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电力机车无功补偿与谐波抑制系统的研究与设计
| 论文题名： | 电力机车无功补偿与谐波抑制系统的研究与设计 |
| 关键词： | 铁路电力机车;无功补偿;谐波抑制;系统设计;功能模块 |
| 摘要： | 众所周知，铁路电力机车自诞生以来，就为人类经济发展和社会进步做出了巨大的贡献。其主要特征是牵引力较大，过载能力强、符合环保要求等，兼具满足重载货运、高速客运及客货两用运输要求。目前，我国干线铁路运行的电力机车大多是交—直型晶闸管相控电力机车，该机车采用了大量的相控整流装置，带来的一个主要问题就是功率因数偏低及谐波干扰问题。如果我们不加装功率因数补偿装置，任由功率因数降低及谐波干扰增大，就可能直接造成接触网25kV电压波形发生严重畸变。 随着电力电子器件的快速发展，晶闸管和电力电容器的体积的减小，性能的不断加强，可以考虑利用晶闸管投切电容器（TSC）技术并达到无功就地补偿的目的。利用这种方案能够达到滤波和提高功率因数的要求，并能解决变电所装设固定电容补偿装置造成的过补偿问题。具体思路是在机车上按一定的寻优模式，设计多组某次或几次滤波器，根据牵引负荷的变化，改变补偿出力，使功率因数和谐波含量都能满足系统运行要求。 本文主要针对8轴6400kW重载电力机车设计了一种电力机车动态无功补偿及谐波抑制装置。该装置在硬件方面设计了基于C8051F020单片机的控制器、控制器外围电路及主电路(滤波器组)三大模块。能够在机车牵引变的1kV侧进行快速、无冲击、低损耗的无功补偿。 本文还分析了补偿装置的投切原则和投切过程的控制、保护措施、补偿装置的极限工作状态、补偿电路故障产生的原因以及需采取的措施。软件设计中采用了半波傅立叶算法、平均值滤波、强大的保护和故障判断模块等，提高了装置的运行效率和安全可靠性。最后介绍了本装置的仿真试验，仿真结果证明该装置对电气化铁道的功率因数有很大提高，并对3次和5次谐波有很好的抑制作用。 |
| 作者： | 李建峰 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 黄建国;段登伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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