述控制柜中主控箱核心控制部分采用標準機箱的插拔式結構，內部連線均采用連接器實現(xiàn)插卡式互連，內部板卡采用大規(guī)模集成電路和表面焊接技術。所述控制柜中觸摸屏部分選用知名品牌威綸，廠家采用世界先進的儀器設備，運用標準化作業(yè)程序執(zhí)行管制，與國際標準同步，通過國際知名認證公司SGS的9001-2000驗證。本技術的創(chuàng)新點在于采用IGBT高頻開關、數(shù)字分頻、數(shù)字鎖相、波形瞬時值反饋等先進技術，將電氣化鐵路27.5kV接觸網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)的單相電源經降壓、整流、濾波、逆變后，輸出高質量、高可靠性的單相及三相四線制正弦交流電源；系統(tǒng)按模塊化設計，設備的容量可達到25000kVA。本技術所述電源的控制電路由單片機系統(tǒng)為核心，可完成系統(tǒng)的集中監(jiān)控、電壓波形控制、移相控制、逆變控制、輸出監(jiān)測、故障檢測保護等任務。本技術所述變壓器柜及模塊柜頂部配置優(yōu)質離心冷卻風機，在裝置運行后自動運行(亦可根據(jù)設定溫度進行啟停)，從而對發(fā)熱器件進行強制風冷。本技術的技術特點在于可通過相應調整，兼容現(xiàn)場其他供電系統(tǒng)，形成雙回路供電；具有設定調相功能，在不改動輸出接線的情況下可通過設定更改輸出三相的相位關系；功率單元具備故障自動旁路功能；可接受和輸出4～20mA/0～5V工業(yè)標準信號；內置PID調節(jié)器，可開環(huán)運行，可閉環(huán)運行。本技術的操作優(yōu)勢在于采用DSP+FPGA微機控制系統(tǒng)；裝置預留RS485通訊接口，能夠與變電所內其他設備組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)遠程控制、保護、測量等功能；裝置與外部連接報警、跳閘信號。本技術設計基本保護功能，包括過電壓保護、欠壓保護、過電流保護、過熱保護、光纖故障保護。附圖說明圖1為本技術一種27.5kV/10kV凈化電源裝置的總體結構示意圖。圖1包括：(1)高壓進線柜、(2)旁路柜、(3)濾波器柜、(4)變壓器柜、(5)模塊柜、(6)控制柜。圖2為功率單元原理圖圖3為濾波器原理圖具體實施方式下面結合附圖對本使用新型作進一步說明。參閱圖1為本技術一種27.5kV/10kV凈化電源裝置，包括：(1)高壓進線柜、(2)旁路柜、(3)濾波器柜、(4)變壓器柜、(5)模塊柜、(6)控制柜、(6-1)主控箱、(6-2)PLC板、(6-3)觸摸屏、(6-4)開關電源、(6-5)繼電器板等部分；所述高壓進線柜(1)與旁路柜(2)連接；所述旁路柜(2)與濾波器柜(3)連接；所述濾波器柜(3)與變壓器柜(4)連接；所述變壓器柜(4)與模塊柜(5)連接；所述模塊柜(5)與控制柜(6)連接；所述模塊柜(5)和控制柜(6)與冷卻風機(7)連接。高壓進線柜(1)裝置配置上電限流功能，以極可能減小主電源合閘時變壓器勵磁涌流和功率單元電容充電涌流對網(wǎng)側帶來的電流沖擊。旁路柜(2)裝置配備有旁路切換開關，以保證在本裝置嚴重故障的情況下，仍能應急正常供電。因現(xiàn)場具有備用回路的10kV供電系統(tǒng)，設計的電源變換系統(tǒng)中提供旁路接觸器進行切換，以便維護時亦可對用電設備提供電源。濾波器柜(3)裝置系統(tǒng)輸出特別增加了輸出濾波器，可向后級提供高質量的供電電源，避免對后級用電設備的影響。變壓器柜(4)裝置主要包括為功率單元供電的移相變壓器，輸入側的電壓、電流檢測器件，以及溫度檢測器件溫控器。