牵引网过电流时的有源滤波器暂态过程分析与保护

分析了同相AT牵引供电的有源滤波器(APF)在牵引网发生过电流时的暂态过程并提出了相应的保护方案.根据同相供电和APF的工作原理,从理论上阐述了APF的输出电流和直流侧电容电压在牵引网短路过流和励磁涌流情况下的暂态变化规律,得出了APF的元件IGBT可能被过电流损毁的结论,由此提出对期望补偿电流最大值进行限幅的方案来保护IGBT.最后利用Matlab软件验证了APF暂态过程分析和保护方案的正确性.     

基于FPGA的综合潮流控制器的设计与实现

分析了同相牵引供电系统的结构与原理,并提出了综合潮流控制器的一种设计与实现方案。该方案通过采用改进的瞬时无功功率检测方法,计算出补偿电流并通过控制背靠背的SVG系统实现同相牵引供电和电能质量综合治理。详细介绍了以FPGA为核心的综合潮流控制器的设计和实现方法,该控制器由先进的FPGA、A/D转换和IGBT等电路构成,通过对多路电压、电流实时输入信号进行采集和处理,由FPGA快速计算生成指令电流,最后再通过滞环调制方式控制背靠背的SVG系统从而实现同相牵引供电。仿真和实验验证了方案的正确性和有效性。     

基于FPGA的综合潮流控制器的设计与实现

分析了同相牵引供电系统的结构与原理,并提出了综合潮流控制器的一种设计与实现方案.该方案通过采用改进的瞬时无功功率检测方法,计算出补偿电流并通过控制背靠背的SVG系统实现同相牵引供电和电能质量综合治理.详细介绍了以FPGA为核心的综合潮流控制器的设计和实现方法,该控制器由先进的FPGA、A/D转换和IGBT等电路构成,通过对多路电压、电流实时输入信号进行采集和处理,由FPGA快速计算生成指令电流,最后再通过滞环调制方式控制背靠背的SVG系统从而实现同相牵引供电.仿真和实验验证了方案的正确性和有效性.     

基于电流特征的高速铁路供电臂联跳保护方案

针对高速铁路牵引网所采用的全并联AT供电方式,提出一种基于电流特征的高速铁路供电臂联跳保护方案。从理论上推导不同区段故障时的全并联AT牵引网短路电流表达式,分析并联接线对电流分配的影响。当变电所与AT所之间故障时,变电所的电流比和AT所功率方向可以反映故障线路;当AT所与分区所之间故障时,功率方向可以反映故障线路。在变电所配置电流比和过电流保护,AT所和分区所配置方向过电流保护,利用联跳信号将整个供电臂保护构成一个整体,实现了故障的快速隔离。通过Matlab/Simulink对各种故障类型和故障位置的仿真,验证了该方案的选择性和快速性。理论分析和仿真结果表明,该保护方案实现简单,不同保护之间无需同步,能够快速隔离故障供电臂。     

基于特征提取的有源电力滤波器故障诊断方法

针对有源电力滤波器APF(Active Power Filter)的IGBT功率管易发生故障的问题,提出了基于故障特征提取的有源电力滤波器故障诊断方法。构建了APF故障仿真模型和基于小波包分析的故障特征提取方法,仿真分析了APF网侧电流波形,并运用小波包分析对IGBT故障时的网侧电流波形进行处理,提取了IGBT故障特征向量,最后运用神经网络对特征向量的分类来实现对APF的故障诊断。在APF故障诊断系统上进行测试,验证了该诊断方法的有效性和可行性。     

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。     

城市轨道交通新型牵引供电系统设计探讨

将交流供电制式与组合式同相供电技术相结合应用于城市轨道交通牵引供电系统,能有效避免现行直流供电制式存在的杂散电流等缺陷,同时发挥直流制无分相的优势,对城市轨道交通发展意义重大。基于多导体传输理论构建车-网耦合牵引供电负荷过程仿真模型,为系统设计提供仿真平台。以某市地铁2号线为例,利用牵引供电仿真手段对系统采用组合式同相供电方案进行设计,为组合式同相供电技术在实际工程中的应用提供参考。     

组合式虚拟同相柔性供电装置的直接功率控制

虚拟同相柔性供电装置能够避免列车通过电分相时引发的速度损失以及因动态过程而产生的电压和电流冲击等暂态过程,因此具有重要的工程应用价值。以国家十三五重点研发计划—轨道交通高能效牵引供电与传动关键技术项目拟采用的组合式虚拟同相柔性供电装置为研究对象,分析该组合装置供电的中性段与牵引供电臂进行功率柔性切换的基本原理,建立数学模型,基于传统直接功率控制算法,提出一种适用于该组合装置的直接功率控制算法。该算法能够实现对组合式虚拟同相柔性供电装置的功率控制,实现负载功率在中性段与牵引供电臂之间的柔性切换,避免车网分离时拉弧现象的产生。Matlab/Simulink仿真结果验证了此控制算法的有效性和可行性。     

