一种改进型Vv牵引变压器及其牵引供电系统仿真研究

针对目前电气化铁道牵引供电网存在谐波污染严重的问题,提出了一种具有谐波屏蔽功能的改进型Vv牵引变压器。首先介绍了基于传统Vv接线牵引变压器的牵引变电所接线方案;在此基础上,给出了改进型Vv接线牵引变压器的接线方案,并建立了谐波数学模型;基于谐波数学模型,分析求得滤波绕组的零阻抗设计和配套滤波器的全调谐设计是实现牵引侧谐波有效抑制的重要条件;最后,以某一牵引供电站实测数据为参考,建立了传统方案和改进方案的系统仿真模型。仿真结果表明:改进型Vv牵引变压器可将谐波电流有效地抑制在牵引侧,使得高压侧电流基本接近正弦波,谐波抑制效果显著,且滤波绕组电压等级较低,可有效降低滤波器的成本。     

电力电子牵引变压器中单相PWM整流器准PR控制策略

电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)装备在电力机车中可以满足牵引系统减重、改善电能质量等多种要求。单相脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)整流器作为电力电子牵引变压器的重要组成部分,具有功率因数可控、动态响应较快的优点,但由于输出直流电压的低频波动,使其输入交流电流中产生低次谐波"污染",恶化电能质量。为此,论文为电力机车牵引系统的单相PWM整流器提出一种改进的矢量控制策略,将比例谐振(PR)控制引入电流控制环,并在分析网侧谐波电流产生原因的基础上,将低次谐波抑制功能引入到电流环控制器中,以抑制网侧电流谐波。仿真分析与实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

电气化铁路谐波仿真及抑制措施分析

介绍了交-直型电力机车牵引主电路整流器原理和交-直-交型电力机车三电平PWM整流原理。运用Matlab/Simulink仿真软件建立了交-直型和交-直-交型电力机车谐波仿真模型,分别对其谐波进行了仿真分析,总结分析了其谐波特性,并给出了电气化铁路谐波抑制的措施。仿真分析结果对电气化铁路谐波分析与抑制具有实际工程应用参考价值。     

过移相和欠移相对12脉波整流系统的影响及抑制措施

根据自耦变压器的绕组结构和电气量之间的关系,分析了移相角与绕组匝数的关系。定量分析了移相角与输入电流总谐波畸变率和输出电压纹波系数之间的关系,分析表明过移相和欠移相均会使输入电流总谐波畸变率和输出电压纹波系数增大;为抑制输入电流中的非特征次谐波,提出了谐波抑制电抗器和相间电抗器相结合的12脉波整流系统,该系统结构简单、对称性好。仿真和实验结果表明了理论分析的正确性,所提多脉波整流系统可有效抑制输入电流中的非特征次谐波,减少过移相和欠移相对12脉波整流系统的影响。     

电气铁道三类牵引变压器输入电力系统的不平衡谐波分析

本文通过对电气铁道了Y/Δ-11和V/V牵引变压器三相不对称运行和T接(scott)牵引变压器两相负荷不平衡运行的谐波分析,提出了电气铁道输入电力系统不平衡谐波的序谐波和线谐波电流概念并对上述3种牵引变压器进行了计算。(输入系统的负序(基波)电流用谐波电流统一公式计算)。讨论了各次线谐波和序谐波电流以及负序(基波)电流随供电臂机车电流的变化规律。 文中对上述3种牵引变压器输入系统各次谐波电流的特点和负序(基波)电流的大小作了比较。并将国内外其它几种牵引变压器等效为上述Y/Δ-11或T接牵引变压器,以便利用所述公式计算它们输入电力系统的不平衡谐波。     

交流传动电力机车网侧电流谐波特性及其抑制方法

与直流传动电力机车的晶闸管相控整流器相比,交流传动电力机车中的网侧PWM整流器具有功率因数高、输入电流正弦化和能力双向流动等优点。为了减小交流传动电力机车对牵引供电网的谐波污染,本文首先分析了网侧单相PWM整流器的工作原理;然后介绍了其控制方法,并在此基础上分析了其网侧电流的低次谐波分布特性;最后给出了基于陷波滤波器的网侧电流低次谐波抑制算法。并将该谐波抑制方法与常规的控制算法进行了对比。计算仿真结果表明：与常规控制算法相比,该谐波抑制算法能够有效的抑制网侧电流的低次谐波。     

