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。     

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。     

不同负荷模型下高速铁路牵引供电系统谐波谐振敏感度分析

高速铁路牵引供电系统不同的负荷模型将得到不同的节点导纳矩阵,从而对谐波谐振幅度、频率产生较大的影响。利用复矩阵模态分析研究不同高速列车的谐波模型对高速铁路牵引供电系统谐波谐振特性的影响规律。将利用频谱分析得到的驱动点阻抗变化曲线与三种不同负荷谐波模型得到的模态幅值和频率敏感度分析进行对比。结果表明,不同的谐波模型在相同的谐振模态下得到了相近的谐振频率区域。     

考虑集电网结构的海上风电场谐振研究

海上风力发电已经成为风电领域的重要发展方向。海上风电场中大量应用海底电缆进行电力传输,其较高的对地电容使得风电场的谐振问题更加突出。风电场集电网结构决定了电缆的长度、电气参数与连接方式,直接影响系统的谐振频率与强度。建立了海上风电场电力传输系统的谐波模型,包括风电机组、电缆与变压器模型等。基于模态分析方法,对不同集电网结构下系统的谐振情况进行了仿真计算,并由各节点参与因子分析谐振的主要来源;采用元件参数灵敏度分析方法,评估了主要结构参数对谐振的影响程度;进而针对不同频段谐振给出滤波措施。仿真结果验证了谐振抑制的有效性。     

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。     

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。     

谐波放大对配电电缆的损耗影响分析及谐波抑制技术研究

以配电电缆为研究对象,基于电路理论建立电缆的单位等效电路,计算了配电电缆的等效电路参数,建立了配电电缆的谐波阻抗模型,分析了电缆漏电容对谐波电流的放大机理,利用Matlab仿真得到了谐波电流放大倍数随电缆长度和谐波次数的变化曲线,从曲线可以得出,曲线的极值点即为并联谐振点;分析了谐波电流放大下的电缆损耗,从电阻损耗和介质损耗两方面展开分析,考虑了谐波电流下的趋肤效应和邻近效应;最后,分析了适合配电电缆系统的谐波抑制方案。本文对配电电缆的谐波阻抗模型和谐波电流放大机理的分析对于避免电缆线路发生谐振有一定的指导意义。     

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。     

海上风电场经交流海缆并网谐波谐振放大分析

采用交流海缆接入电网的海上风电场在电缆线路分布电容的作用下,可能出现陆上风电场不常见的谐波谐振与谐波放大现象,严重威胁到海上风电场安全可靠运行。为研究海上风电场谐波谐振机理与谐波放大影响因素,首先,建立了海上风电场输电系统与集电系统两部分的状态空间模型,并给出谐波放大倍数、谐波含量等指标的计算方法;其次,通过特征值和参与因子揭示了谐波谐振机理及关键影响因素;然后,通过根轨迹法研究了电网短路容量、高压电缆参数和风电机组并网台数对谐振模态的影响;最后,在Matlab/Simulink仿真平台搭建江苏某海上风电场.验证理论分析的有效性。     

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。     

风火打捆半波长交流输电系统的谐振分析

长距离架空输电线、电缆存在较大的对地分布电容,易引起风电并网系统的谐振等问题。为了分析大规模风火打捆半波长交流输电系统的谐波谐振放大特性,基于选择性模态分析,推导得到谐波谐振传输放大解耦矩阵,使用交互参与因子评估谐波扰动源对系统任意节点的激励作用,确定易受谐波传输放大影响的节点。针对实际风电并网系统中含量较大的特征谐波,分析不同风电占比情况下发生谐振时系统各节点的谐波电压响应;引入元件标准化灵敏度及其主导系数,分析综合考虑了各谐振情况后的元件灵敏度,为能够同时抑制多种谐波谐振放大或次谐波谐振提供理论依据。研究表明,风火打捆半波长交流系统中可能发生谐波谐振放大的现象;随着风电占比的增加,谐振频率逐渐降低; 35 kV及110 kV电压等级的母线受7、11次谐波谐振放大的影响严重,可能危害系统的安全运行;半波长线路首、末端基本不受谐波传输放大的影响,可以安全运行。利用PSCAD进行模拟计算,结果验证了所提方法的有效性。     

柔性直流送出的海上风电场谐波谐振问题分析

当海上风电经柔性直流系统送出时,风电场内部存在众多响应速度快、频率范围广的电力电子设备,可能会引发谐波谐振问题,为此以国内某海上风电场为例,采用模态分析法对其不同运行工况下的谐波谐振问题进行了分析。首先建立其内部各元件的谐波阻抗模型,重点分析了鼠笼型异步风力发电机和模块化多电平换流器的谐波阻抗特性;其次,介绍了谐波谐振分析的主要研究方法,说明了模态分析法的基本原理;最后采用模态分析法进行分析。研究结果表明:在100～3 000 Hz频率范围内,风电场内部可能存在多个谐振频率点,且这些谐振频率点主要与海缆参数相关,与风力发电机和换流器无关;同时,不同运行工况下由于电气回路的改变,海上风电场内部的谐振频率点有所变化,但这些变化比较明确,若原有谐振频率点的谐振回路不存在,则该谐振频率点消失。     

高速铁路牵引网谐波谐振模型及谐振特性研究

数字化仿真是研究牵引供电系统谐波谐振问题的重要手段,建立准确的仿真模型对谐波谐振问题有重要的意义。以AT供电方式为例,应用自然切割的思想分析牵引网的网络结构,结合多导体传输线理论,通过计算分布参数下多导体传输线系统的传输参数方程提出针对牵引网谐波谐振研究的不对称π型等效模型。在此基础上比对实测结果和仿真结论,验证模型的准确性,并归纳总结了牵引供电系统谐振频率、过电压和过电流等谐波谐振特性。     

考虑牵引网谐波耦合的动车组辅助变流器启动特性分析

动车组辅助变流器运行在谐波含量较高的线路时频繁出现启动失败故障,线路试验结果表明牵引网高次谐波含量与启动失败存在相关性。为研究牵引网谐波电压对交直交型辅助变流器启动过程的影响,首先建立了车载单相变压器谐波模型,分析了牵引网谐波对车载牵引变压器辅助绕组的渗透特性。建立辅助变流器滤波电路谐波模型,对其串联谐振进行理论分析。建立单相不控桥式整流电路的数学模型,理论分析了交流侧谐波对不控整流电路的影响。对发生辅助变流器启动故障的CRH某型动车组的进行测试,对电压进行了谐波分析。根据实测数据对交直交型辅助变流器预充电过程进行仿真分析,与理论分析结果进行了对比。研究结果表明,牵引网谐波会明显渗透到车载牵引变压器辅助绕组,当滤波电路参数与牵引网谐波不匹配时,将激发滤波电路串联谐振,使滤波电容电压严重畸变,会使变流器不控整流阶段的直流侧电压升高,导致辅助变流器出现预充电启动失败故障。对深入研究谐波环境下动车组辅助变流器特性及滤波电路元件参数选取具有一定的指导意义。     

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。     

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。