城市轨道交通新型牵引供电系统设计探讨

将交流供电制式与组合式同相供电技术相结合应用于城市轨道交通牵引供电系统,能有效避免现行直流供电制式存在的杂散电流等缺陷,同时发挥直流制无分相的优势,对城市轨道交通发展意义重大。基于多导体传输理论构建车-网耦合牵引供电负荷过程仿真模型,为系统设计提供仿真平台。以某市地铁2号线为例,利用牵引供电仿真手段对系统采用组合式同相供电方案进行设计,为组合式同相供电技术在实际工程中的应用提供参考。     

同相供电继电保护方案浅究

根据同相供电继电保护需要,进行同相供电继电保护的方案研究。由于同相供电的系统是形成于异相供电系统上对同相供电设备的引入。同相供电的设备会使变电所的主接线结构发生变化,而变化后的保护还能适用于同相供电系统,对同相供电设备进行保护的研究工作。本文对同相供电研究的意义进行简单的阐述,提出了同相供电继电保护的方案,仅供参考。     

电气化铁路同相供电装置应用研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量负序、谐波、无功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,利用电力电子器件构成新型同相牵引供电系统。介绍了同相供电技术实现原理,以某变电所同相供电装置为例,提出应用于同相供电装置的一种多重化电路实现拓扑,给出装置的控制策略及仿真结果,并进行现场试验。结果表明提出的同相供电装置主电路结构及控制策略是有效的,较好地实现了设计功能。     

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。     

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算

针对城轨牵引供电计算现状,即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度,探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用10节点直流牵引供电系统进行了验证。提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中。     

城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算

针对城轨牵引供电计算现状,即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代,简化了交直流系统的内在联系,在一定程度上影响计算的精度,探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法,并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解,利用10节点直流牵引供电系统进行了验证.提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中.     

基于YNvd平衡变压器和模拟负载的同相供电试验系统

为了更深入开展同相供电系统的研究,提出了一种由新型YNvd平衡牵引变压器、模拟负载以及综合潮流控制器(IPFC)构成的同相供电试验系统方案。分别介绍了YNvd平衡变压器、IPFC和模拟负载的结构和工作原理,通过对IPFC与模拟负载制定相应的控制策略,以实现对同相供电系统的仿真模拟。研究结果表明,该试验系统能够模拟牵引负荷特性,实现能量循环利用,模拟同相供电系统,消除了系统负序电流,实现了谐波和无功的动态补偿,验证了同相供电系统的可行性。     

组合式同相供电系统容量配置优化及分析

为优化组合式同相供电系统同相补偿装置的容量,在牵引变电所端口电气量分析的基础上,利用变压器平衡接线和对称分量法原理,对同相补偿装置和牵引变压器的相对容量(β1)、电网侧负序和无功功率关系进行了分析。通过分析组合式同相供电系统结构,得到牵引变压器容量、同相补偿装置容量、系统短路容量和负载容量之间的关系,进而求得组合式同相供电系统在完全补偿、满意补偿条件下的β1值。分析表明,完全补偿时,β1等于1。无功满意补偿时,高速铁路不设无功补偿,功率因数可满足国标;普速铁路根据负载功率因数设置无功补偿度。负序不平衡度满足国标时,根据短路容量和负载容量设计β1。最后利用Matlab软件仿真验证了该结果的正确性。     

高速铁路双边牵引供电系统建模与适应性分析

构建了高速铁路双边牵引供电系统仿真计算模型,计算分析了牵引网电流分布、均衡电流大小、电压损失等主要技术指标,并仿真验证了双边牵引供电系统较单边牵引供电系统可显著提升牵引供电能力,为双边供电方式下牵引供电方案优化设计提供了重要基础;同时在牵引供电系统双边供电方式下,计算了外部电源电网潮流,优化了供电方案,以适应电网对安全稳定运行的约束,对双边供电技术的推广应用具有重要意义。     

一种基于链式结构UPQC的电气化铁路同相供电方案研究

介绍了一种基于统一电能质量控制器（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,最后对同相供电系统在电力机车处于正常运行和再生制动这2种典型工况时的补偿效果进行了仿真,仿真结果表明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路牵引变电所存在的三相电压不平衡、电压波动、功率因数低下以及谐波污染等问题,UPQC与能量存储系统ESS相结合,还能很好地解决机车再生制动能量回馈等问题。     

