電氣化鐵路諧波特性及無(wú)功補(bǔ)償方法研究.pdf

1、近年來(lái)我國(guó)電氣化鐵路發(fā)展進(jìn)程勢(shì)頭迅猛，電力機(jī)車已成為局域電網(wǎng)和公網(wǎng)的主要諧波源之一。電氣化鐵路牽引供電網(wǎng)中運(yùn)行的電力機(jī)車類型既有常規(guī)的交直型電力機(jī)車，也有優(yōu)勢(shì)明顯的交直交型新興電力機(jī)車，但目前針對(duì)同一牽引供電系統(tǒng)不同機(jī)車類型混合運(yùn)行,不同運(yùn)行調(diào)度方式下，各類型機(jī)車諧波相互影響機(jī)理及其諧波分布規(guī)律的變化等方面研究較少，而這一現(xiàn)象在我國(guó)實(shí)際鐵路運(yùn)行調(diào)度中普遍存在。因此針對(duì)我國(guó)電氣化鐵路這一現(xiàn)狀，深入分析交直型機(jī)車和交直交型機(jī)車混合運(yùn)行工況的

2、諧波特性，并研究對(duì)供電網(wǎng)影響及補(bǔ)償方法十分重要。
　　針對(duì)機(jī)車調(diào)度中交直型和交直交型機(jī)車單獨(dú)運(yùn)行以及兩種類型機(jī)車在同一牽引變上混合運(yùn)行等復(fù)雜工況對(duì)網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量影響嚴(yán)重問(wèn)題，論文圍繞電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中典型的交直型（SS4型）電力機(jī)車和交直交型（HXD3型）電力機(jī)車的整車建模研究展開(kāi)，分析了交直型SS4電力機(jī)車整流電路原理，通過(guò)主電路及控制方式，從理論上研究了諧波產(chǎn)生機(jī)理，基于MATLAB平臺(tái)搭建出機(jī)車牽引整流器的仿真模型，通過(guò)

3、仿真實(shí)驗(yàn)定量分析其電流諧波分布特征；研究了交直交型HXD3型機(jī)車車載兩電平四象限整流器主電路原理及PWM控制方式，從理論上分析該型機(jī)車諧波產(chǎn)生機(jī)理，研究HXD3型機(jī)車三相電壓型逆變器主電路、空間矢量脈寬調(diào)制方式（SVPWM）及牽引電機(jī)矢量控制原理，搭建HXD3電力機(jī)車整體仿真模型，針對(duì)牽引工況和再生制動(dòng)工況進(jìn)行仿真分析，從而定量分析不同典型工況的特征諧波特點(diǎn)；介紹了電力機(jī)車牽引負(fù)荷的電流諧波疊加理論，分析交直流機(jī)車混合運(yùn)行不同工況下網(wǎng)側(cè)

4、電流諧波含有量，并進(jìn)行理論分析；根據(jù)機(jī)車調(diào)度中的實(shí)際工況，搭建同一牽引變兩個(gè)供電臂不同類型機(jī)車混合運(yùn)行模型，文中搭建了三種典型工況模型：同一牽引變電站中，兩臺(tái)交直型機(jī)車同時(shí)運(yùn)行，兩臺(tái)交直交型機(jī)車同時(shí)運(yùn)行，交直型和交直交型機(jī)車同時(shí)運(yùn)行，分析不同典型工況下網(wǎng)側(cè)電流諧波次數(shù)、諧波含有量和總電流畸變率，得出牽引供電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)不同典型工況下的諧波特性，為分析各種復(fù)雜工況下諧波在牽引供電系統(tǒng)中的傳播規(guī)律以及對(duì)電氣化鐵路電能質(zhì)量治理提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支

5、撐。
　　由于電氣化鐵路牽引負(fù)荷的非線性、波動(dòng)頻繁等特性，導(dǎo)致接入局域電網(wǎng)的電壓波動(dòng)較大，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響不容忽視。針對(duì)電鐵接入的電力系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化可有效提高電網(wǎng)系統(tǒng)電壓質(zhì)量、保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化具有多目標(biāo)、多約束條件、多控制變量、連續(xù)變量和離散變量混合等特點(diǎn)，常規(guī)算法在處理該問(wèn)題的時(shí)候往往局限性較大，在綜合考慮牽引供電系統(tǒng)各時(shí)段負(fù)荷變化形態(tài)和離散調(diào)節(jié)設(shè)備動(dòng)作次數(shù)約束后，計(jì)及電鐵負(fù)荷變化的動(dòng)態(tài)無(wú)功優(yōu)化將為電氣