基于模塊化多電平結(jié)構(gòu)的同相供電裝置研究.pdf

1、科技水平和電力技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，推動了我國電氣化鐵路向高速、重載方向的不斷創(chuàng)新。因此，使得電鐵牽引供電系統(tǒng)的三大電能質(zhì)量問題，負(fù)序、諧波、無功，以及“電分相”等問題變得尤為突出。為了更好的適應(yīng)高速鐵路的發(fā)展要求，牽引供電系統(tǒng)面臨著牽引供電方式的改革，研究同相牽引供電系統(tǒng)是從本質(zhì)上解決這些問題的有效手段。
　　本文全面分析了現(xiàn)有同相牽引供電系統(tǒng)的類型以及所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，面對電鐵高壓、大容量治理的實際需求，總結(jié)出現(xiàn)有裝置不僅需要笨重、

2、龐大的變壓器，而且存在成本高、器件利用率低等問題。為改進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)存在的不足，本文提出了基于三相三橋臂的模塊化多電平變換器和V/V接線變壓器的新型同相牽引供電裝置。
　　給出了新型同相牽引供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，分析了V/V接線變壓器的負(fù)序電流特性、容量利用率及其優(yōu)缺點(diǎn)，并介紹了MMC變換器的工作機(jī)理。運(yùn)用矢量分析方法分別對基于全補(bǔ)償和部分補(bǔ)償兩種工況下的新型同相牽引供電裝置的補(bǔ)償原理進(jìn)行了深入的分析，揭示了裝置有功轉(zhuǎn)移與負(fù)序補(bǔ)償?shù)脑?/p>

3、理，同時給出了補(bǔ)償電流與補(bǔ)償系數(shù)、負(fù)載電流之間的關(guān)系。為降低裝置的初始成本，進(jìn)一步展開了裝置補(bǔ)償容量的討論，對比分析了四種補(bǔ)償方案下裝置的補(bǔ)償容量、有功傳輸和補(bǔ)償效果，選擇了基于最小補(bǔ)償容量的補(bǔ)償方案。
　　采用了基于瞬時功率法的綜合補(bǔ)償電流的實時檢測方法，針對補(bǔ)償電流的生成，采用了載波移相脈寬調(diào)制技術(shù)。為了提高補(bǔ)償電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)精度和響應(yīng)速度，引入了基于PI控制和重復(fù)控制的復(fù)合控制策略;同時為了解決傳統(tǒng)的負(fù)序二倍頻坐標(biāo)變換不適用

4、于同相牽引供電系統(tǒng)的問題，采用了一種基于比例諧振控制的環(huán)流控制方法。設(shè)計了新型同相牽引供電裝置主電路參數(shù)的選取原則。
　　最后，利用電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD對同相牽引供電裝置進(jìn)行建模仿真。仿真結(jié)果表明，本文所提出的新型同相牽引供電裝置具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，能夠以最低的補(bǔ)償容量有效地改善電鐵的電能質(zhì)量，從而驗證了本文所提出的新型同相牽引供電裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所采用的補(bǔ)償方案、控制策略的正確性和可行性，為推動電鐵向高速、重載方向發(fā)