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。     

单相组合式同相供电系统直接功率控制研究

文章针对基于级联 H 桥结构的单相组合式同相供电系统,重点研究同相补偿器的控制策略。首先基于瞬时无功理论和延时构造法,给出同相供电系统的功率检测方法。然后以此为基础,推导了直接功率控制下的端口指令电压。最后,通过仿真对比了基于直接功率控制的单相组合式同相供电系统和基于直接电流控制的单相组合式同相供电系统,验证直接功率控制的优越性。     

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。     

三种牵引供电方式的电气特性比较

在Matlab/Simulink仿真环境下,根据AT供电系统的结构特点建立其仿真模型,将AT供电系统解列,可建立带加强线的全并联直接供电系统和带回流线的直接供电系统仿真模型。基于建立的仿真模型,比较了三种牵引供电方式下的短路阻抗、电压损失、电流分配等电气指标,分析比较可知三种供电方式各有优劣,要根据具体的线路选择牵引供电方式。     

基于有源滤波器和V/x结线的同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。将有源滤波器与V/x结线变压器和自耦变压器供电方式有机结合,构造出新型同相供电系统。通过以检测并得到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。该系统各供电区段电压相同,可以取消分相绝缘器;变压器成本低,省出口自耦变压器;继承了自耦变压器供电方式通信防护效果好,综合经济技术性能优越的特点。仿真证实平衡方式和检测方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。     

同相牵引供电系统PWM整流环节仿真的研究

当前牵引供电系统均采用异相供电技术,各供电区段需要用分相绝缘器分隔,电力机车在运行中会出现停电过分相区和带电闯分相区的情况,严重影响了电气化铁路高速、重载的发展,而且电气化铁道的牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功。本文就是针对现有的问题提出了一种新型的牵引供电系统,其中对整流部分进行了设计,有效解决了三相不平衡运行,实现了同相供电,解决了过电分相等问题。并建立PWM整流控制系统的Simulink仿真模型,进行仿真分析,结果表明该设计是可行的。     

基于贯通供电系统的多变电所并网控制的研究

贯通式同相供电系统作为一种新型牵引供电系统,通过电力电子技术实现牵引网的全线贯通,彻底取消了牵引网上的过分相装置。以五电平三相/单相变换器的贯通式同相供电系统为例,分析了两变电所之间的环流特性,同时基于下垂控制的思想,提出一种适用于该系统的并网控制策略,相对于传统下垂控制方案受限于其固定系数而无法快速调节变电所功率输出的不足,该方案能根据机车负载的投切实时控制各个变电所的功率输出,使系统达到预期的运行效果。仿真和实验表明,在该控制策略的作用下各变电所输出电压的幅值、相位、频率能与牵引网实时保持一致且系统能较好地稳定运行,验证了所提控制策略在贯通式同相供电系统中应用的合理性和可行性。     

一种改善同相牵引供电系统直流侧电压及补偿容量的方案

针对电气化铁道同相牵引供电系统直流侧电压过高、补偿容量过大的问题,讨论了综合潮流控制器(IPFC)的改进方案。就牵引供电Vv接线、Scott接线和YN,d11接线3种形式,提出同相供电统一改进方案,即根据牵引和再生制动不同工况分别调整IPFC交流侧电抗属性及大小。对直流侧电压和核准容量的分析表明,改进方案可有效降低直流侧电压并减小设备补偿容量。改进后3种接线形式的核准容量都为负载的有功功率,且以Vv接线直流侧电压为最低,YN,d11接线为最高;而Scott接线可简化β侧的电抗设计。通过对Vv接线的仿真分析验证了所提方法的有效性与正确性。     

基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功;各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。该文提出的基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统,不但可以解决以上问题,而且具有省自耦变压器,平衡变换装置结构简单、易控制、平衡效果好,变流器各桥臂负荷均衡,通信防护效果好,综合经济技术性能优越,工作可靠等优点;文中讨论了平衡变换原理,给出了补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证明提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。