基于直流侧有源谐波抑制方法的高功率密度多脉波整流器

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力和功率密度,提出了一种使用直流侧有源谐波抑制方法和星形联结自耦变压器的多脉波整流器。该整流器的两个整流桥分别与两个Boost变换器相连,通过控制Boost电路的输入电感电流使整流器输入电流近似为正弦波;使用星形联结自耦变压器作为移相变压器,该变压器绕组结构交互联结,可显著降低变压器的容量,提高系统的功率密度。计算了使整流器输入电流为正弦波时的Boost变换器电感电流理论波形,并给出了可实现的电感电流波形,进一步分析了直流侧谐波抑制方法对星形联结自耦变压器容量的影响。仿真及实验结果表明,该整流器可有效抑制输入电流谐波,且具有较高的功率密度。     

火电厂典型高压变频器输入侧谐波特性分析

对目前火电厂中几种有代表性的高压变频器主电路及输入侧谐波进行了分析,研究其输入侧谐波特性。先从理论的角度进行分析,再通过PSIM仿真软件对其进行仿真,得到其输入侧谐波特性,最后对变频器输入侧谐波电流进行现场测试,测试结果验证了理论分析与仿真的正确性。     

GAPF自适应滞环控制策略研究

在此介绍了一种应用于三相六桥臂双主电路拓扑结构的自适应滞环电流控制策略。使用广义谐波分频检测算法可从电路中检测出低频广义谐波分量和高频广义谐波分量,采用自适应滞环控制策略对低频谐波信号采用两态滞环控制,高频谐波信号采用三态滞环控制。最后,搭建并联型广义有源电力滤波器(GAPF)的整体仿真模型,使用Simulink仿真,仿真数据可证明对系统采用自适应滞环控制策略后,系统侧三相广义谐波含量明显减少,从而可知控制策略对广义谐波电流抑制有效。     

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真研究

有源电力滤波器用于动态谐波抑制和无功补偿,可以有效地改善电网质量,其主要由谐波电流检测和谐波补偿两部分组成。详细分析了并联型有源电力滤波器的结构及工作原理,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测方法和三角载波电流跟踪控制方法,利用Matlab软件的Simulink模块对有源滤波器进行了系统建模,并进行了仿真研究。仿真结果表明,仿真模型能够实时检测系统中所含谐波电流,并进行补偿,可以很好地起到动态抑制电网谐波的效果。     

磁集成式LCL滤波器在牵引网高次谐波抑制中的应用

为抑制机车牵引变流器流入牵引网的高次谐波,减少滤波器占用机车的空间,提出一种磁集成式LCL滤波器新方案。为抑制LCL滤波器固有谐振尖峰,提出一种基于无电容电流传感器的有源阻尼瞬态直接电流控制方法;针对LCL滤波器占用空间过大的问题,将牵引绕组端口电感用作第一电感,通过磁集成技术将第二电感集成到牵引主变压器中以减少空心电抗器占用空间;通过Ansoft和MATLAB软件对采用磁集成式LCL滤波器的牵引传动系统进行场路耦合仿真。仿真与实验结果表明,磁集成式LCL滤波器不仅能够有效抑制机车注入牵引网的高次谐波,而且克服了传统LCL滤波器占用空间大的缺点。     

基于三次谐波注入的级联多电平逆变器

详细分析了调制波变换技术和三次谐波注入多电平逆变器的原理。以及三次谐波注入后逆变器的调制信号与输入直流电压的关系。并且,分析了在级联多电平逆变器开环PWM控制下,一般SPWM与三次谐波注入的不同。提出三次谐波注入法能够在不影响负载电流电压的情况下实现载波调制的优化控制,提高电压利用率。在Matlab／Simulink环境下通过仿真,证实了理论的正确性。     

中压大功率负荷特性模拟装置的控制策略

提出一种新颖的三相并联型负荷特性模拟装置及其相应的主电路拓扑结构。该装置采用分相控制,其基波和谐波电流采用解耦控制,级联H桥模块采用三角载波移相控制,通过连接电抗器实现基波和谐波电流的注入及装置功率的调节。提出调节逆变器输出基波电压相角和幅值来调节注入系统的有功和无功功率,并给出装置有功和无功功率的数学表达式。分析装置在不同工况下的等效电路,得到系统电抗、基波连接电抗和谐波滤波电抗对装置注入电流精度的影响。对低频电流波动、电流谐波和功率因数调节分别进行仿真研究,仿真结果表明了主电路拓扑及控制策略对负荷特性模拟的可行性和有效性。     