變壓器置于集裝箱內部，副邊為36組相互隔離的繞組以及1組控制電源(380或220V)繞組。模塊柜(5)裝置柜內主要對功率單元進行組合，每個單元的U、V輸出端子相互串接而成星型接法給后級供電，對每個單元的PWM波形進行重組?？刂乒?6)裝置由主控箱、PLC板、觸摸屏、開關電源、繼電器板、空氣開關、控制電雙回路供電系統(tǒng)、自主開發(fā)的不間斷二次電源系統(tǒng)等部分組成。冷卻風機(7)裝置配置在變壓器柜及模塊柜頂部在裝置運行后自動運行(亦可根據(jù)設定溫度進行啟停)，從而對發(fā)熱器件進行強制風冷。風機大小和個數(shù)根據(jù)功率大小進行配置。本技術的基本工作原理如下：27.5kV/10kV凈化電源裝置采用直接“高-高”變換形式，為單元串聯(lián)多電平拓撲結構，主體結構由多組功率模塊串聯(lián)而成，由各組低壓疊加而產生需要的高壓輸出，輸入功率因數(shù)高，不必采用輸入諧波濾波器和功率因數(shù)補償裝置；輸出波形質量好，加入特別設計的輸出濾波器，輸出電壓諧波畸變小于2％。裝置變壓器的原邊為10kV供電電源，而二次側輸出36組(每相12組)690V交流電源。經單相整流及單相逆變，每相12個單元級聯(lián)成更逼近正弦的相電壓。而級聯(lián)單元后級配置的濾波器，使得輸出電源的品質更高，適應不同的負載狀況。設計的相應余量滿足輸出電源品質的同時，避免輸入電壓波動對輸出電壓的影響。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種27.5kV/10kV凈化電源裝置，其特征在于：包括高壓進線柜(1)、旁路柜(2)、濾波器柜(3)、變壓器柜(4)、模塊柜(5)、控制柜(6)；所述高壓進線柜(1)與旁路柜(2)連接；所述旁路柜(2)與濾波器柜(3)連接；所述濾波器柜(3)與變壓器柜(4)連接；所述變壓器柜(4)與模塊柜(5)連接；所述模塊柜(5)與控制柜(6)連接；所述模塊柜(5)和控制柜(6)與冷卻風機(7)連接；所述控制柜(6)包括主控箱(6-1)、PLC板(6-2)、觸摸屏(6-3)、開關電源(6-4)、繼電器板(6-5)。/n
【技術特征摘要】
1.一種27.5kV/10kV凈化電源裝置，其特征在于：包括高壓進線柜(1)、旁路柜(2)、濾波器柜(3)、變壓器柜(4)、模塊柜(5)、控制柜(6)；所述高壓進線柜(1)與旁路柜(2)連接；所述旁路柜(2)與濾波器柜(3)連接；所述濾波器柜(3)與變壓器柜(4)連接；所述變壓器柜(4)與模塊柜(5)連接；所述模塊柜(5)與控制柜(6)連接；所述模塊柜(5)和控制柜(6)與冷卻風機(7)連接；所述控制柜(6)包括主控箱(6-1)、PLC板(6-2)、觸摸屏(6-3)、開關電源(6-4)、繼電器板(6-5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種27.5kV/10kV凈化電源裝置，其特征在于：所述濾波器柜(3)中電容器采用金屬化膜自愈式交流濾波電容器，外殼為無磁不銹鋼，使用壽命大于100000h，容量偏差≤5％；濾波電抗器采用磁芯電抗器，絕緣等級為H級電感量偏差≤5％。
3...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：銀振剛，孫軍勇，王天星，
申請(專利權)人：蘭州銀利電器設備有限責任公司，
類型：新型
國別省市：甘肅;62
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