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。     

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。     

薄弱电网地区电气化铁路谐波谐振研究*

针对广大薄弱电网地区的电气化铁路可能出现的谐波放大等问题进行了谐波谐振研究,建立了"外部薄弱电网—牵引变压器—牵引网—牵引负荷"谐波模型;应用模态分析法对系统谐振进行分析.结果表明,薄弱电网下的牵引供电系统产生了有别于普通牵引供电系统的新谐振现象,即除了系统原有的3个谐振点,还形成了多个广泛分布的由3个相邻谐振点组成的谐振带,为研究薄弱电网地区电气化铁路的谐波谐振问题提供了参考.     

基于多导体传输线模型的牵引网谐波谐振模态分析

根据牵引网自身结构特点,在建立多导体传输线模型的基础上,利用多导体降阶理论,形成网络节点导纳矩阵。应用模态分析算法对节点导纳矩阵进行特征根分析,准确找到了谐振频率、谐振点。通过改变机车位置和牵引网供电臂长度对牵引网谐波谐振进行研究,结果证明模态分析方法是进行牵引网谐波谐振分析的有效工具。     

基于电磁暂态分析的高速铁路牵引网谐波模型及谐波特性分析

在建立了电力系统多导体传输线模型的基础上,结合牵引网等值电路的自身特点,利用多导体降阶方法,并通过电力系统电磁暂态仿真平台建立了牵引网的谐波模型。采用某高速客车的典型数据,对牵引网中的谐波电流放大现象和规律进行了仿真分析和验证。通过对牵引网长度、机车位置等因素与牵引网发生谐波电流放大关系的研究,证明了所建模型的正确性。     

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。     

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。     

新型双边供电系统谐波谐振特性分析

为研究双边供电系统的谐波谐振发生机理,介绍了一种在牵引馈线串接电抗器的新型双边供电系统的结构与工作原理,通过建立系统谐波沿牵引网传输的数学模型,分析了系统谐振发生机理,通过搭建系统仿真模型,研究了在不同条件下新型双边供电系统的阻抗频率特性以及高次谐波电流在牵引网中的传输特性。分析结果表明,牵引网长度越长,新型双边供电系统的谐振频率越小;当注入与系统谐振频率相近的谐波电流时,系统将发生谐振现象,谐波电流向两侧牵引变电所传输过程中均发生严重放大。     

牵引网谐振特性与治理方案

为研究牵引网谐波特性与治理方案,运用模态分析法计算牵引网网络节点导纳矩阵的特征根,分析电力机车在牵引网不同位置时系统的谐波谐振特性,并提出谐波治理措施。首先通过建立牵引供电系统等效电路及数学模型,分别计算牵引网在无滤波器、只安装阻波高通滤波器、安装阻波高通滤波器和单调谐滤波器3种情况下,机车负荷在不同位置时牵引供电系统模态阻抗,分析其谐振特性,并选取合适滤波器参数;最后根据实际线路参数,对3种情况下牵引网的谐波特性进行仿真验证。研究结果表明,牵引网谐振特性与牵引网本身属性有关,而与机车位置无关;阻波高通滤波器可以有效抑制交直交机车引起的高次谐波谐振,但会使低次谐波含量上升;继续投入合适参数的单调谐滤波器,可较好滤除交直机车产生的低次谐波,且不影响高次谐振抑制效果。     

基于模态分析的城轨交流牵引系统谐波谐振研究*

为预防城轨交流牵引系统谐波谐振引发系统过电压,针对城轨交流牵引系统全并联结构的供电模式,通过平行导线降阶方法对系统参数进行等值降阶,建立系统分布参数模型,采用数值模态方法,探讨负荷功率、位置等不断变化时系统的谐波谐振规律。为研究电缆电容效应对该系统产生的影响,指定地表露天条件下,根据国标将电缆替换为同等条件下的裸导线作进一步研究,发现电缆电容效应会导致系统谐振频率变小,会带来将高次谐波谐振频率引入到需治理的低次谐波范围内的问题,但是电缆牵引系统谐波谐振节点相比替换为裸导线情况时具有小得多的模态阻抗,电缆牵引供电系统谐波谐振严重程度也远小于将牵引网电缆部分替换为裸导线的情况。     

牵引网谐振特性与治理方案EI北大核心CSCD

为研究牵引网谐波特性与治理方案,运用模态分析法计算牵引网网络节点导纳矩阵的特征根,分析电力机车在牵引网不同位置时系统的谐波谐振特性,并提出谐波治理措施。首先通过建立牵引供电系统等效电路及数学模型,分别计算牵引网在无滤波器、只安装阻波高通滤波器、安装阻波高通滤波器和单调谐滤波器3种情况下,机车负荷在不同位置时牵引供电系统模态阻抗,分析其谐振特性,并选取合适滤波器参数;最后根据实际线路参数,对3种情况下牵引网的谐波特性进行仿真验证。研究结果表明,牵引网谐振特性与牵引网本身属性有关,而与机车位置无关;阻波高通滤波器可以有效抑制交直交机车引起的高次谐波谐振,但会使低次谐波含量上升;继续投入合适参数的单调谐滤波器,可较好滤除交直机车产生的低次谐波,且不影响高次谐振抑制效果。     

