基于Matlab和YALMIP的V/v型牵引供电系统负序电流优化方法

针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功率补偿能够有效抑制牵引供电系统中的负序电流,保证了电气化铁路的电能质量。     

采用V/v变压器的高速铁路牵引供电系统负序和谐波综合补偿方法

为解决高速铁路牵引供电系统中的负序、谐波电能质量问题,提出采用铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)进行负序和谐波电流综合治理。RPC包含共用直流侧电容的背靠背形式的两变流器,控制其功率能够实现负序补偿和谐波抑制。分析RPC的基本结构和补偿原理后,提出三相V/v变压器下负序和谐波补偿电流检测方法,为保证RPC直流侧电压稳定和实现负序和谐波补偿,提出RPC直流侧电压和两变流器电流控制策略。最后,进行仿真验证。仿真结果表明,在该文提出的负序和谐波检测方法及控制策略下,RPC具有良好的负序和谐波补偿性能。     

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。     

V/v牵引供电系统中铁路功率调节器的改进滑模控制策略

针对V/v牵引供电系统中存在的负序和谐波等电能质量问题,提出了一种能够对指令电流快速跟踪和精确补偿的铁路功率调节器控制策略。分析了SS6B型电力机车的工作原理,提出了一种适用于电能质量研究的电力机车建模方法,揭示了V/v牵引供电系统中负序和谐波的产生机理;通过研究铁路功率调节器的拓扑结构和补偿原理,建立了铁路功率调节器主电路的数学模型,推导了以输出补偿电流为状态变量的控制方程;在此基础上,提出了一种基于改进滑模变结构的铁路功率调节器控制策略,实现了对铁路功率调节器补偿电流的精确跟踪,显著改善了V/v牵引供电系统的电能质量;最后基于PSCAD/EMTDC平台搭建了SS6B型电力机车和所提铁路功率调节器控制策略的仿真模型,验证了所建电力机车模型的正确性和所提控制策略的有效性。     

基于V/V牵引变压器的同相供电系统电能质量混合补偿研究

为了综合补偿V/V同相牵引供电系统中的谐波、无功和负序等电能质量问题,提出了一种基于磁控静止无功补偿器(MSVC)和综合电能质量补偿器(HPQC)的电能质量混合补偿方法。通过协同控制MSVC和HPQC使得HPQC的直流电压最小,从而达到完全补偿无功、负序条件下,HPQC有源容量最小。再利用无源滤波器和HPQC有源滤波共同滤除系统中的谐波,实现对系统的负序、无功和谐波的综合补偿。另外还分析了混合补偿系统的负序、无功和谐波电流的实时检测方法,提出了HPQC和MSVC的协同控制策略,使得整个系统响应速度满足补偿要求。与传统有源补偿设备相比,降低了有源部分的补偿容量和直流电压,降低了补偿成本。仿真和实验结果验证了本文提出的混合补偿方法的有效性和可行性。     

基于V/v牵引变压器的高速铁路电能质量调节器

针对采用V/v牵引变压器供电的高速铁路给电网带来的电能质量问题,提出一种谐波负序调节器并进行了深入研究,包括其主电路拓扑结构和控制方法。主电路由多个单相H桥直流侧相连,构成背靠背结构,然后通过单相多绕组变压器接入牵引网。给出了调节器的控制策略,包括整流侧定直流电压控制策略和逆变侧定有功功率输出控制策略,用PSCAD/EMTDC软件对所提出的主电路拓扑结构和控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的主电路结构及控制方法是有效的,调节器实现了负序和谐波的综合补偿。     

不同牵引变压器接线方式的应用研究

选择某地区实际电网,建立了典型牵引供电系统和公用电网的PSCAD/EMTDC仿真模型,所谓典型公用电网,是指通过大量的资料搜集和整理,得到的电能质量问题突出,特别是电气化铁路负荷较重,且电网结构比较薄弱的某地区电网.采用上述仿真模型进行仿真,得到变电站母线谐波情况,将仿真结果和实际测试数据进行了对比,仿真结果表明所建立模型可以很好地反映牵引供电系统的谐波情况和负序影响等.验证了所建立仿真模型的可靠性.利用所建立模型详细分析了不同接线牵引变压器对公用电网产生的谐波和负序影响,并从谐波、负序等电能质量污染因素和经济因素综合评价,得到Scott接线和阻抗匹配平衡牵引变的综合性能最好.仿真分析结果具有较高的可信度和工程参考价值.     

