電氣化鐵路電能質(zhì)量問題及其治理方案研究.pdf

1、電氣化鐵路作為交通運輸體系中的重要基礎設施，是國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的有力保證。然而，由于電力機車負載具有非線性、沖擊性、三相分布刁、對稱性等特點，電氣化鐵路給電力系統(tǒng)帶來了諧波、電壓波動、閃變以及負序電流等電能質(zhì)量問題，降低了牽引供電系統(tǒng)本身和上級電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量，影響電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行。因此，必須采取切實有效的補償措施對電氣化鐵路電能質(zhì)量進行綜合治理，保證牽引供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文針對現(xiàn)有的普通電氣化鐵路和飛速發(fā)展的高速電氣

2、化鐵路中存在的電能質(zhì)量問題分別進行了探討，提出了相應的治理方案并進行仿真驗證，仿真結(jié)果證實了所提出方法的有效性。
　　在對普通電氣化鐵路電能質(zhì)量治理方案的研究中，本文探討了采用平衡變壓器和不平衡變壓器兩種不同牽引網(wǎng)的電能質(zhì)量治理方案。首先分析了V/v變壓器和Scott變壓器兩種典型牽引變壓器的特性，在此基礎上綜合考慮系統(tǒng)成本和裝置容量，提出了兩種不同的電能質(zhì)量補償方案，并詳細分析了它們的補償原理和結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，最后進行了仿真驗證。仿真

3、結(jié)果表明，兩種治理方案都能實現(xiàn)較好的負序和諧波補償。
　　針對高速電氣化鐵路的電能質(zhì)量治理，本文提出了一種新型的基于半橋逆變器的鐵路功率補償結(jié)構(gòu)，這種新型結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)的鐵路功率調(diào)節(jié)器，在實現(xiàn)同等功能的情況下可節(jié)省一對開關(guān)橋臂(四個功率開關(guān)管)，有效降低了裝置有源容量的成本。本文分析了新型結(jié)構(gòu)的電氣模型和工作原理，并對其工作過程中可能出現(xiàn)的直流側(cè)電壓不平衡問題進行了探討。結(jié)合新型補償系統(tǒng)的工作原理，本文提出了一種簡單的參考指令信號實時

4、檢測方法。此外，研究了系統(tǒng)的綜合控制方法，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方法。電壓外環(huán)包含直流側(cè)母線電壓平衡和電容均壓兩個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)直流側(cè)電壓穩(wěn)定。電流內(nèi)環(huán)實時檢測系統(tǒng)輸出量和參考量，采用滯環(huán)控制方法，對參考指令電流進行閉環(huán)控制，最終實現(xiàn)直流側(cè)電壓平衡以及參考電流跟蹤控制，實現(xiàn)系統(tǒng)對負序、諧波和無功功率的綜合補償。
　　考慮到未來電氣化鐵路的發(fā)展趨勢和新型的基于半橋逆變器的鐵路功率補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，本文針對高速電氣化鐵路補償