電氣化鐵路牽引負(fù)荷的諧波源模型研究.pdf

1、電氣化鐵道在我國迅速發(fā)展，鐵路電氣化率接近30％，并承擔(dān)鐵路總運(yùn)量的50％以上，給國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。但是電氣化鐵道從電網(wǎng)取得工頻能量的同時(shí)，向電網(wǎng)注入了大量的高次諧波電流和負(fù)序電流。目前，電氣化鐵路牽引負(fù)荷已成為電力系統(tǒng)中重要的諧波源和負(fù)序源，其所產(chǎn)生的諧波和負(fù)序電流均會對電力系統(tǒng)及電氣設(shè)備造成嚴(yán)重危害。例如，諧波會使發(fā)電機(jī)、電動機(jī)產(chǎn)生附加功率損耗和發(fā)熱，使并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置過負(fù)荷甚至損壞，影響測量儀表的精度等。特別是，諧波與

2、負(fù)序的共同影響會使繼電保護(hù)、自動裝置誤動，危及電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 為了從根本上抑制電氣化鐵路牽引負(fù)荷諧波帶來的危害，削弱諧波對牽引供電系統(tǒng)主元件、保護(hù)測控裝置和其他用戶電子設(shè)備的影響，有必要對電氣化鐵路牽引負(fù)荷產(chǎn)生的諧波進(jìn)行研究。本論文電氣化鐵路牽引負(fù)荷的諧波源模型研究是基于經(jīng)典的電路、電力電子理論，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)獲取電力機(jī)車各種工況下運(yùn)行時(shí)諧波特性參數(shù)。首先利用MATLAB平臺的Simulink工具箱對SS-8型電力

3、機(jī)車機(jī)車主電路及其輔助電路，牽引變電站主變壓器等分模塊建模，構(gòu)建了牽引負(fù)荷仿真平臺。根據(jù)電力機(jī)車在牽引工況和制動工況時(shí)整流調(diào)壓電路的換向過程和導(dǎo)通情況，分析了機(jī)車在不同負(fù)載、不同坡度以及風(fēng)阻等的運(yùn)行環(huán)境的運(yùn)行特性，采集牽引負(fù)荷在各種運(yùn)行條件下的相關(guān)數(shù)據(jù)；然后分析不同結(jié)線型式牽引變壓器，單臂有負(fù)荷以及兩供電臂均有負(fù)荷的不同情況下牽引負(fù)荷注入電力系統(tǒng)三相諧波電流的特點(diǎn)，并對其不對稱度進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了電氣化鐵路牽引負(fù)荷的一種新型簡化

4、諧波源模型該模型用諧波電流源描述牽引負(fù)荷的諧波特性，各次諧波電流的實(shí)部和虛部被表達(dá)為基波正序電壓、電流有效值及其相角差的函數(shù)。最后從相關(guān)系數(shù)、模型方程顯著性、參數(shù)顯著性以及模型自變量選擇等相關(guān)分析原理論證了本文所提出的諧波電流源模型是真正描述了電氣化鐵路牽引負(fù)荷諧波特性的有效模型。 最后編制了含電氣化鐵路牽引負(fù)荷的不對稱潮流計(jì)算程序。根據(jù)諧波電流和線路、發(fā)電機(jī)、變壓器、負(fù)荷等元件的諧波模型形成的諧波導(dǎo)納矩陣，通過求解線性方程得到