基于三相—單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)諧波分析研究.pdf

1、鐵道運輸作為一種重要的交通運輸方式，從其誕生之日起，就對推動人們的生產(chǎn)生活發(fā)揮了不可替代的作用。在經(jīng)歷了蒸汽、內(nèi)燃、電氣化的發(fā)展過程后，電氣化鐵路已經(jīng)并將繼續(xù)作為我國未來可持續(xù)發(fā)展的一種重要交通系統(tǒng)。目前，我國既有的牽引供電系統(tǒng)存在著過分相、電能質(zhì)量和過載能力差等日益突出的問題，不能滿足未來高速、重載鐵路的發(fā)展需求。雖然有學者提出了基于既有線改造的同相牽引供電系統(tǒng)，但仍然不能徹底完全的取消過分相實現(xiàn)全網(wǎng)互聯(lián)，提高鐵路的重載與高速能力。<

2、br>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，基于三相-單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)可以徹底取消電分相，改善電能質(zhì)量，提高過載與高速運行能力，實現(xiàn)全網(wǎng)聯(lián)通，是一種理想的新型牽引供電方式。
　　本文首先以基于三相-單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)為研究對象，深入分析了二極管箝位式五電平三相-單相變換器的三相側(cè)整流、單相側(cè)逆變的拓撲結(jié)構(gòu)與數(shù)學模型，研究了適用于貫通式牽引供電系統(tǒng)的控制和調(diào)制策略。通過搭建的仿真模型驗證了電路結(jié)構(gòu)和控制策略的可行性和

3、有效性。
　　然后，分別對三相-單相變換器采用SPWM單相逆變調(diào)制策略、采用45°和60°坐標變換SVPWM調(diào)制的五電平三相整流策略、直流側(cè)“二次脈動”時的諧波特性進行了理論推導分析，通過搭建的五電平仿真模型對比驗證了理論分析的正確性。
　　接著，針對電力機車牽引負荷的兩種類型——交直型電力機車牽引負荷和交直交型電力機車牽引負荷分別進行了總結(jié)和典型模型分析（SS8型交直電力機車和某型動車組）。搭建了貫通式牽引供電系統(tǒng)仿真模型

4、，對典型負載模型進行了耦合分析，仿真結(jié)果顯示系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運行并分析了相關(guān)原因。
　　最后，搭建了小功率的三相-單相變換器實驗系統(tǒng)，通過FPGA芯片實現(xiàn)實驗。實驗結(jié)果再次驗證了控制算法的有效性，并且對比驗證了對三相-單相變換器諧波特性理論分析的正確性。
　　通過本文對貫通式牽引供電系統(tǒng)諧波特性的研究，基于三相-單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)相比既有牽引供電系統(tǒng)，能夠有效改善牽引電網(wǎng)和三相公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量，是一種高效、綠色