高速列车再生制动工况时牵引供电系统谐波传输特性分析

电气化铁路牵引负荷是电力系统中的主要谐波源之一,再生制动时高速动车组作为特殊情况下的牵引负荷带来的谐波问题更加突出。在建立高速动车组和全并联自耦变压器牵引网模型的基础上,仿真分析了高速动车组牵引工况和再生制动工况时牵引供电系统中的谐波特性及其传输情况,并从理论上分析了谐波传输的机制。结果表明,高速列车再生制动工况时会在牵引网供电系统中引起更大的谐波畸变,但谐波的放大趋势与动车组的工况无关,当某次谐波的频率与牵引网的结构相匹配时,则会在系统中出现谐振现象。     

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.     

基于稳健复线性回归的高速动车组谐波建模方法

精确的高速动车组谐波模型是分析高速铁路牵引供电系统谐波问题的关键之一。结合CRH2A型动车组现场实测的电压、电流数据,分析了6种典型稳态运行工况下动车组的谐波电压、谐波电流的幅频特性、相频特性及其交互特性。在此基础上,建立了非耦合谐波诺顿等效模型,并应用稳健复线性回归方法求解等效谐波电流常量和谐波导纳矩阵。仿真结果表明,所建立的谐波模型能准确地表征高速动车组的谐波电流输出特性,可用于精确地评估高速铁路牵引供电系统谐波问题。     

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。     

高速电气化铁路供电系统电能质量仿真研究

基于Matlab／Simulink．同时结合石郑高速铁路工程实际．建立了包括CRH2动车组．牵引网．V／x接线牵引变压器和AT变电所等在内的典型高速铁路供电系统。分别从CRH2动车组谐波特性．牵勇网对谐波放大作用及高速铁路供电系统负序与不平筏等多个方面研究了高速铁路供电系统对电网电能质量的影响．对比分析了CRH2动车组的高次谐波电流频谱丰富．负序影响大等不用于普通交直型电力机车的特点,通过比较分析仿真结果。验证了所建立的高速铁路供电系统仿真仿真模型的有效性。能够满足高速铁路供电系统的电气分析。     

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。     

高速铁路高通滤波器接入位置研究

目前我国高速铁路普遍采用高通滤波器来抑制牵引网谐振及机车谐波电流放大现象,但是研究多局限于高通滤波器的改进上,忽视了滤波器接入位置对谐波抑制及电流放大倍数的影响。推导了高通滤波器接入高速铁路不同位置时,由牵引变电所处看进去的牵引供电系统谐波阻抗及电流放大倍数的数学表达式。在此基础上讨论了牵引供电系统谐波阻抗模值、谐振频率点及电流放大倍数在高通滤波器接入牵引网不同位置时与高通滤波器种类、机车所在位置的关系。研究表明,高通滤波器接入机车时有最好的谐波抑制效果与最小的电流放大倍数。     

高速电气化铁路供电系统电能质量仿真研究

基于Matlab/Simulink,同时结合石郑高速铁路工程实际,建立了包括CRH2动车组、牵引网、V/x接线牵引变压器和AT变电所等在内的典型高速铁路供电系统。分别从CRH2动车组谐波特性、牵引网对谐波放大作用及高速铁路供电系统负序与不平衡等多个方面研究了高速铁路供电系统对电网电能质量的影响,对比分析了CRH2动车组的高次谐波电流频谱丰富、负序影响大等不用于普通交直型电力机车的特点。通过比较分析仿真结果,验证了所建立的高速铁路供电系统仿真仿真模型的有效性,能够满足高速铁路供电系统的电气分析。     

“车-网”耦合系统谐波特性测试与评估

城际动车组的大量投入使用,使电气化铁路牵引供电系统发生谐波谐振,严重损坏车载设备以及地面设备,因此有必要深入研究“车-网”系统下的谐波问题。为此,基于相关国家电能质量标准,采用广域分布式电能质量监测系统,对国内某城际动车组与牵引变电所展开同步测试,定量评估不同运行工况下整车谐波电流发射特性。此外,基于车辆运行期间牵引变电所馈线谐波电流,评估城际动车组谐波在牵引供电系统中的传递特性与分布规律。     

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。     

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。     

基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算

针对全并联自耦变压器(autotransformer,AT)网线路的特点,建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上,将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代,形成了"机车–牵引网"(简称车网)的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻,对3种不同工况进行潮流分析。仿真结果表明,车网耦合下的潮流计算能很好地反映实际的功率分布特性,并且全并联AT网上下行线路具有较好的对称性。牵引网潮流计算为分析高速铁路不同工况下的功率流动、电压分布奠定了基础,同时也可用于分析牵引负荷对公用电网电能质量的影响。     

郑州轨道交通供电系统谐波分析及影响研究

结合郑州轨道交通一号线牵引列车的电气参数,对四种负载工况下牵引运行时列车从牵引网获取的最大功率进行估算,计算列车牵引负荷;针对列车在初期、近期、远期以及典型负载工况下牵引运行的情况,利用MATLAB/Simulink软件建立郑州地铁供电系统交流侧仿真模型,通过与M文件进行交互,实现了城市轨道交通交直流潮流计算;建立整流机组的谐波源模型,结合各元件的谐波数学模型形成等值电路,编写相应程序分析谐波潮流,根据计算结果分析郑州轨道交通的谐波特性以及对城市配网的影响程度。     

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。     

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。     

基于模态分析的全并联AT网动态谐波谐振研究

为防止牵引网谐波谐振引起的系统过电压,达到及时预防和抑制的目的,针对中国高速铁路全并联自耦变压器(auto-transformer,AT)供电方式,采用模态分析方法对系统的节点导纳矩阵进行分析处理,通过解耦与特征值求取确定其谐振信息。研究机车功率变化、机车位置移动等动态条件下的牵引网谐振规律。并针对谐振频率在某一区间或范围变化,引出谐振带的概念。通过与频谱分析法对比,证明模态分析方法能有效识别系统的谐振频率,并且可用于分析由动态运行的机车产生的动态谐波谐振。