GIS同频同相耐压试验中母线隔离开关断口击穿过程仿真计算

GIS设备同频同相耐压试验发生意外导致试验相母线隔离开关断口击穿时,试验间隔对应母线电压可能产生畸变,间隔保护可能误动。为评估该暂态过程对运行母线及试验侧串联谐振装置的影响,有必要对断口击穿暂态过程中各个关键节点的电压、电流波形进行仿真。建立了网侧真型和试验侧真型两种ATPEMTP仿真模型,对同频同相耐压试验失败导致母线隔离开关断口击穿后的暂态过程开展仿真计算,得到该过程中过电压、过电流波形及峰值,评估了两种模型的正确性及击穿过程对同频同相耐压试验的影响。仿真结果表明,网侧真型模型能更好地反映试验失败时产生的过电压、过电流。     

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。     

基于UPQC的电气化铁路同相供电方案的研究

介绍了一种基于统一电能质量调节器(UPQC)的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,通过仿真结果证明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路存在的三相不平衡,电压波动,谐波污染,功率因数低等问题。     

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YN-vd接线变压器的新型同相牵引供电系统

提出了由一种YN-vd接线平衡变压器和平衡变换装置BCD(Balance Converting Device)构成的铁道牵引系统同相供电方案.平衡变换装置由2个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器2个副边绕组的不平衡电流.无论牵引负载的性质及负荷的分布情况如何,经过变换之后,变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性.     

基于功率差动同相供电平衡变换系统保护研究

平衡变换系统是同相牵引供电系统实现的核心设备,因此其保护工作显得尤其重要.针对同相供电实现的基本要求,分析了平衡变换系统的基本工作原理,并研究其运行过程中系统功率流通情况,首次提出了基于有功功率差动的平衡变换系统保护方案.利用Matlab/Simulink对平衡变换系统正常运行及区内外故障等工况进行仿真,仿真结果证明,...     

一种基于链式结构UPQC的电气化铁路同相供电方案研究

介绍了一种基于统一电能质量控制器（UPQC）的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,最后对同相供电系统在电力机车处于正常运行和再生制动这2种典型工况时的补偿效果进行了仿真,仿真结果表明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路牵引变电所存在的三相电压不平衡、电压波动、功率因数低下以及谐波污染等问题,UPQC与能量存储系统ESS相结合,还能很好地解决机车再生制动能量回馈等问题。     

新型同相牵引供电系统方案

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,将YN,vd平衡变压器和综合潮流控制器(IPFC)有机结合,构成新型同相牵引供电系统。该系统基本消除了三相不平衡,并使谐波含量尽可能好,从根本上解决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节,顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋势。讨论了同相供电系统的结构、平衡变压器的性能,并分析了IPFC的结构、平衡变换原理以及控制策略。仿真结果验证了该方案的可行性。     

同相供电设备有功功率差动保护

由于隔离变压器的副边额定电流很大,且难以选择电流互感器,因此隔离变压器很难设置灵敏的电流差动保护。为了给隔离变压器、隔离变压器与潮流控制器之间的连接电缆提供灵敏的保护,并给潮流控制器提供灵敏的远后备保护,文中从理论上分析了同相供电设备的基波输入有功功率与输出有功功率相等这一特性,并基于这一特性提出了同相供电设备有功功率差动保护方案,进而对有功功率差动保护在隔离变压器空载投入、潮流控制器启动、正常运行、外部故障、内部故障等各种工况下的动作行为进行了分析。文中还对同相供电设备有功功率差动保护的整定原则作了讨论,并给出了整定实例。实验室测试和工程现场运行测试结果表明了有功功率差动保护的正确性。     

基于有源滤波器和V/x结线的同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。将有源滤波器与V/x结线变压器和自耦变压器供电方式有机结合,构造出新型同相供电系统。通过以检测并得到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。该系统各供电区段电压相同,可以取消分相绝缘器;变压器成本低,省出口自耦变压器;继承了自耦变压器供电方式通信防护效果好,综合经济技术性能优越的特点。仿真证实平衡方式和检测方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。     

基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案

针对当前电气化铁路供电系统中存在的负序、无功、谐波和电分相等问题,顺应铁路高速化、重载化的潮流,提出一种基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案。该同相供电方式的整流侧采用不控整流电路,逆变侧采用H桥级联多电平单相SPWM变流器。由电压有效值和瞬时值双闭环控制,抑制不控整流电路的直流电压波动对逆变侧交流电压的不良影响,为机车负载提供稳定的电压支撑。分析了该新型同相供电系统的工作原理及其在不同工况下的供电性能,并在Matlab/Simulink平台上建立了系统模型。仿真结果验证了该方案的正确性与可行性。