基于級(jí)聯(lián)型變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，國內(nèi)外對(duì)貫通式同相牽引供電系統(tǒng)的研究日益增多，該系統(tǒng)可以取消既有電氣化鐵路中的所有電分相，解決了負(fù)序、諧波、無功等問題。加之寬禁帶功率型電力電子器件在高壓大功率場(chǎng)合應(yīng)用越來越多，這為將來鐵路系統(tǒng)全面應(yīng)用多電平變換器構(gòu)成的貫通式同相牽引供電系統(tǒng)提供了良好的發(fā)展契機(jī)。本文首先對(duì)國內(nèi)外電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了分析，指出研究貫通式牽引供電系統(tǒng)的必要性和現(xiàn)實(shí)緊迫性。其次，深入分析、研究寬禁帶功率型電力電子器件的發(fā)

2、展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于級(jí)聯(lián)型變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。最后，從理論分析、仿真驗(yàn)證和硬件實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。為了研究貫通式牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可行性，分析了單相三電平NPC逆變器和級(jí)聯(lián)型逆變器的工作原理，研究了兩者的控制策略;分析了單相逆變器直流側(cè)中點(diǎn)電位不平衡的原因并研究了平衡控制方法;結(jié)合多電平變換器調(diào)制技術(shù)的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，深入分析了載波移相調(diào)制、載波層疊調(diào)制和空間矢量調(diào)制技術(shù)。根據(jù)單相逆變器和級(jí)聯(lián)型逆變器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

3、設(shè)計(jì)了單模塊采用載波層疊調(diào)制策略和級(jí)聯(lián)時(shí)模塊間載波移相調(diào)制策略，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文建立了貫通式牽引供電系統(tǒng)的牽引網(wǎng)等效電路，經(jīng)研究選取牽引網(wǎng)簡(jiǎn)化等值電路模型來計(jì)算牽引網(wǎng)阻抗;為了驗(yàn)證貫通式牽引供電系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立了3個(gè)牽引變電所-7輛電力機(jī)車運(yùn)行工況的貫通式牽引供電系統(tǒng)，并利用改進(jìn)的PQ分解法對(duì)牽引網(wǎng)潮流分布進(jìn)行計(jì)算;潮流分析結(jié)果顯示，牽引網(wǎng)最低電壓仍能滿足機(jī)車運(yùn)行的最低條件。同時(shí)，分析了機(jī)

4、車在不同位置時(shí)各個(gè)牽引變電所輸出功率的關(guān)系，即機(jī)車負(fù)載距離變電所越近，變電所輸出功率越大。以兩個(gè)牽引變電所并聯(lián)運(yùn)行為例，對(duì)系統(tǒng)環(huán)流進(jìn)行了分析，同時(shí)證明了系統(tǒng)自身具有下垂特性;分析了單個(gè)牽引變電所的并網(wǎng)原理，應(yīng)用改進(jìn)型下垂控制策略抑制了系統(tǒng)環(huán)流，實(shí)現(xiàn)了貫通式牽引供電系統(tǒng)牽引變電所的穩(wěn)定運(yùn)行，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。搭建了單相三電平NPC逆變器、級(jí)聯(lián)型逆變器、潮流計(jì)算模型、貫通式牽引供電系統(tǒng)牽引變電所并聯(lián)運(yùn)行的仿真模型，驗(yàn)證了本文的理論