電氣化鐵路諧波特性及無功補償方法研究.pdf

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

2、諧波特性，并研究對供電網(wǎng)影響及補償方法十分重要。
　　針對機車調(diào)度中交直型和交直交型機車單獨運行以及兩種類型機車在同一牽引變上混合運行等復雜工況對網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量影響嚴重問題，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）電力機車和交直交型（HXD3型）電力機車的整車建模研究展開，分析了交直型SS4電力機車整流電路原理，通過主電路及控制方式，從理論上研究了諧波產(chǎn)生機理，基于MATLAB平臺搭建出機車牽引整流器的仿真模型，通過

3、仿真實驗定量分析其電流諧波分布特征；研究了交直交型HXD3型機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車諧波產(chǎn)生機理，研究HXD3型機車三相電壓型逆變器主電路、空間矢量脈寬調(diào)制方式（SVPWM）及牽引電機矢量控制原理，搭建HXD3電力機車整體仿真模型，針對牽引工況和再生制動工況進行仿真分析，從而定量分析不同典型工況的特征諧波特點；介紹了電力機車牽引負荷的電流諧波疊加理論，分析交直流機車混合運行不同工況下網(wǎng)側(cè)

4、電流諧波含有量，并進行理論分析；根據(jù)機車調(diào)度中的實際工況，搭建同一牽引變兩個供電臂不同類型機車混合運行模型，文中搭建了三種典型工況模型：同一牽引變電站中，兩臺交直型機車同時運行，兩臺交直交型機車同時運行，交直型和交直交型機車同時運行，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，為分析各種復雜工況下諧波在牽引供電系統(tǒng)中的傳播規(guī)律以及對電氣化鐵路電能質(zhì)量治理提供有效的基礎數(shù)據(jù)支

5、撐。
　　由于電氣化鐵路牽引負荷的非線性、波動頻繁等特性，導致接入局域電網(wǎng)的電壓波動較大，對電網(wǎng)安全運行的影響不容忽視。針對電鐵接入的電力系統(tǒng)進行動態(tài)無功優(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)無功優(yōu)化具有多目標、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，常規(guī)算法在處理該問題的時候往往局限性較大，在綜合考慮牽引供電系統(tǒng)各時段負荷變化形態(tài)和離散調(diào)節(jié)設備動作次數(shù)約束后，計及電鐵負荷變化的動態(tài)無功優(yōu)化將為電氣