基于UPQC的电气化铁路同相供电方案的研究

介绍了一种基于统一电能质量调节器(UPQC)的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,通过仿真结果证明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路存在的三相不平衡,电压波动,谐波污染,功率因数低等问题。     

集成储能装置的同相牵引供电系统及其控制策略研究

基于同相牵引供电系统,结合混合型储能装置的快速充放电特性,开展储能式同相供电系统及其控制策略的研究,给出系统拓扑并划分出谷时充电、削峰放电和再生制动三种工作模式,以解决电气化铁路中以负序为主的电能质量问题、机车过分相问题和再生制动能量回馈利用问题等,同时搭建仿真模型验证系统可行性.     

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。     

电气化铁路再生制动能量利用系统保护方案研究

再生制动能量利用系统在实现电气化铁路再生能量回收利用、节能减碳中发挥着重要作用。然而，基于潮流控制技术的再生制动能量利用系统将改变牵引供电系统原始功率潮流，其故障保护对保障电气化铁路的运行安全至关重要。为此，该文针对电气化铁路再生制动利用系统的故障保护方案开展研究。首先，根据再生制动能量利用系统的运行原理分析系统接入对牵引供电系统既有保护的影响。然后，结合影响分析结果提出基于“故障导向安全”原则的再生制动能量利用系统保护方案。该方案对不同类型系统故障制定分级保护策略，在此基础上通过系统自保护与牵引供电系统既有保护的协同配合保障再生制动能量利用系统的运行安全。最后，选取牵引变电所和分区所2种典型应用案例对所提保护方案进行验证。结果表明，所提保护方案能够实现再生制动能量利用系统在不同应用案例中的有效保护，保障了再生制动能量的安全利用。     

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。     

电力电子变压器的高速铁路同相供电系统及控制方法

传统的同相牵引供电系统能够解决电气化铁路供电长期存在的电能质量和过电分相等问题,但存在高压大功率降压隔离工频变压器。电力电子变压器的同相供电系统能取消工频变压器,具有重量轻、成本低等优点。首先提出了该系统的结构和工作原理;其次采用相量法和相量图分析了系统负序补偿平衡原理,根据系统结构特点提出了高压级联侧电压平衡控制方法和直直隔离侧控制方法;最后在MATLAB/Simulink仿真平台上建立了仿真模型,仿真结果验证了所提结构和控制方法的有效性。     

基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案

针对当前电气化铁路供电系统中存在的负序、无功、谐波和电分相等问题,顺应铁路高速化、重载化的潮流,提出一种基于三相-单相变换的新型同相供电系统方案。该同相供电方式的整流侧采用不控整流电路,逆变侧采用H桥级联多电平单相SPWM变流器。由电压有效值和瞬时值双闭环控制,抑制不控整流电路的直流电压波动对逆变侧交流电压的不良影响,为机车负载提供稳定的电压支撑。分析了该新型同相供电系统的工作原理及其在不同工况下的供电性能,并在Matlab/Simulink平台上建立了系统模型。仿真结果验证了该方案的正确性与可行性。     

基于铁路功率调节器的高速铁路牵引供电 系统储能方案及控制策略

针对高速铁路牵引供电系统中大量再生制动能量不能得到有效利用的问题,提出一种基于铁路功率调节器(RPC)的牵引供电系统储能方案及其控制方法。首先,研究牵引供电系统储能方案的拓扑结构,分析四种典型工况下系统的能量传输特性;接着,分析RPC动态补偿电能质量的基本原理,并提出一种计及储能装置的RPC控制策略;然后,研究基于电流闭环的储能装置控制策略;最后,通过仿真算例证明本文所提出储能方案和RPC控制策略的正确性和可行性。结果表明,所采用的储能方案能有效回收利用高速铁路牵引供电系统产生的再生能量,所提出的RPC控制策略能更好地解决储能装置接入牵引供电系统后的负序和谐波电流补偿问题。     

城轨交通混合型再生制动能量利用系统及其控制策略

针对城轨交通再生制动能量利用问题,结合城轨交通供电系统负荷特性,提出一种含能馈系统与储能系统的混合型再生制动能量利用系统及其控制策略。结合城轨交通供电系统架构与负荷特性,提出混合型再生制动能量利用系统拓扑结构并分析其运行原理。以充分利用再生制动能量为目标制定系统能量管理策略,实现在多种运行模式和运行工况下的功率潮流管理。提出计及牵引网母线电压控制和系统动态功率分配的分层控制策略。通过仿真分析验证所提系统及其控制策略的正确性和有效性,并借助相关技术指标和经济性指标对不同再生制动能量利用方案进行对比。结果表明,所提分层控制策略能协调控制系统按需回馈、存储/释放再生制动能量,实现城轨交通再生制动能量高效利用,并有效抑制牵引网母线电压波动;同时,所提混合型再生制动能量利用方案能较好地兼顾技术效果和经济性,相比储能方案和能馈方案有一定优势,可作为城轨交通再生制动能量利用方案的选择之一。     

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。     

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。     

基于YN-vd接线变压器的新型同相牵引供电系统

提出了由一种YN-vd接线平衡变压器和平衡变换装置BCD(Balance Converting Device)构成的铁道牵引系统同相供电方案.平衡变换装置由2个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器2个副边绕组的不平衡电流.无论牵引负载的性质及负荷的分布情况如何,经过变换之后,变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性.     

能量回馈型同相供电系统的单相PWM整流器研究

针对能量回馈型同相供电系统中单相H-H功率单元的PWM整流器,提出了一种电压、电流前馈的双闭环控制策略。同时,针对大功率、低开关频率应用场合,给出了一种调制方法,解决系统延时带来的控制性能下降问题。最后,基于数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD),构建了兆瓦级单相PWM整流器硬件装置。实验结果表明,系统运行稳定,动、静态性能符合指标要求。     

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。     

一种新型电气化铁道电能路由器研究

在实现可再生能源发电技术在牵引供电系统得到应用的前提下,针对27.5 kV电气化铁路牵引网中功率调度等问题,提出一种新型电气化铁道电能路由器装置.装置采用81电平变换技术满足电气化铁道供能系统对并网变换器的高压、高电能质量、大功率的需求,采用电压幅值—相角的能量调度方式确保电力机车正常供能及对牵引网的电压支撑,最后通过...     

列车再生制动能量管理及控制系统研究

为回收利用交流电气化铁路列车产生的再生制动能量,研究了再生制动能量管理及控制系统.提出一种基于牵引负荷状态的能量综合管理策略,以牵引变压器两供电臂负荷功率为信息载体表示系统的不同工作模式,多种工作模式可相互切换.在混合储能装置内部功率分配中,通过引入锂电池荷电状态SOC(state of charge)及超级电容中间调...