10a同相供电系统

作者
Zeliang Shu, Shaofeng Xie, and Qunzhan Li
期刊
IEEE Transactions on Power Electronics
日期
VOL. 26, NO. 2, 2011
35 西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
System Configuration
系统结构
6
西南交通大学
APC based Co-phase System
L2 L3
v B vA
Ynvd Transformer Neutral Section
1 I 3 B
W
IB

9
输出电压Va=Vb 副边电流Ia=Ib时，原边电流Iu=Iv=Iw
西南交通大学
YNvd变压器基本原理
V
2 I 3 B 1 I 3 A 1 I 3 A 1 I 3 B
IB BU
2 I 3 B
IA AU
IA AW A IA
BW IA
1 I 3 B
BV
B
U
1 I 3 B
1 I 3 B
co-phase supply section
西南交通大学
Traditional Scheme
Unbalance, Reactive power, Harmonics
A B C
3-phase Grid Traction Supply
Neutral Section
Phase D
id
iv
Phase M
西南交通大学
谐波电流检测
负载电流 = 有功 + 无功 + 谐波 谐波 = 负载电流 - 有功 - 无功
26
西南交通大学
B相有功电流
B相有功电流实时值
B相无功电流、谐波电流？
同相供电系统B相不需要补偿无功和谐波电流
27
西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Experimental Result 2
来自百度文库
西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Paper Review
相关论文
34
西南交通大学
Paper Review

题目
Single-Phase Back-to-Back Converter for Active Power Balancing, Reactive Power Compensation and Harmonic Filtering in Traction Power System
Detection of Active, Reactive and Harmonic Components
有功、无功和谐波电流的检测
20
西南交通大学
有功电流检测

有功分量

无功分量

谐波分量
21
P(t) => LPF => Pf = Ip/2
西南交通大学
有功电流检测
变流器平衡的有功电流是负载实时值的一半
AC AC
CT1 CT2
1.25M 0.5kV
C+
R 0.5kV
1.25M
CT6
27.5kV
27.5kV CT7
1000V
0.5kV
0.5kV
C1.25M 0.5kV
C+
R 0.5kV
1.25M
CT3
27.5kV
27.5kV
CT8
1000V
0.5kV
0.5kV
C1.25M 0.5kV
C+
R 0.5kV
3
Signal Conditioning Board 9
Control Board
10
西南交通大学
Active/Reactive Power and Harmonic
4、 1、有功功率平衡 5、 2、无功功率补偿 6、 3、谐波滤波 7、
西南交通大学
Experimental Result 1
西南交通大学
Experimental Prototype 实验验证系统
28
西南交通大学
实验平台
西南交通大学
实验平台
L1 L2 1 Step-down Transformer 2 Ynvd Transformer 4 7
iCA iLA iCA iLA iCB vA vB vdc
L3
vA
vB
6
iA
5
iB
8
iCB
iv ivl vv
…
PT1+jQT1
……
ivc1 idc2
ivc2
SVG3 隔离变压器
SVG1 隔离变压器
C
SVG2
C
隔离变压器
C
SVG4
C
隔离变压器
G E
G E
G E
G E
下层控制器
下层控制器
10MVA同相供电 装置（1#）
上层协调 控制器
10MVA同相供电 装置（2#）
西南交通大学
Converter Scheme No.1
A B C
iv
APC Compensation
iload id iv
4 西南交通大学
3-phase Grid
同相供电系统的优点

1 实现同相供电，取消过分相装置 2 补偿无功和谐波，提高功率因数,降低THD 3 补偿两臂有功电流差，解决不平衡问题 4 平衡牵引变两臂负荷，消峰填谷提高运能
……
Stage 3:
Id != Iv Iv = 0 Id = 2xI0
3
Stage 2:
Id ？= Iv
Stage 1:
Id = Iv = I0
西南交通大学
After APC Compensation
3-phase Grid Co-phase Traction System
iload ihr
id
APC
41
西南交通大学
功率平衡实验结果
西南交通大学
负载突变过程
西南交通大学
单台设备停止过程
西南交通大学
两臂平衡结果
西南交通大学
世界首套同相供电装置
2010年10月28日
西南交通大学
Paper Review

题目
Digital Detection, Control, and Distribution System for Co-phase Traction Power Supply Application
Single-Phase Back-toBack Converter 单相背靠背变换器结构
14
西南交通大学
Active Power Compensator
L2 L3
v B vA
Ynvd Transformer Neutral Section
iB
Substation Traction Network
1.25M
CT4
27.5kV
27.5kV
CT9
1000V
0.5kV
0.5kV
C1.25M 0.5kV
C+
R 0.5kV
1.25M
CT5
27.5kV
27.5kV
CT10
1000V
0.5kV
0.5kV
C-
西南交通大学
Converter Scheme No.2
西南交通大学
协调控制器结构与照片
1 模 拟 输 入 1 2 模 拟 输 入 2 3 控 制 板 4 备 用 板 1 5 备 用 板 2 6 模 拟 输 出 1 7 模 拟 输 出 2 8 光 纤 板 1 9 光 纤 板 2 10 开 关 电 源

