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。     

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。     

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。     

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。     

基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功;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。该文提出的基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统,不但可以解决以上问题,而且具有省自耦变压器,平衡变换装置结构简单、易控制、平衡效果好,变流器各桥臂负荷均衡,通信防护效果好,综合经济技术性能优越,工作可靠等优点;文中讨论了平衡变换原理,给出了补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证明提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。     

高速铁路牵引负荷对电力系统的影响研究

电气化铁路会给电力系统带来电能质量问题,武广高速铁路投运后,将对广州电力系统产生影响。结合广州段某单相接线牵引供电系统运行情况,分析牵引负荷功率的冲击性和牵引供电电流的不平衡特性,并简要分析供电系统对牵引负荷的承受能力。通过对牵引供电系统实际运行数据的分析,从电能质量相关数据指标上评价了牵引负荷对电力系统的影响,得出目前最大的电能质量问题是电流的三相不平衡问题。指出需要铁路和电力部门在规划建设及运行方面密切配合,共同确保电网安全可靠和供电质量。     

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V,v接线变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统存在的分相绝缘器,制约了高速重载铁路的发展。将V,v接线变压器与综合潮流控制器(IPFC)相结合,构造出的新型同相牵引供电系统。通过检测得到综合补偿电流并以此为参考,采用基于不定频滞环优化SVPWM电流控制方法,控制综合潮流控制器基本消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。以一列满载运行的机车为对象,进行仿真研究,仿真结果验证了系统结构,检测方法以及控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。     

Y/>/▽电力牵引平衡变压器应用的可行性研究

电力牵引变压器是电力系统的一种重要负荷,由于Y//▽电力牵引平衡变压器可以解决一般铁路牵引动力在供电系统中引起的负序电流,在很大程度上能够改善三相供电系统的不对称运行状态。首先介绍了Y//▽平衡变压器的一般原理、接线图,推导了Y//▽平衡变压器三相-两单相侧的电压、电流关系并对不平衡度进行了计算,应用Matlab对Y//▽平衡变压器带单相纯阻性负载供电系统进行建模、仿真。并通过在一台2 kVA的Y//▽平衡变压器样机上验证了应用的可行性和实用性。     

具备电压补偿功能的不停电过分相系统及控制方法

不停电过分相系统可保证机车连续供电,避免机车运行速度降低和遭受冲击电压电流.为进一步提高不停电过分相系统的可靠性和改善牵引供电网末端电压波动,该文提出一种基于三相模块化多电平变换器(MMC)的分相区不停电过分相系统(UPT)及其控制策略.首先,基于三相MMC的分相区UPT拓扑结构及其工作原理,分析了机车通过分相区域导致的牵引网末端电压波动原理和UPT的无功电压补偿能力;然后,在机车经过分相区的全过程中,分析UPT的电流传输特性,以保证两侧供电臂负荷有功分量线性变化;接着,提出了UPT的有功、无功以及整体的控制策略;最后,进行仿真分析和小容量实验.理论分析和实验结果表明:UPT能保证机车在不停电状态下平稳通过分相区,两侧供电臂负荷实现线性平稳变化,同时有效地解决了电压波动的问题.     

牵引供电方案设计中谐波谐振问题研究

为了评估牵引供电系统的谐波谐振特性,从牵引供电系统设计角度出发,建立牵引供电系统谐波特性仿真模型和牵引负荷谐波发射模型。研究牵引供电方案中外部电源系统短路容量大小和馈线电缆长度变化对牵引供电系统谐振特性的影响规律。在供电方案综合评判中引入谐波谐振特性分析,研究牵引供电方案与牵引负荷谐波特性匹配问题及其对供电质量的影响。研究结果表明,牵引供电设计参数的变化对谐波谐振特性影响显著,通过优化牵引供电方案可以减少甚至避免发生谐波谐振。     

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。     

高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法

提出了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的5个层次,针对层次1进行可靠性评估,在考虑越区供电的前提下定义了高速铁路牵引供电系统的可靠性指标,推导了用元件可靠性参数表示的供电可靠性指标的解析表达式和灵敏度表达式。以RBTS系统对某高速铁路供电为例,通过可靠性计算和灵敏度分析确定了影响高速铁路牵引供电系统的供电可靠性和铁路通过能力的薄弱环节。仿真结果表明该评估方法极大地提高了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的计算速度,避免了“维数灾”,得到的供电可靠性指标可直接作为牵引供电系统组合可靠性评估的理论依据。     

基于PSCAD/EMTDC的牵引供电系统仿真模型研究

在分析了现有牵引供电系统仿真研究的基础上,针对其模型复杂、不易实现的弊端,提出采用已有仿真软件实现牵引供电系统的电气特性分析。利用PSCAD/EMTDC对牵引供电系统的典型元件进行建模,分别对Scott接线牵引变压器的AT供电方式以及V/v接线牵引变压器的带回流线的直接供电方式两种应用广泛的牵引供电系统进行了仿真分析,重点研究了两种供电方式下牵引网的网压水平,通过比较仿真结果证明所建立的牵引供电系统仿真模型的正确性,该模型能够满足牵引供电系统的电气分析要求。     

AT供电方式在高速电气化铁路中的应用

针对AT(Auto-transformer)供电方式,主要是全并联AT供电方式在我国高速电气化铁路中的应用做出了总结。对AT供电方式在主变压器的接线方式、牵引网的结构、自动过分相方案、牵引供电系统保护等方面的技术进行了阐述,并与传统的AT牵引供电系统做出对比。     

一种降低高铁牵引供电系统负序电流的光伏发电接入方法

光伏发电是一种绿色节能的发电技术,近年来在电力系统中得到大力发展,但在牵引供电系统中尚未有工程应用。针对光伏接入牵引供电系统的情况,提出了一种利用光伏能源来降低牵引供电系统负序的方法。根据牵引系统供电臂负荷电流差值选择光伏接入方式,理论分析了改善牵引供电系统负序的基本原理,提出了相应的控制方法。针对不同的负荷情况,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了电气仿真模型进行分析,仿真结果表明:所提方法和控制策略能有效改善牵引供电系统负序电流问题。     

采用自耦变压器供电的重载铁路牵引电缆贯通供电系统供电方案

针对采用自耦变压器(AT)供电的重载铁路,为了进一步提升其运能和再生制动能量利用率,提出一种采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案。首先,介绍了采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案;其次,研究采用AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电系统供电能力,推导该供电系统的等值模型,分析其电流分布关系,计算牵引网等值阻抗,结合其电压分布关系推导出供电能力数学模型,为方案的初步设计提供依据;然后,以某实际重载线路改造设计为案例,分别对既有方案和所提方案的供电能力和能耗情况进行仿真验证;最后,对改造成本及运营经济性进行了分析。分析结果表明所提方案能够延长供电距离,降低牵引供电系统能耗,提高再生制动能量利用率,节省外部电力资源,经济效益较为显著。