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原文传递高速铁路电能质量影响和治理方法研究

论文题名：	高速铁路电能质量影响和治理方法研究
关键词：	高速铁路;用电管理;软件设计;功能模块;电能质量;补偿电流;谐波检测;脉冲宽度调制
摘要：	在我国，高速铁路建设正在飞速的发展，负荷方面电铁牵引的比例也快速上升，由此给系统带来了谐波含量、无功功率、电流电压负序分量等许多显而易见的电能质量问题。针对我国的实际情况，本文对电铁供电系统在电能质量方面进行研究，研究电能质量问题产生的原因，对国家大电网会产生何种影响，主要对无功以及谐波进行治理，以及对如何实时监测和控制电能质量的关键性技术进行研究。同时为了适应我国高速铁路的发展速度，建立高铁负荷系统平台具有重要的意义。　　首先在研究CRH2型机车的基础上，讨论三电平脉冲整流器与逆变器的工作原理和其控制策略，对整流器和逆变器的控制方法建立数学模型，三电平脉冲整流器采用SPWM的调制方法，而逆变器采用SVPWM的调制方法。为了得到整流器和逆变器的具体的控制方法，在空间矢量控制中，对扇区进行判断，并对各个分区的作用时间进行具体的分析，得出相应的公式。紧接着建立了基于CRH2主电路参数以及结构特点的仿真模型，对仿真的重要模块给出了仿真搭建图，并给出了具体的仿真条件，对仿真的结果进行了分析，得出谐波畸变率虽然不高，但是存在高次谐波的结论。　　其次结合实际工程对高速铁路电能质量影响进行分析。运用PSASP软件计算郑徐客运专线大刘庄牵引变电站在高速铁路通车之后受到的影响，分析用电负荷的不对称特性、谐波特性等。　　再者研究了高速铁路电能质量综合治理装置补偿电流实时检测方案的设计过程。简单介绍了现有的补偿电流实时检测方法的工作原理及其优缺点;着重介绍了目前最常用的ip-iq算法，也就是基于瞬时无功功率理论的谐波检测算法，ip-iq算法可以精确的从负载电流中分解出基波信号分量、各次谐波信号分量、无功信号分量。针对当系统变化时，传统的这种单相锁相环在实际应用中总是存在一个工频周期才能开始的稳定的输出相角值这一延时问题，采用了改进单相锁相环，能够实时跟踪电网电压相位。这对高速铁路复杂工况下的电能质量起到了至关重要的作用，当系统电压含有高次谐波分量的时候，锁相电路依然能够及时准确地锁住相位，基于MATLAB/Simulink的仿真验证了算法的正确性和可行性。　　接着研究了综合治理装置建模分析的基础上详细介绍综合治理装置中APF的PWM跟踪控制方案的设计。介绍现有的APF的PWM跟踪控制方法的基础上为高速铁路综合治理装置中有源电力滤波器的PWM跟踪控制方案设计做准备。研究基于重复控制的APF控制方法，从底层传递函数入手分析，分析了高速铁路使用该方法治理电能质量问题尤其是谐波问题的可行性。通过MATLAB/Simulink仿真的验证证明了基于重复控制的APF高速铁路电能质量治理方案的正确性。　　最后为便于对于高铁负荷以及治理的研究，研发了一套高铁负荷系统。该系统基于Microsoft Visual Studio.NET平台和Microsoft SQL Server数据库，由数据查询、机车类型、治理模型、系统设置六个大模块组成。
作者：	夏俪萌
专业：	软件工程
导师：	郑建勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文