新型电气化铁道电能质量综合补偿系统的研究及工程应用

针对电气化铁路给电网带来的低功率因数、高谐波含量和负序电流的问题,提出了在每个牵引臂安装由静止无功补偿器和混合有源滤波器有机组成的新型并联混合补偿装置.该装置结合静止无功补偿器和混合有源滤波器两者之长,前者动态补偿无功电流并抑制负序电流;后者由无源滤波和有源滤波构成的注入式混合有源滤波器,降低了工程成本和实现难度,并有效抑制了谐波.文中分析了其拓扑结构和补偿原理,并详细介绍了其无功控制方法.将该系统投入牵引变电站运行,对比分析了系统投入前后的波形和数据,证明了该综合补偿系统对改善电网电能质量的有效性和可行性.     

牵引变电所电能质量混合动态治理技术

为解决牵引变电所功率因数低,谐波含量及负序含量大的问题,结合有源和无源的优势,提出一种由多级大容量的晶闸管投切电容器和一台小容量静止无功发生器构成的低成本混合动态补偿系统:前者根据负载对无功功率进行分级补偿,后者对前者补偿差进行补偿,两者以2倍变比配置实现有源容量最小化。通过控制牵引所2个臂的无功功率以减少系统负序电流;同时根据静止无功发生器发出的无功功率,进行载波变频控制,提高对谐波的抑制效果。将该系统投入运行,对比分析投入前后电能质量参数,验证了所提方法的可行性和有效性。     

大型电弧炉无功补偿与谐波抑制的综合补偿系统

针对大型电弧炉引起的电压闪变、谐波污染和功率因数低等电能质量问题,提出了一种由静止无功补偿装置与有源滤波器构成的新型综合补偿系统。用静止无功补偿装置快速补偿无功,并通过对其三相不对称控制来改善电网三相不对称和消除负序电流,有源滤波器滤除电弧炉和静止无功补偿装置产生的谐波。通过构造合理的拓扑结构,可使静止无功补偿装置与有源滤波器互不影响,从而实现对其分散控制。将该系统投入实际运行,对比分析了系统投入前后的波形和数据,证明了该综合补偿系统对改善电网电能质量的有效性和可行性。     

不平衡负载下静止同步补偿器比例谐振控制

电网中接入不平衡负载时,通常选用静止同步补偿器来补偿无功电流与负序电流。相对于静止同步补偿器常用的PI控制系统,本文提出一种结合瞬时对称分量法和信号延迟对消方法(DSC)的比例谐振(PR)控制系统,首先,用DSC方法分离出电网电流的正序、负序交流分量;其次,在αβ两相静止坐标下对正、负序分量分别控制,使得DSTATCOM补偿无功电流与负序电流。与PI控制系统相比,提出的控制策略简化了运算,提高了系统稳态、动态性能;最后,搭建了低压配电网DSTATCOM的实验平台,实验结果表明,提出的PR控制方法可以实现补偿无功电流和负序电流,电网接近单位功率因数,电网电流THD小于5%,平衡度满足国标要求。     

基于双滞环电流控制4桥臂静止无功发生器的研究

为了使静止无功发生器除了无功补偿以外,还具有消除谐波、零序和负序等有害电流的功能,对采用直接电流控制方法的静止无功发生器进行研究.选择4桥臂变流器作为静止无功发生器的主电路;建立了4桥臂静止无功发生器数学模型;改进了基于αβO坐标系的双滞环电流控制方法;对此静止无功发生器方案进行了仿真研究,结果表明该静止无功发生器能够补偿不平衡系统的无功功率,同时能够有效地滤除系统中的谐波、负序和零序等有害电流.     

牵引变电站动态无功补偿控制数学模型

为了减少电力牵引负荷对电能质量的影响,以Y/△-11接线的牵引变压器为例,分析了由电力牵引负荷引起的负序电流和电压损失,提出了以无功功率和母线电压为约束条件、以负序电流为目标函数的牵引变电站动态无功补偿控制的数学模型。根据电力牵引负荷的变化,计算出两供电臂所需的补偿容量,可在提高功率因数的同时,有效地减少牵引变压器高压侧的负序电流和低压侧的电压损失。     

牵引供电系统负序电流和谐波对电力系统的影响及其补偿措施

作为电力系统的一个特殊用户,电气化铁路具有非线性、不对称和波动性的特点。文章以包神铁路巴瓷段瓷窑湾牵引变供电工程为例,分析了电气化铁路负序电流和谐波对电力系统的影响。针对目前补偿措施存在的问题,提出采用由单调谐滤波器和晶闸管控制电抗器构成的静止无功补偿器动态补偿电气化铁路系统不断变化的无功需求,并对瓷窑湾牵引变电站加装静止无功补偿装置前后的负序电流分量和高次谐波抑制情况进行了分析,结果表明,采用上述补偿措施可获得良好的补偿效果。     

磁控电抗器型静止无功补偿装置的应用

针对目前变电站电压无功综合控制存在的补偿精度低、开关动作频繁等缺点,应用了一种磁控电抗器型静止无功补偿装置。介绍了磁控电抗器型静止无功补偿装置的工作原理和优点,从控制原则、控制逻辑、协调运行控制三方面分析了这一装置的控制策略。对磁控电抗器型静止无功补偿装置应用前后的宏山变电站无功功率情况进行对比,确认应用磁控电抗器型静止无功补偿装置后提高了系统的稳定性,改善了地区电网的电压和功率因数质量。     