牵引网与交直交列车耦合系统谐波谐振特性仿真研究

为考察牵引网与交直交列车耦合系统谐波谐振特性,基于列车四象限变流器的工作机理,搭建牵引网与交直交列车耦合谐波谐振分析模型;分析耦合系统谐振产生的机理及谐振频率与危害度的影响因素。基于Matlab/Simulink搭建了牵引网与列车负荷联合仿真系统,仿真分析谐振对网压的影响;针对联合仿真系统,提出一种谐振频率辨识方法;基于该方法,针对列车不同功率、不同位置、不同运行工况,仿真分析耦合系统谐振频率的变化规律。仿真研究结果表明:本文建立的耦合谐波谐振分析模型能有效分析牵引网与列车耦合系统的谐波谐振机理与特性;联合仿真系统可用于深入研究谐振对耦合系统的影响,为有效降低谐振危害提供思路。     

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。     

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。     

基于模态分析的运动负荷牵引电网谐波谐振分析

为了防止牵引网谐波谐振发生时产生的系统过电压,须获得准确的谐波谐振频率及位置,从而消除运动负荷谐波谐振对牵引网的影响。利用模态分析法,对牵引网络节点导纳矩阵的特征根进行分析,从而得出运动负荷牵引电网谐波谐振的产生与频率及机车运行位置的关系。仿真分析所得谐波谐振与频谱分析的比较结果证明此方法正确。理论分析及实际应用均证明该方法是进行运动负荷牵引网谐波分析的有效工具。     

基于模态分析的运动负荷牵引电网谐波谐振分析

为了防止牵引网谐波谐振发生时产生的系统过电压,须获得准确的谐波谐振频率及位置,从而消除运动负荷谐波谐振对牵引网的影响.利用模态分析法,对牵引网络节点导纳矩阵的特征根进行分析,从而得出运动负荷牵引电网谐波谐振的产生与频率及机车运行位置的关系.仿真分析所得谐波谐振与频谱分析的比较结果证明此方法正确.理论分析及实际应用均证明该方法是进行运动负荷牵引网谐波分析的有效工具.     

城轨交流供电系统接触网串联谐振研究*

城轨交流供电系统因具有贯通供电、供电距离远等优点而成为研究焦点。同时它采用的电缆牵引网存在比普通裸导线高很多的分布电容,势必会对城轨交流供电系统接触网谐振规律产生影响。首先对该系统进行系统阻抗推导分析,得出系统谐振与机车位置、功率、数量及供电区间长度等诸多因素相关的结论。其次,为探究系统多种因素对接触网谐振规律的影响,建立精确链式模型,编制系统的车网耦合潮流算法,求得机车动态阻抗,阐述分析接触网串联谐振的方法。最后仿真单车、多车、单复线与将电缆替换为架空线等多个条件变化时系统接触网的串联谐振规律,结论对城轨交流供电系统工程化进展具有重要意义。     

高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究

随着高速铁路的高速度、大容量、高密集网络化发展,高速机车引起的牵引网谐波放大、谐振问题越发严峻.为考察牵引网谐波传输特性,在分析谐波传输理论的基础上,利用Matlab/Simulink建立通用的高速动车组(electric multiple unit,EMU)与牵引网的联合仿真模型,通过对高速动车组的不同工况和不同出力下的谐波特性进行仿真分析,验证了模型的正确性.在联合仿真模型的基础上,分别针对机车位置固定、不同机车位置和不同牵引网长度3种情况下的谐波电流传输特性进行仿真分析,结果表明:联合仿真模型较恒电流源模型、恒功率源模型更符合牵引供电系统的实际.该研究结果对降低和避免牵引网谐振带来的危害有一定的参考价值.     

包神铁路牵引供电系统高次谐波谐振及抑制技术研究*

分析机车的谐波特性与谐波谐振产生机理,对比实测数据对应的谐波特性与机车谐波特性,提出一种适用于低次奇次谐波与高次谐波带并存情形的混合无源滤波器,并对该滤波器的结构与阻抗频率特性以及典型系统情况下对牵引网谐振特性的影响进行介绍.设计一套混合无源滤波器装置,并通过建立牵引网仿真模型对滤波前后牵引侧母线谐波含量进行测试和分析,验证滤波装置的可行性和有效性.