基于三相—單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)諧波分析研究.pdf

1、鐵道運(yùn)輸作為一種重要的交通運(yùn)輸方式，從其誕生之日起，就對推動(dòng)人們的生產(chǎn)生活發(fā)揮了不可替代的作用。在經(jīng)歷了蒸汽、內(nèi)燃、電氣化的發(fā)展過程后，電氣化鐵路已經(jīng)并將繼續(xù)作為我國未來可持續(xù)發(fā)展的一種重要交通系統(tǒng)。目前，我國既有的牽引供電系統(tǒng)存在著過分相、電能質(zhì)量和過載能力差等日益突出的問題，不能滿足未來高速、重載鐵路的發(fā)展需求。雖然有學(xué)者提出了基于既有線改造的同相牽引供電系統(tǒng)，但仍然不能徹底完全的取消過分相實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)互聯(lián)，提高鐵路的重載與高速能力。<

2、br>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，基于三相-單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)可以徹底取消電分相，改善電能質(zhì)量，提高過載與高速運(yùn)行能力，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)聯(lián)通，是一種理想的新型牽引供電方式。
　　本文首先以基于三相-單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)為研究對象，深入分析了二極管箝位式五電平三相-單相變換器的三相側(cè)整流、單相側(cè)逆變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與數(shù)學(xué)模型，研究了適用于貫通式牽引供電系統(tǒng)的控制和調(diào)制策略。通過搭建的仿真模型驗(yàn)證了電路結(jié)構(gòu)和控制策略的可行性和

3、有效性。
　　然后，分別對三相-單相變換器采用SPWM單相逆變調(diào)制策略、采用45°和60°坐標(biāo)變換SVPWM調(diào)制的五電平三相整流策略、直流側(cè)“二次脈動(dòng)”時(shí)的諧波特性進(jìn)行了理論推導(dǎo)分析，通過搭建的五電平仿真模型對比驗(yàn)證了理論分析的正確性。
　　接著，針對電力機(jī)車牽引負(fù)荷的兩種類型——交直型電力機(jī)車牽引負(fù)荷和交直交型電力機(jī)車牽引負(fù)荷分別進(jìn)行了總結(jié)和典型模型分析（SS8型交直電力機(jī)車和某型動(dòng)車組）。搭建了貫通式牽引供電系統(tǒng)仿真模型

4、，對典型負(fù)載模型進(jìn)行了耦合分析，仿真結(jié)果顯示系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行并分析了相關(guān)原因。
　　最后，搭建了小功率的三相-單相變換器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過FPGA芯片實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次驗(yàn)證了控制算法的有效性，并且對比驗(yàn)證了對三相-單相變換器諧波特性理論分析的正確性。
　　通過本文對貫通式牽引供電系統(tǒng)諧波特性的研究，基于三相-單相變換器的貫通式牽引供電系統(tǒng)相比既有牽引供電系統(tǒng)，能夠有效改善牽引電網(wǎng)和三相公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量，是一種高效、綠色