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原文传递电气化铁路新型平衡变压器电气特性研究

论文题名：	电气化铁路新型平衡变压器电气特性研究
关键词：	电气化铁路;平衡变压器;电气特性
摘要：	电气化铁路牵引负载具有非线性、不对称和功率大等特性，运行时通过牵引变压器向三相供电系统输送零序电流和负序电流，造成电网不对称运行和能量损耗。针对零序电流和负序电流问题，采用变压器绕组接线方程、端口电压输出方程、磁势平衡方程、电压传递方程和电力系统对称分量法等理论，设计了一种新型平衡变压器，研究了新型平衡变压器的电路特性和绕组结构；利用 Matlab/Simulink仿真平台建立了3台单相新型平衡变压器系统，分析了新型平衡变压器的电气特性；建立了新型平衡变压器与牵引负载联合动态仿真系统，研究了单车运行和双车运行工况下的电气特性。研究表明，该新型平衡变压器满足平衡变换性能和自然解耦，具有消除零序电流和减小负序电流的功能。主要研究内容和成果如下：　　（1）系统地分析了现有各种平衡变压器（阻抗匹配平衡牵引变压器、YNvd接线平衡牵引变压器、不对称接线三相-两相平衡牵引变压器和新型阻抗匹配三相-四相平衡牵引变压器）的绕组结构，推导并比较了各种平衡变压器运行电气特性，归纳总结了各种平衡变压器性能优劣。　　（2）设计了一种新型平衡变压器，给出了该新型平衡变压器的接线方案与铁芯绕组结构，研究了该新型平衡变压器绕组间的平衡条件、电流矩阵、绕组短路阻抗关系、两相解耦条件、平衡变换特性和电流不平衡度特性。理论研究表明：该新型平衡变压器绕组和铁芯结构布置简单、绕组结构对称，绕组数量少、绕组短路阻抗关系匹配容易，满足平衡变换性能和自然解耦条件，具有消除零序电流和减小负序电流的功能，材料利用率高。　　（3）利用Matlab/Simulink仿真平台建立了3台单相新型平衡变压器系统，进行了空载实验、平衡变换实验、短路实验和负载实验。实验结果表明：该新型平衡变压器能将三相电力系统转换为两相对称牵引供电系统；当牵引侧一相短路或带平衡负载时，一次侧电流对称且负序电流和零序电流近似为0；当牵引侧两相短路、带不平衡负载或一相负载变化时，负序电流比较小，零序电流近似为0，且牵引运行时不会影响另一相的正常运行。即：该新型平衡变压器满足平衡变换性能和两相解耦，具有自然解耦的优势以及消除零序电流和减小负序电流的功能。在此基础上，提出了在不同负载情况下新型平衡变压器的运行控制策略。　　（4）建立了新型平衡变压器与牵引负载联合动态仿真系统，研究单车运行和双车运行工况下的电气特性。实验结果表明：单车运行工况下正序电流与负序电流的差值达到最小，且在牵引负载变化前后电流不平衡度近似为1；双车运行工况下负序电流达到最小，正序电流一直增大，且在牵引负载变化前后电流不平衡度近似为0；达到了消除零序电流和减小负序电流的目的。
作者：	李永胜
专业：	检测技术与自动化装置
导师：	盛义发
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南华大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文