电力牵引系统供电方式及其负荷对电能质量影响的分析研究

针对电力牵引供电系统DN和AT两种供电方式的不同特点进行分析比较,并对电力牵引负荷产生的负序和谐波对电能质量的影响进行分析,探讨治理措施。     

V/V接线铁路牵引变压器供电线路距离保护定值整定探讨

通过建立V/V接线牵引变压器的供电系统模型,全面分析、推导了在牵引变压器低压侧故障时供电线路侧距离保护的测量阻抗,并提出了V/V接线牵引变压器供电线路距离阻抗保护的整定原则。     

基于谐波耦合机理的V/v接线牵引供电系统谐波阻抗辨识方法

随着交–直–交型电力机车的广泛运用,高次谐波引发的牵引供电系统谐振严重威胁电气化铁路安全运行,系统谐波阻抗是研究谐振机理及治理措施的关键参数,但提高谐波阻抗辨识精度具有较大挑战性。该文以V/v接线牵引变压器为算例,提出一种基于谐波耦合模型与谐波阻抗解耦的牵引供电系统谐波阻抗辨识方法。首先,推导不平衡牵引变压器两侧谐波的交互影响,建立牵引供电系统谐波耦合模型。然后,利用复独立分量分析法对谐波耦合模型进行解耦,分离出系统侧与负荷侧谐波阻抗,进而求得牵引变压器端口的总谐波阻抗。与几种传统算法的仿真对比表明,提出的方法在宽频域系统侧与负荷侧阻抗幅值相对大小波动性较强时、背景谐波较大时仍然适用;运用现场实测数据的辨识结果表明,所提方法能准确找到实际系统的谐振频率。     

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。     

220 kV三相V/V接线一体化牵引变压器的研究及应用

通过分析电气化铁路牵引变压器的单相接线和三相V/V 接线的原理, 指出后者可以降低电网的三相不平衡度。结合浙赣铁路电气化外部供电方案的研究, 对牵引变电所接入系统后的公共连接点在系统多种运行方式下的三相电压不平衡度进行了计算。针对公共连接点三相电压不平衡度超出国标的情况, 提出采用220 kV 三相V/V 接线一体化牵引变压器来降低三相电压不平衡度的方案, 并在浙赣电气化铁路中进行应用, 解决了重载铁路三相供电不平衡问题。     

同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了一种适用于牵引负载的同相贯通牵引供电系统交直交综合潮流控制器.交直交综合潮流控制器由两电平四重化PWM整流器和4个2H桥级联多电平逆变器组成.潮流控制器能够实现单位功率因数、低谐波含量三相整流,及时传递牵引负载需要的有功功率,使得牵引供电系统呈现出三相对称纯阻性负载特性.Matlab/Simulink下仿真结果,验证了该方案的正确性.     

基于模块化多电平换流器的牵引供电负序治理

为解决牵引变的负序问题并补偿无功功率,采用两组单相模块化多电平换流器MMC背靠背连接构造铁路功率调节器RPC,直接接入牵引网。首先,建立了单相MMC数学模型;然后通过二阶广义积分构造正交虚拟分量,将其转换到旋转坐标系下,设计双闭环控制器,并以V/v牵引变为例,定量分析并补偿有功和无功;最后,在Matlab中搭建了基于MMC-RPC向V/v牵引变提供负序治理及无功补偿的仿真系统。仿真结果证明了MMC运用到RPC的可行性以及控制策略的有效性。     

牵引站对220kV地区电网损耗的影响分析

作为电力系统中的特殊用户之一,电气化铁路具有非线性、不对称和波动性强的特点,其接入会对电力系统造成不利影响。文章将理论研究与实际数据相结合,在PSCAD/EMTDC平台上搭建220 kV电网和牵引变电站的综合模型,进而得出了牵引变电站引起的谐波畸变率与三相不平衡度在电网中的分布情况。在此基础上,主要考虑了谐波与负序对电力线路与变压器损耗的影响,得出牵引变电站带来的谐波和负序对地区电网附加损耗的量化计算结果。     

典型牵引变电所负序与谐波的综合补偿

由于电气化铁道牵引供电系统结构和牵引负荷的特殊性,在负序、谐波、无功方面对电力系统可以造成很严重的影响。将一般形式的牵引变压器与综合潮流控制器（IPFC）相结合,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。以一列运行的机车为对象,进行仿真研究,结果验证了上述模型可以实现设计目标。     

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M...     

牵引供电系统对电力系统影响的分析

为了分析牵引负荷对流入电力系统谐波和负序分量的影响,对典型的阻抗匹配平衡牵引变压器接线方式进行了研究。以牵引供电系统的数学模型和基于PSCAD/EMTDC的仿真模型为手段,测出牵引变压器的正序电流、负序电流和电压不平衡度三个参数值,将仿真得到的参数与变压器数学模型计算参数对比,证明在PSCAD平台上建模具有可行性。最后,根据仿真模型确定系统公共连接点处的谐波畸变和负序分量情况,并提出相应的改进措施。