高速鐵路供電系統(tǒng)負(fù)序補(bǔ)償與諧波抑制技術(shù)研究.pdf

1、高速鐵路電力機(jī)車作為一種特殊的負(fù)載，引起負(fù)序、諧波等嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題。負(fù)序與諧波不僅危害電力設(shè)備的正常運(yùn)行、增加損耗，甚至可能引發(fā)電力事故，嚴(yán)重威脅到牽引供電系統(tǒng)本身及上級(jí)電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，必須采取切實(shí)有效的電能質(zhì)量治理措施，對(duì)負(fù)序與諧波進(jìn)行集中治理，提升高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。本文主要研究了高速鐵路負(fù)序與諧波綜合補(bǔ)償裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)序與諧波檢測(cè)方法及鐵路功率調(diào)節(jié)器控制方法、補(bǔ)償裝置參數(shù)設(shè)計(jì)方法，并研制了

2、樣機(jī)及其數(shù)字控制系統(tǒng)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這些理論和實(shí)踐工作將為高速鐵路負(fù)序與諧波綜合補(bǔ)償技術(shù)提供理論基礎(chǔ)和工程設(shè)計(jì)參考。
　　 負(fù)序與諧波綜合補(bǔ)償裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系到補(bǔ)償性能的好壞。本文在分析國(guó)內(nèi)外各種補(bǔ)償裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)兩種補(bǔ)償優(yōu)勢(shì)較大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即鐵路功率調(diào)節(jié)器(RPC)和注入式混合型有源電力濾波器與靜止無(wú)功補(bǔ)償器聯(lián)合系統(tǒng)，進(jìn)行了比較研究。分析了它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立其數(shù)學(xué)模型，探討了它們各自的補(bǔ)償性能及其特點(diǎn)，并搭

3、建仿真模型，進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。通過(guò)比較研究，選擇性能更優(yōu)的鐵路功率調(diào)節(jié)器作為高速鐵路綜合補(bǔ)償裝置。
　　 接著對(duì)鐵路功率調(diào)節(jié)器在采用三相V/v牽引變壓器下的牽引供電系統(tǒng)下的負(fù)序與諧波補(bǔ)償參考電流檢測(cè)方法進(jìn)行了研究。在分析以往的單相諧波與無(wú)功檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，從瞬時(shí)功率的角度出發(fā)，提出了鐵路功率調(diào)節(jié)器的負(fù)序與諧波補(bǔ)償參考電流實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。同時(shí)，對(duì)鐵路功率調(diào)節(jié)器的控制方法進(jìn)行了研究。為保證鐵路功率調(diào)節(jié)器直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，采用了直流側(cè)電

4、壓閉環(huán)控制，直流側(cè)電壓控制器的輸出轉(zhuǎn)化為交流有功電流量，疊加到負(fù)序與諧波補(bǔ)償參考電流形成鐵路功率調(diào)節(jié)器的兩個(gè)變流器的輸出參考電流指令，對(duì)兩個(gè)變流器的電流跟蹤采取滯環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)了直流側(cè)電壓穩(wěn)定控制和負(fù)序與諧波補(bǔ)償電流跟蹤雙重控制目標(biāo)。
　　 為使鐵路功率調(diào)節(jié)器具有較佳的工作性能，本文進(jìn)行了元件參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，對(duì)鐵路功率調(diào)節(jié)器的降壓變壓器變比及容量設(shè)計(jì)、交流側(cè)電感參數(shù)設(shè)計(jì)、直流側(cè)電容設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。并研制了RPC實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，研制