新型同相供电系统并联控制策略研究

我国的电气化铁路单相工频供电系统存在电分相、能量回馈效率低的问题,并向公共电网注入无功、负序及谐波电流,且造成三相不平衡。现有的解决方案是给牵引变压器并联电能质量补偿装置,存在无法彻底取消电分相的不足,是一种被动补偿方式。基于一种能量回馈级联型多电平同相供电系统拓扑,提出多台电压源并联无环流控制策略,解决电分相的问题;针对大功率应用场合开关频率低这一共性问题,提出一种准自然采样方法,解决系统控制性能的问题。仿真结果表明,该并联控制策略能够实现电气化铁路的同相供电,可以有效解决同相供电系统中存在的三相不平衡以及牵引网线路环流问题,大大提高线路运力。     

电气化铁路不断电过分相与电能质量补偿装置研究

为了解决机车过分相时出现的过电压、过电流以及牵引变电站产生的负序电流等电能质量问题,本文提出一种新的不断电过分相与电能质量综合补偿装置,该装置能够在机车通过电分相时消除供电死区,使机车不断电、满功率、无速度损失地通过电分相,在没有机车通过电分相时减小牵引变电站注入电力系统的负序电流和谐波。给出本文所提出装置的系统配置,对工作时序进行分析,研究了基于三桥臂模块化多电平结构的装置拓扑,并设计了相应的系统级和装置级控制策略。最后通过仿真验证了所提出装置及其拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

同相牵引供电系统的补偿原理及再生制动特性

由平衡变压器和综合潮流控制器(integrated power flow controller,IPFC)组合构成的同相牵引供电系统可解决负序电流、谐波电流、无功电流的补偿及电分相方面存在的问题,分析了该供电系统的补偿原理,比较了牵引和再生制动状态同相牵引供电系统对电力系统供电质量的影响,指出制动状态下IPFC可在不改变控制策略的情况下将能量平衡地回馈到三相电网,节约电能。仿真结果验证了同相牵引供电方案的正确性。     

一种新型牵引供电系统级联H桥结构研究

随着高速、重载电气化铁路的发展,负序问题变得越来越突出,尤其是过分相会造成列车牵引力和速度的损失。为此,这里研究了一种基于三相-单相变换器的新型牵引供电系统,彻底取消电分相,全面解决电气化铁路存在的电能质量问题。针对系统核心装置的交直交变电所提出一种级联H桥结构,可取消输出升压变压器直接为牵引负载供电。同时,该结构控制简单,不存在电容电压不平衡问题。最后通过实验验证了该系统结构的可行性和有效性。     

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿。提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础。电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系。提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿.提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础.电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系.提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿.理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性.     

基于V型接线的同相牵引供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,基于既有V型接线牵引供电系统,提出了一套同相供电系统的改造方案。在分析综合补偿原理的基础上,提出基于无锁相环的电流检测方法,建立综合潮流控制器容量模型及电能质量模型,并采用双向互补瞬时比较PWM控制策略。多重化主电路结构及满意优化补偿控制策略的提出,改善了系统的技术经济性。理论推导和仿真结果验证了方案的正确性与可行性。     

基于Matlab和YALMIP的V/v型牵引供电系统负序电流优化方法

针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功率补偿能够有效抑制牵引供电系统中的负序电流,保证了电气化铁路的电能质量。     

再生制动对同相供电系统电能质量影响研究

同相供电系统可提供牵引供电网中的负序电流、无功电流、谐波的补偿以及解决电分相问题。本文介绍了单相组合式同相供电系统和列车再生制动工作原理,通过建立仿真模型,分析了列车处于再生制动工况下对同相牵引供电系统及电力系统三相不平衡度、功率因数和谐波的影响,验证了同相供电系统在列车再生制动工况下,不改变控制策略解决电能质量问题的有效性。     

高速铁路贯通供电系统及其谐波特性研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在的负序、谐波、无功及机车过电分相问题,提出了新型的基于三/单相交直交变换器的贯通供电系统,与同相供电系统相比,能彻底取消电分相,实现电气化铁路内部的同相联网,消除或大大减轻对电力系统的电能质量影响.在贯通供电系统下,本文建立了牵引网-机车联合仿真模型,验证了方案的可行性,并分析了CRH5动车组的谐波特性,为抑制牵引网谐波电流放大,避免车网系统谐波谐振提供了理论依据.     

