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铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法研究
| 论文题名： | 铁路牵引供电系统谐波谐振分析及抑制方法研究 |
| 关键词： | 交直交电力传动机车;牵引供电系统;高次谐波;传输特性;无源滤波器 |
| 摘要： | 随着交直交电力传动机车在电气化铁道中的大量使用，牵引供电系统中的谐波特征发生了变化，除了含有3、5、7、9次等低频谐波，高频谐波含量也非常丰富。研究表明，牵引供电系统参数在特定条件下时，可导致相应次数的谐波发生谐振，引起的过电压和过电流危害牵引网设备，影响牵引网的稳定性和安全性。由于系统谐振导致牵引变电所谐波电流严重放大，致使母线电压升高造成事故的案例已有发生。本文对牵引供电系统谐波源、谐波传输特性进行分析，并研究了谐波谐振抑制方法。 首先从牵引供电系统的谐波源上入手，对交直交电力传动机车网侧变流器的工作原理和谐波特征进行了研究和分析。从理论推导其低次谐波来源，利用双重傅里叶函数分析对变流器网侧PWM波的高频成分，并使用Matlab仿真软件搭建了变流器模型，验证谐波分析理论的正确性。 其次，对谐波传输路径进行研究，分析牵引供电系统谐波传输特性。在既有研究基础上将牵引网传输线模型进行降阶处理，得到牵引供电系统等值电路模型，利用电路KCL、KVL定理和均匀传输线理论分析牵引供电系统的谐波传输特性，最终得到牵引供电系统的谐振频率和谐波电流增益。 再次，针对在机车牵引变压器辅助绕组上加装无源滤波器的谐波抑制方法，提出了无源滤波器的新型设计方法。研究单调谐滤波器、高通滤波器和双调谐滤波器的工作原理和特性，分析每种滤波器元件参数对滤波器性能的影响，得到滤波器的综合选型方案。 最后，搭建车-网联合仿真模型验证牵引供电系统的谐波传输特性和无源滤波器设计方法。运用模型分析车-网联合系统的谐波谐振特性，然后分析单调谐滤波器、高通滤波器和双调谐滤波器的谐波抑制效果，验证谐波传输特性的正确性和机车用无源滤波器设计方法的合理性。 |
| 作者： | 谢旭钦 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 刁利军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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