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。     

基于储能电源驱动的动车组过分相研究

动车组高速运行需要频繁过分相,为了解决列车过分相降速影响通行效率的问题,提出了基于超级电容储 能驱动的动车组过分相解决方案.首先对动车组过分相过程能耗和车速变化进行计算;在配置储能系统的容量后控制 超级电容的充放电;最后在MATLAB/Simulink中搭建电电双源动车组牵引和辅助供电系统以及车载储能仿真模型. 仿真结果表明该方案可以使动车组过分相时无需损失速度,牵引和辅助供电系统正常供电,验证了所提方案的合理性 和可行性.     

动车组牵引与辅助供电的综合直流系统

以"复兴号"为代表的动车组装备的批量运用,标志着我国动车组技术已达到世界先进水平。铁路运营商对列车持续提出更高需求,包括智能化、节能高效和应急走行等;同时以碳化硅器件为代表的第三代半导体器件日渐成熟,渗透率不断提升。在新需求和新器件的双重背景下,对既有变流装置进行单点优化改造虽可行,但牵引系统和辅助供电系统的全局优化空间有限,在充分发挥碳化硅器件优势方面尤其捉襟见肘。从电能利用的本质和列车的原始需求出发,重新审视列车既有的牵引系统和辅助供电系统,提出一种面向未来动车组的综合直流系统。该系统由3级直流母线即高压、中压和低压直流母线构成主干网,牵引变压器和四象限整流器、牵引逆变器、辅助变流器、蓄电池充电机、储能装置以及其他各种类型电气设备都作为电源或负载接入各等级直流母线。动车组牵引与辅助供电的综合直流系统具备诸多优点,包括显著提升系统灵活性、更高效和便利储能设备接入等。充分发挥新一代碳化硅器件的优势,是一种融合牵引系统和辅助供电系统的统一平台。     

高速列车供电系统电磁干扰形成机理与抑制方法综述EI北大核心CSCD

随着我国电气化铁路的持续建设和高速列车的迅猛发展,高速列车上供电和用电的电气设备越来越多,使得高速列车供电系统的电磁干扰机理分析和电磁兼容设计也更加复杂。文中从构成电磁干扰的3个要素,即干扰源、敏感设备、耦合路径3个方面,阐述高速列车供电系统中电磁干扰的特性与形成机理。综述现有高速列车供电系统的电磁干扰建模方法和工具及其优缺点;归纳高速列车供电系统中电磁干扰敏感设备及其典型的耦合路径;梳理高速列车供电系统现有电磁干扰建模方法和各自的适用范围与相互关系;介绍高速列车供电系统传统的和先进的电磁干扰预测方法和电磁干扰抑制方法。在此基础上,分析目前高速列车供电系统电磁兼容的设计难点和挑战,并提出未来发展方向。该文为系统了解高速列车供电系统中的电磁干扰问题和电磁兼容设计要点提供较为完整的参考。     

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。     

逆变器并联列车辅助供电系统半实物仿真研究

针对基于下垂控制的三相逆变器并联列车辅助供电系统,改进了其下垂策略,并构建了基于dSPACE实时仿真器的三相逆变器并联列车辅助供电系统半实物仿真平台,在该平台上进行了三相辅助逆变器并联控制器在变负载工况下的半实物仿真实验.结果表明,构建的基于dSPACE的逆变器并联列车辅助供电系统半实物仿真平台是可行的,同时,也验证了改进下垂策略的可行性和有效性.     

铁道客车用电线电缆耐热性参数与使用寿命的关联性研究

低烟无卤阻燃铁道客车用电线电缆在某次A4-Ⅱ检修时发现大量绝缘龟裂现象,严重影响高速动车组列车的安全。通过常规绝缘材料电气性能和机械物理性能检测、耐热性评定和傅里叶型红外光谱分析,对高速动车组列车所使用的电线电缆绝缘材料耐热性参数和使用寿命的关联性进行深入研究,消除铁道客车用电线电缆的安全隐患,确保高速动车组列车安全运行。     

高速动车组内部照明设计分析

本文通过对CRH3G高速动车组内部照明设计方案的分析,提出高速列车内部照明设计理念。     

城轨列车节能措施研究

城市轨道交通系统因其快速性、污染小和安全可靠性高等特点而快速发展起来,其能耗问题也备受关注.首先从列车和线路设计两个方面出发分析了影响城轨列车能耗的关键因素.针对于城轨列车能耗的现状,分别提出了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率三种节能措施.由于考虑列车在实际运行过程中受牵引供电系统的约束作用,因此搭建了牵引供电系统模型及列车模型,并基于牵引供电系统仿真模型分析了节能坡、减轻列车质量和提高牵引电动机效率等节能措施的节能效果,供城轨列车节能优化运营参考与借鉴.     

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.     