新型高速铁路电能质量补偿系统及参数设计

针对高速电气化铁路牵引供电系统由于不平衡负荷和整流引起的电网较大负序和谐波电流的电能质量问题,提出一种基于铁路功率调节器（railway static power conditioner,RPC）的新型电能质量补偿系统,详细介绍和分析了该新型补偿装置的拓扑结构和负序补偿原理,并对该新型结构的主电路参数设计方法进行讨论。...     

同相牵引供电系统满意优化补偿策略研究

针对新型同相牵引供电系统中综合潮流控制器的容量优化配置问题,提出了一种满意优化补偿策略.它能实时检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量.通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、无功以及谐波补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置.在给定补偿电流参考信号...     

牵引变电所无功谐波综合补偿方案研究

针对牵引供电系统的特点,提出了一种利用混合补偿器进行牵引变电所无功和谐波综合补偿的新方案.混合补偿器由有源滤波器、无源滤波器及一种新型的可调无功补偿装置构成,其特点是有固定的滤波通道且初期投资较少.分析了该可调无功补偿装置的工作原理,讨论了谐波及无功电流检测方法与混合补偿器的控制策略.以某实际的牵引变电所为对象,利用MATLAB提供的Simulink仿真平台建立了仿真模型,仿真结果表明所提出的综合补偿方案有良好的无功、谐波补偿效果.     

树形双边贯通供电方案及其应用研究

树形双边贯通供电方案能够取消牵引变电所出口和分区所处的电分相,提高系统的供电能力和再生制动能量利用率.介绍了树形双边供电方案的构造;针对树形双边贯通供电方案,以复线直接供电方式为例,推导了牵引网双边供电区间在复线牵引网上下行不并联、末端并联、全并联,以及端头供电臂单边供电等情况下的牵引网阻抗模型;以牵引变电所为单元,构...     

一种用于电铁牵引变电站负荷平衡的新型补偿器

随着我国电气化高速铁路的发展,牵引供电系统对电网带来的负面影响不容忽视。提出了一种用于电铁牵引变二次侧的新型换流补偿器,通过定义一个虚拟的三相系统并采用分相控制策略,实现动态跟踪并平衡两相牵引桥臂上的负荷,进而从根本上消除牵引变对三相交流系统的负序干扰,并且该补偿器还具备动态无功调节功能。仿真结果证明,本文提出的新型补偿器既可以有效平衡牵引变电所不同桥臂上的负荷,消除电铁牵引变向电网注入的负序电流,还可以通过补偿器实现牵引站的动态无功补偿。     

基于新型YNvd平衡变压器的电气化铁道同相供电系统

针对电气化铁路牵引供电系统中存在的无功、负序、谐波及过分相问题,提出了一种由新型YNvd平衡变压器、综合潮流控制器(IPFC)组成的同相供电系统。与采用传统的YNvd平衡变压器进行同相供电的装置相比,其通过合理配置新型YNvd平衡变压器绕组的电压等级,节省了1台单相耦合降压变压器,从而降低了整套装置的成本和占地空间。对新型YNvd同相牵引供电系统的补偿原理进行了详细的分析,为实现补偿电流的无偏差跟踪,提出了一种基于广义积分迭代控制算法的电流控制器设计方法。仿真结果证明了所提方法和控制策略的可行性和有效性。     

静止无功发生器在牵引供电系统中的分析

针对电气化铁路中存在的无功、谐波和负序等严重影响电能质量的问题,研究静止无功发生器(SVG)在牵引供电系统中的综合补偿作用.分析了SVG装置对牵引负荷的综合补偿原理,并提出了三相系统补偿电流的检测方法和综合补偿的控制算法,再结合我国路某一铁路牵引变电所的运行数据进行仿真分析,结果表明:SVG具有控制灵活、调节速度快、调节范围广、连接电抗小、谐波量小等优点,能够有效治理电铁中存在的电能质量问题.     

基于无功控制的电铁电能质量治理装置及应用

为了综合治理电气化铁路给电网带来的低功率因数、高谐波含量和大负序电流的问题,改变目前仅通过补偿无功功率来提高功率因数的现状,提出了在每个牵引臂安装一套晶闸管相控电抗器与固定电容器相结合的静止无功补偿器,通过对整个变电站无功功率的综合控制来提高功率因数、稳定电网电压、抑制谐波并改善负序电流;同时分析了该静止无功补偿器的拓扑结构和无功控制的数学模型及无功计算。在怀化供电段涟源牵引变电站的运行结果表明:装置投运后功率因数从0.8提高到0.96,不平衡度由原来的20.43%下降到1.81%;谐波和负序电流都有较大程度的减少。实践证明,基于无功控制的动态无功补偿方法可改善牵引网的电能质量。