基于双抽头电抗器的48脉波整流系统分析及MATLAB仿真

多脉波整流器以供电质量高、网侧电流畸变小等优点,被广泛应用于电解铝及地铁直流牵引供电系统中。在基于整流变压器原边三角形延长接法的24脉波整流系统基础上,提出实现48脉波整流系统的方法;通过数学计算得到实现理想48脉动整流时抽头电抗器的抽头变比;建立了MATLAB仿真模型,对环流、网侧电流与24脉波整流进行对比分析。仿真结果表明:通过设置合理的抽头变比,利用抽头电抗器可以实现理想的48脉波输出,并可以消除特定次网侧电流谐波,有效降低网侧电流总谐波畸变率。     

新型Boost拓扑结构及其控制策略研究

本文提出了一种新的单相双Boost拓扑结构和相应的系统控制策略,并将其应用于APFC中。系统采用DSP实现全数字控制。分析了主电路的拓扑结构及相应的控制模式,提出了基于数字控制的PFC的实现方法。分析表明,上下双侧PFC电路可以进行独立控制,且双侧直流母线电压分别仅与本侧的控制相关。理论分析和实验结果均表明,该系统具有很高的输入功率因数和较小的输入电流谐波,而且可以获得稳定的直流母线电压。     

基于阻抗分压原理的牵引网谐波谐振研究

为了研究牵引网谐波谐振特性,建立了基于戴维南谐波电压源模型的牵引供电系统车网互联谐波电路模型,采用阻抗分压原理分析了牵引网谐振过电压的产生机理。利用Matlab/Simulink仿真软件研究了牵引网谐波谐振特性及谐振过电压现象。仿真结果表明:当机车变流器交流侧电压谐波含量较大的频率与牵引网谐振点频率重合时,将导致车顶网压谐波含量较大从而造成牵引网谐振过电压的出现,通过改变机车变流器斩波频率或供电臂长度可以抑制牵引网谐振过电压。     

车网耦合的牵引供电系统谐波仿真分析

牵引供电系统是电力系统重要负荷,也是电力系统主要的谐波源之一。在研究牵引供电系统谐波传输特性和谐波对电力系统的影响时往往对牵引供电系统模型进行一定的简化,虽然具有一定的合理性,但是这样分析出来的结果与实际结果相比必然存在一定的误差。针对牵引供电系统谐波分析模型不精确,利用PSCAD/EMTDC搭建了电力机车-牵引网-电网仿真模型,仿真研究了机车位置、机车数量和牵引网长度变化时牵引供电系统谐振以及电网总谐波畸变率的特性。仿真结果表明该仿真模型能更准确地分析牵引供电系统谐波特性,分析结果更加符合实际。     

基于载波相移THI-PWM技术的多电平逆变器研究

针对传统的电压型多电平逆变器直流电压利用率低的问题,在对载波相移SPWM调制技术进行数学分析的基础上,将三次谐波注入(Third Harmonic Injection,THI)的思想引入到载波相移技术中,提出了一种适用于多电平逆变器的载波相移THI-PWM调制技术,使得系统的波形系数从1.732上升到2,直流电压利用率提升15%左右。在Matlab/Simulink中搭建了三相五电平逆变器模型进行仿真验证,结果证明了该方法理论的正确性和可行性。     

黔桂电铁对110kV水任变电站谐波影响分析

为了减少黔桂电气化铁路牵引负荷产生的谐波和负序电流注入电网,降低谐波给供电系统及广大电力用户造成的谐波干扰和影响。分析水任变电站110 kV母线在系统不同运行方式下的谐波、负序、无功变化情况,得出了采用220 kV变电站的110 kV专线主供方式对黔桂电铁电力牵引站供电可降低电铁影响的结论。     

三相不平衡系统谐波传输特性及其抑制

以Yd11牵引变压器为例分析了不平衡电力系统多谐波源的传输特性,测试4种不同负载接入方式以揭示多谐波源之间的相互作用。采用4种不同的单相无源滤波器接入方案来补偿不平衡的谐波成分,得出当无源滤波器与非线性负载位于相同变电所同一相时具有最好的滤波效果,滤波后系统电流总谐波畸变率平均为4．2％,当滤波器与非线性负载位于不同变电所,在相同相时具有较好的滤波效果,补偿后系统电流总谐波畸变率平均为5．3％,但在不同相时会不同程度地放大谐波。