电力机车过分相区辅助和列供系统供电情况试验分析

电力机车在通过过分相区时,主要有三种方式,其中车载自动过分相是目前应用较多的一种方式。对机车辅助系统和列供系统的供电方式进行了简要分析,其主要的供电方式有牵引变流器中压供电和主变压器绕组供电两种。对几种典型机车过分相过程中辅助系统和列供系统的供电情况进行了试验分析,得出在机车通过过分相区时,列供系统和辅助系统都不断电是目前比较理想的方式。提出通过优化升级实现对现有机车的辅助系统和列供系统的升级改造具有重要意义。     

Development of a high-speed switching system for distributionnetworks

This paper describes a high-speed switching system for distribution networks which has been developed with the aim of improving power supply reliability (reducing the number of supply interruptions) of distribution systems. When a fault occurs in conventional distribution systems, the fault section is isolated using a sequential time-out control scheme which requires the reclosing and re-reclosing of the entire system. A major drawback of such systems is that normal sections are also subjected to unnecessary power supply interruptions. In order to resolve this problem, the authors have developed a high-speed switching system which isolates only the fault section without interrupting the power supply to normal sections. This new system can fully restore power to the normal sections and completely isolate the fault section within 500 ms in the case of a ground fault     

AT供电方式在高速电气化铁路中的应用

针对AT(Auto-transformer)供电方式,主要是全并联AT供电方式在我国高速电气化铁路中的应用做出了总结。对AT供电方式在主变压器的接线方式、牵引网的结构、自动过分相方案、牵引供电系统保护等方面的技术进行了阐述,并与传统的AT牵引供电系统做出对比。     

高速铁路牵引供电系统的供电可靠性评估方法

提出了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的5个层次,针对层次1进行可靠性评估,在考虑越区供电的前提下定义了高速铁路牵引供电系统的可靠性指标,推导了用元件可靠性参数表示的供电可靠性指标的解析表达式和灵敏度表达式。以RBTS系统对某高速铁路供电为例,通过可靠性计算和灵敏度分析确定了影响高速铁路牵引供电系统的供电可靠性和铁路通过能力的薄弱环节。仿真结果表明该评估方法极大地提高了高速铁路牵引供电系统可靠性评估的计算速度,避免了“维数灾”,得到的供电可靠性指标可直接作为牵引供电系统组合可靠性评估的理论依据。     

沙角B电厂6.3kV厂用电快速切换装置的改造

针对沙角B电厂6.3kV厂用电系统每段母线均设有1个工作电源和2个备用电源的特殊性,机组正常起停机时,通过分散控制系统(distribution control system,DCS)操作员站或按钮输出指令至同期装置、厂用电快速切换装置(以下简称快切装置),选择待并的工作电源和备用电源,进行正常的厂用电切换;当机组发生事故停机或处于不正常运行状态时,装置能自动将厂用电切换到备用电源,实现厂用电系统内部的自动快速切换。为此,根据6.3kV厂用电系统接线方式的特点,在DCS上设计相应的操作画面,修改厂用电快切装置内部逻辑,增加备用电源1与备用电源2之间的切换逻辑,实现了厂用电正常切换和事故切换,改造成功。     

交流传动电力机车新型辅助电源的研究

阐述了交流传动电力机车辅助电源技术发展过程,分析了常用辅助电源技术的优缺点,并探讨了一种新型集成式辅助电源方案。针对新型集成式辅助电源,采用理论分析和仿真技术相结合的方法,提出了系统分析的计算公式和参数匹配的基本原则,完成了交流传动电力机车辅助系统工程化设计的理论分析,为系统设备的技术指标制定提供了技术依据。     

基于PSM技术的70kV/90A高压脉冲电源的研制

在受控核聚变实验中,辅助加热系统采用高功率微波和高能粒子对等离子体进行加热或驱动。这些部件不仅要求为其供电的高压电源稳定度高,而且要求在它们发生打火现象时,保护时间短(<10μs),高压电源对其释放的能量小,否则这些关键部件极易受到损坏。基于脉冲步进调制PSM技术的高压脉冲电源是许多相同的脉冲电源串联并经过特定的调制方式控制,从而实现高压大功率输出。该高压电源有控制方式灵活、输出功率高、功率因数高、稳定度高、响应速度快、保护时间短、故障时系统对负载的释能小等众多优点。尤其保护时该电源系统储能小,时间短,满足各种高功率微波管和加速器的要求。本文分析了基于主回路的三种控制方式,并选取了PSM技术作为最终控制方式。在此基础上,设计并研制了一套基于PSM技术的高压脉冲电源,实验及运行结果表明该高压电源的线路简洁,控制方式灵活,且各项参数均优于现有基于晶闸管器件的高压电源,最高输出参数约为72kV/90A,能够满足辅助加热系统的要求。     

基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源设计

根据辅助电源高可靠性、高稳定性、低电磁干扰的要求,详细介绍了基于半桥LLC谐振变换器的多路输出辅助电源关键参数以及驱动和启动电路设计。主电路采用零电压准谐振变换器控制芯片UC3863控制。实验结果验证了设计的正确性。     

三峡—华东HVDC辅助频率控制的动模试验

通过大规模动模试验分析了三峡一华东高压直流(HVDC)输电系统加装辅助频率控制器后的动态特性。试验结果表明，加装了辅助频率控制器的HVDC系统能在两侧交流系统发生大扰动时，实现两侧系统之间功率的相互紧急支援，可显著改善两侧交流系统频率，并能在多回直流输电线路中实现功率的平稳转移，经济效益显著。通过试验也初步揭示了HVDC辅助功率调制对交流系统稳定性以及对HVDC系统自身稳定性的影响，为设计综合性能良好的辅助控制器提供了具有较高参考价值的试验数据。     

PSM高压脉冲电源单元研制

为了提高HL-2A装置的物理实验参数,二级加热功率将达到10MW,需要开发新的高压大功率电源来满足不同的加热系统的要求。采用国际上近些年发展起来的PSM技术和快速开关元件,研制基于高功率固态技术的高压电源并进行了PSM单元制作,其输出参数最高达15kV/100A。对此电源使用的PSM控制原理,开关电源模块的研制以及28个开关电源模块串联调节等情况作了描述。测试结果表明,该电源输出电压、电流、输出直流侧有效高频和关断快速性等参数达到了设计要求。