牵引供电系统谐波谐振特性分析

牵引供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一,本文首先介绍了牵引供电系统等效阻抗的分析方法,然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律,同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况,讨论了谐波电流放大和系统参数、机车位置之间的关系,并简述了抑制谐波谐振的措施。     

新型谐振电力滤波器研究

本文提出了一种新型的电力滤波器－串并联谐振型滤波器。通过对其电路原理及其特性分析,发现它是一种性能较理想的电力滤波器,在基频时很好地隔基波泄漏,对于高次谐波,不仅与单调谐滤波器一样,在调谐处阻抗趋近零,而且又具有高通滤波器的优点,其等效阻抗在较宽的一段范围内很低,对特征、非特征谐波都有很好的滤波效果。文中还讨论了参数变化、等效频偏等因素的影响,最后通过与单调谐滤波器仿真比较,证明了该滤波器的滤波效果。     

高速铁路电能质量有源无源混合补偿方法

针对高速铁路给电网带来的高次谐波和负序等电能质量问题,提出一种采用有源和无源相结合的混合补偿方案。其中有源补偿装置采用单相背靠背变流器结构,安装在牵引变电所牵引侧,主要补偿负序和11次以下的低次谐波;无源补偿采用高通滤波器,安装在分区所,主要滤除13次及以上的高次谐波。对有源补偿装置的主电路结构和控制策略、高通滤波器参数设计方法进行了理论分析,用PSCAD/EMTDC软件对所提出的方案进行了仿真研究。仿真结果表明,所提出的有源补偿装置控制策略和无源高通滤波器参数设计是有效的,实现了高速铁路负序和谐波的综合补偿。     

基于谐波频谱的LCL滤波器设计

此处研究了基于谐波频谱的LCL滤波器设计。针对LCL滤波三相并网逆变器,给出采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法控制的逆变桥桥臂电压输出谐波。依据EMI滤波器设计的方法,研究谐波频谱与谐振频率之间的关系,得出LCL滤波器的谐振频率。在此基础上,设计出满足并网要求且总电感量最小的LCL滤波器。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出了LCL滤波器设计方案的实验效果。     

基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

考虑滤波器的牵引供电系统谐波模型及应用

高速铁路系统中的交-直机车和交直交机车混跑产生的高次谐波可能会引起牵引网谐振和谐波电流放大,影响高速铁路高速、重载的发展。针对目前高速铁路中的高次谐波谐振和谐波电流放大现象,对谐波电流的放大倍数进行理论推导。首次从数学公式方面推导了考虑滤波器在内的牵引供电系统的谐波模型。基于此模型以牵引网的谐波总畸变率为优化标准,10%畸变率为优化目标,对牵引供电系统中新型阻波高通滤波器接入在首端和末端的参数选择进行优化,提出一种有效选取滤波器参数的方法。研究结果表明滤波器电阻值选取较小时,对滤波器容量的要求越大。     

英章220kV变电站滤波器投运故障分析

交流滤波器的原理是电容器、电抗器发生串联谐振来滤波。既要求电容器、电抗器不过电压和过电流，又不会引起谐波放大，同时有良好的滤波效果。本文以河南省英章220kV变电站滤波器实测元件参数进行模拟计算，指出现状的参数配置会发生并联谐振和造成谐波放大，这是英章220kV变电站滤波器投运发生故障的原因。     

高速铁路全并联AT供电系统串联谐振分析

为分析牵引供电系统串联谐振问题,提出一种新的分析方法。利用五导体链式电路和恒功率模型,建立精确的高速铁路全并联AT供电系统模型。由于在机车恒功率建模中,其等效阻抗随着不同的接触网电压而变化。为描述其恒功率特性,介绍一种基于节点导纳矩阵的机车等效阻抗的迭代方法。在此基础上,利用支路法分析全并联自耦变压器(autotransformer,AT)供电系统在不同运行工况下(不同机车数量、位置、功率等)的谐波电流放大和串联谐振现象。分别针对上行单机车、2机车和上下行各1辆机车3种工况进行分析。结果表明支路法能有效分析单谐波源与多谐波源下的串联谐振。     

C型滤波器在混合型有源滤波器中应用及优化

为了在减小有源电力滤波器设计容量、降低成本的同时确保其谐波补偿性能,将C型无源滤波器代替通常的单调谐无源环节与有源滤波器串联,利用其在基波频率时表现出高阻抗,而在谐波频率时表现为低阻抗来承载大部分基波电压,从而可有效地减小有源滤波器的设计容量.通过分析C型滤波器的阻抗频率特性方程,给出了C型滤波器的参数算法及优化过程.仿真及试验结果表明C型滤波器在低于截止频率时表现为电容特性,而在高频段表现出纯电阻特性,90%的电压由C型滤波器承担,系统的总谐波含量THD低于5%,5次和7次谐波基本消除.     