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。     

不平衡负载下DSTATCOM非线性控制研究

低压配电网中,通常使用静止同步补偿器(DSTATCOM)补偿无功功率和不平衡负载造成的负序电流,针对DSTATCOM具有强耦合、多变量、非线性特性,提出一种综合滑模控制、状态反馈精确线性化和空间矢量调制(SVPWM)的非线性控制方法。三相不平衡负载下,采用瞬时对称分量法和信号延迟对消(DSC)法计算出负载电流、DSTATCOM输出电流正、负序分量,然后分别对正、负序分量进行非线性控制。实验表明采用新型控制策略的DSTATCOM在不平衡负载下,有效补偿了无功电流和负序电流,实现了电网单位功率因数,电网电流总谐波畸变率(THD)低于5%,不平衡度达到国标要求。     

电气化铁道电能质量优化控制仿真分析

电气化铁道牵引供电系统存在功率因数低、谐波含量和负序电流大等电能质量问题,而传统的固定电容器式无功补偿又存在易容性过补,易与电网谐振,且滤波效果差等问题.文中提出一种基于混合滤波的应用于牵引供电系统的电能质量优化控制方法,它是利用无源网络隔离基波电压,充分发挥有源滤波器、无源滤波器各自优势的新型滤波装置.分析了其拓扑结...     

高速铁路电能质量调节装置低压试验模型研究

针对高速铁路牵引供电系统给电网带来的负序、谐波等电能质量问题,研制出一种高速铁路电能质量调节装置低压试验模型,深入研究了负序谐波补偿原理、试验模型主电路拓扑结构和控制方法。试验模型主电路由3个单相背靠背H桥构成,然后通过单相变压器接入牵引网。模型的一个交流侧采用定直流电压控制策略,另外一侧采用定有功功率输出控制策略,对所提出试验模型进行了仿真和试验研究。仿真和试验结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,试验模型能够实现负序和谐波的综合补偿。     

牵引变电所群贯通供电系统负序补偿模型及控制策略

针对牵引变电所群贯通供电系统存在的三相电压不平衡问题,提出一种基于三相变压器与静止无功发生器(SVG)的负序集中补偿方案及控制策略.首先,根据牵引变压器的功率变换关系及不同的负荷情况,推导了2种模式下补偿装置对牵引负荷的补偿功率通用表达式.根据中国的电能质量标准,提出了以负序满意补偿为目标的双限值补偿方案,方案包括了模式选择方法、SVG容量配置方法及SVG运行方法.根据补偿方案,设计了带有模式判别的SVG双闭环补偿控制策略.然后,采用牵引变电所实测数据对补偿方案进行验证,证明了方案具有良好的补偿效果,与全补偿方案相比,所提方案需要的装置容量更小.最后,通过仿真证明了控制策略对负序补偿的有效性和较快的响应速度.     

适用于高速电气化铁路的低成本电能质量综合补偿装置

针对牵引供电系统传统补偿系统治理效果欠佳且成本较高的问题,提出了一种适用于高速电气化铁路的低成本电能质量综合补偿方案。综合补偿方案由铁路功率调节器（Railway Power Controller, RPC）、晶闸管控制电抗器（Thyristor Controlled Reactor, TCR）和晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor, TSC)构成。分析了综合补偿装置的工作原理,采用基于鉴相原理的瞬时电流检测法提取机车负载电流中的有功电流及无功电流分量。针对TCR、     

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。...     

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。     

新型电气化铁道电能质量综合治理装置

电气化铁路的牵引负荷引起的谐波电流和负序电流会给电力系统带来干扰.针对安装有阻抗匹配平衡变压器的牵引变电所,提出在2个牵引臂安装电能质量综合治理装置的方案解决牵引变电站的谐波、负序和无功补偿问题.该装置由感应滤波变压器和可逆PWM整流器组成,感应滤波变压器滤除3、5、7次主要次谐波并补偿部分无功,可逆的PWM整流装置动...     

V/v牵引供电所混合式电能质量控制系统非对称补偿设计

针对V/v牵引供电所功率因数低、负序及谐波含量大等问题,结合有源和无源优势,提出一种由多重化背靠背双向变流器和非对称无源补偿滤波支路构成的大容量、低成本、混合式、综合补偿系统。研究了两臂无源补偿滤波支路对有源部件容量的正负效应现象,分析了系统非对称补偿原理和容量设计方法,降低了装置有源部件容量和总成本。通过对比分析工程样机投运前、后主要电能质量参数,验证了所提方法的可行性和有效性。     

大功率混合型电气化铁路功率补偿装置

针对高速电气化铁路牵引供电系统面临的负序、谐波等电能质量问题,提出一种新型混合电能质量补偿系统。该系统主要由铁路功率调节器(RPC)、晶闸管控制电抗器和三次滤波器组成。为了达到负序与谐波综合治理的目的,首先采用无源装置分别给两个供电臂补偿固定容量的容性与感性电流来改变两供电臂电流相位差,然后RPC根据补偿情况来转移相应量的有功、补偿余额的无功并补偿指定量的谐波,这样大大减小了有源部分的容量,节省了成本,提高了系统的可靠性。考虑到电流内环指令信号的交流特性,故采用了一种模糊递推PI控制方法并能够很好地消除稳态误差,并提高系统的动态性能。根据补偿要求设计了补偿装置参数,最后仿真与实验结果验证了本文研究内容的正确性。