作者
Zeliang Shu, Shaofeng Xie, Ke Lu, Yuanzhe Zhao, Xiaoqiang Nan, Daqiang Qiu, Fulin Zhou, Sibin Gao and Qunzhan Li

期刊
IEEE Transactions on Industrial Electronics
22
西南交通大学
无功电流检测
负载电流 = 有功 + 无功 + 谐波 负载电流 - 有功 = 无功 + 谐波
id(t) *cos（wt）=> LPF => Iq/2
23 西南交通大学
无功电流检测
Q(t) => LPF => Qf = Iq/2
24 西南交通大学
无功电流实时值的计算
无功电流实时值
25
W
IB
Ia=Ib
10 西南交通大学
YNvd变压器模型建立
V
2 I 3 B 1 I 3 A 1 I 3 A 1 I 3 B
B1
BU BV
IB
IA
A3
AU
B3 I
A
2 I 3 B
BW AW A IA
B
U
1 I 3 B
1 I 3 B
W
A1
A2
IA
1 I 3 B
B2 IB B1 B2

V绕组
B3

U绕组
A3
西南交通大学
iA iL
i CA
Locomotive
One Co-phase Supply Section
APC
Grid
L1
APC结构
i CA i CB
LA v dc
LB
vA
TA
Phase-A module DC Cap.
TB
Phase-B module
vB

16
A相电源及变压器 A相H桥臂变换器 B相变流器
Co-phase Project in Meisan 眉山同相供电工程
36
西南交通大学
Co-phase Project in Mesan
西南交通大学
Co-phase Project in Mesan
电力系统 YNvd接线牵 引变压器
d座
A B C
同相供电系统
v座
id vd idc1 idl idc ivc
LB
i CB
vA
TA
Phase-A module DC Cap.
TB
Phase-B module
vB
西南交通大学
Harmonic Filtering
i CA
LA v dc
LB
i CB
vA
TA
Phase-A module DC Cap.
TB
Phase-B module
vB
西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
A1

11
W绕组
A2
西南交通大学
变压器仿真参数

单相绕组容量10MVA 原边电压 110kV/sqrt(3) 副边电压27.5kV 绕组电阻0.025pu 绕组漏感0.1pu
12
西南交通大学
YNvd变压器仿真建模
13
西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
System Application Special Issue —— Single-Phase Back-to-Back Converter based Co-phase Supply System
Zeliang Shu Department of Electronic Engineering, Southwest Jiaotong University
iB
Substation Traction Network
西南交通大学
iA iL
i CA
Locomotive
One Co-phase Supply Section
APC
Grid
L1
平衡变压器
L2 L3
v B vA
Ynvd Transformer Neutral Section
iB
Substation Traction Network
系统应用专题
基于单相背靠背变流器的同相供电系统
舒泽亮 西南交通大学 电气工程学院
shuzeliang@swjtu.edu.cn
Traditional and Co-phase Supply System
L1 L2 L3
SS No.1
neutral section
SS No.2
APC
traditional supply section
仿真结果2
副边两臂电流
原边三相电压
原边三相电流
西南交通大学
52
负载突变时的仿真结果
53
西南交通大学
54
西南交通大学
期末选作题目——同相供电系统
基本内容：

搭建同相供电系统模型(包括电源、平衡变压器、负载等) 搭建单相的AC-DC-AC变流器，搭建单相的AC-DC整流器，通过控制输 入和输出电流ip/iq分量的大小，控制直流电压稳定在给定值。 检测负载无功、有功和谐波，控制整流器补偿无功和谐波分量，实现谐 波补偿功能。 同时控制整流器吸收一半负载有功，逆变器输出一半负载的有功，实现 有功平衡。

A相连接电抗器 直流电压支撑电容
西南交通大学

Active Power Balance
i CA
LA v dc
LB
i CB
vA
TA
Phase-A module DC Cap.
TB
Phase-B module
vB
西南交通大学
Rective Power Compensation
i CA
LA v dc

日期
2013
47 西南交通大学
Modeling and Simulation of Power Electronics System
Simulation
系统仿真
48
西南交通大学
单相背靠背变流器主电路建模
49
西南交通大学
控制器的仿真建模
50
西南交通大学
仿真结果1
负载电流
补偿电流
电源电流
51
西南交通大学
西南交通大学
iA iL
i CA
Locomotive
One Co-phase Supply Section
APC
Grid
L1
YNvd变压器基本原理
V
2 IB 3 1 IA 3 1 IA 3 1 I 3 B
IB BU
2 IB 3
IA AU
IA AW A IA
BW IA
1 I 3 B
BV
B
U
1 I 3 B