HPF(高通滤波器)检测高次谐波和无功电流改进方法的研究

基于瞬时无功功率理论对应用HPF（高通滤波器）检测高次谐波电流和无功电流的方法进行了简要分析,提出了一种改进型的检测方法,进行了理论上的验算,利用MATLAB软件对检测技术进行了仿真研究。仿真结果表明：该方法比常用的LPF（低通滤波器）的谐波检测分离方法具有更好的检测实时性;并注意到了利用HPF谐波电流检测电路无法得到被检测电流的全部谐波电流成分,必须在谐波检测结果中补偿零序电流。理论分析和仿真结果都证明了该方法的正确性。     

基于阻波高通滤波器的高速铁路谐振抑制方案

高速铁路系统中交直交机车产生的高次谐波可能会引发牵引网谐振和谐波电流放大,严重影响高速机车的安全稳定运行。分析了牵引网谐振的引发机制,针对高速铁路系统提出一种可滤除高次谐波和抑制谐振的新型阻波高通滤波器。该阻波高通滤波器由电容器和电抗器并联后,再与电阻串联构成。在工频下,该阻波高通滤波器为开路状态,阻止工频电流流过;在高频下,该阻波高通滤波器呈现低阻抗,具有高通性。试验结果表明,所提高通滤波器在工频下具有极高阻抗;在高频下呈现低阻抗,可滤除高次谐波,抑制牵引网谐振。     

不同负荷模型下高速铁路牵引供电系统谐波谐振敏感度分析

高速铁路牵引供电系统不同的负荷模型将得到不同的节点导纳矩阵,从而对谐波谐振幅度、频率产生较大的影响。利用复矩阵模态分析研究不同高速列车的谐波模型对高速铁路牵引供电系统谐波谐振特性的影响规律。将利用频谱分析得到的驱动点阻抗变化曲线与三种不同负荷谐波模型得到的模态幅值和频率敏感度分析进行对比。结果表明,不同的谐波模型在相同的谐振模态下得到了相近的谐振频率区域。     

基于陷波控制的LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制研究

为研究光伏并网谐波谐振现象,针对LCL型光伏并网系统,建立了光伏并网逆变器数学模型,采用频域分析方法研究多台逆变器并网时的谐波谐振问题。建立单台和多台逆变器并联的输出阻抗模型,研究不同并联台数情况下逆变器谐波谐振特性和多并网逆变器相互间的耦合关系。在此基础上,提出逆变器的陷波控制方法抑制光伏并网系统的谐波谐振。仿真结果表明,该方法滤波效果好、能够抑制LCL型光伏并网系统的谐波谐振,同时对电网背景谐波噪声也具有较好的抑制效果。     

单调谐滤波器的滤波特性与短路比的关系

单调谐滤波器在失谐或配置不当的情况下会发生并联谐振并引起电网谐波放大,该现象是由滤波器参数和电网参数共同决定的.引入了滤波器短路比这一新的特征参数,综合表征了滤波系统中的滤波器参数与电网参数.采用滤波器投入前后注入电网的谐波电流之比作为滤波效果的评价指标,通过分析电网不发生谐波放大的充要条件,揭示了电网谐波放大特性与滤波器短路比之间的简明的内在关系.在滤波器对所调谐谐波不发生放大的前提下,单调谐滤波器的最大允许失谐度与短路比成反比.为防止滤波器对调谐频率以下的各次谐波发生并联谐振,滤波器短路比必须避开某些禁值.给出了单调谐滤波器在19次以下谐波的短路比禁值以及合理取值范围.     

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、     

无源滤波装置的建模分析

给出了无源滤波装置参数设计的计算方法及仿真模型.依据无源滤波装置的基本原理给出了10 kV母线无源滤波装置参数的选择方法,并进行了具体的计算,得出了各元器件具体的参数.提出了在系统参数摄动的情况下对无源滤波装置的滤波效果的监控模型.基于Simulink仿真结果表明,该方法设计的无源滤波装置是可行的.     

高速铁路轨道基础变形计算方法研究

列车移动荷载作用下高速铁路轨道与路基的动力响应将引发累积变形,为把控该变形机理,以实现精确计算,基于路基沉降后产生的变形机理及无砟轨道各结构层间关系,以双块式无砟轨道为例,对路基面及地基面下部边界进行分析,并考量道床板与支撑层的层间关系,设计融合不同条件的路基变形计算方法;并采用Abaqus软件对模型进行有限元计算,测算不同条件下模型对于路基变形机理的准确表征性,所得结果表明以地基面为下部边界及层间接触构建的变形计算模型,契合无砟轨道实际受力变形机理,而已路基面和层间结合为构建的模型,则不符合实际变形情况,据此,可得变形的准确计算方法。最后,通过与现场监测、刚性基础计算的对比分析,验证了变形计算在实际轨道路基沉降量测算中的应用性。     

高速铁路轨道不平顺的时频特征分析

针对高速铁路实测轨道振动加速度信号,对比了STFT、WVD和Gabor变换三种方法分析的时频特征,利用STFT分析结果提取出匀速条件下最不利长波不平顺波长;针对STFT时频分辨率受限的特点,提出改进方案;利用改进后的STFT分析了实测信号的时频特征。时频分析结果表明：高速铁路长波不平顺信号振动频率与列车速度呈单调递增关系;改进的STFT能够顺利提取长波不平顺信号特征频率。