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电气化铁路电能质量综合补偿系统控制策略研究
| 论文题名： | 电气化铁路电能质量综合补偿系统控制策略研究 |
| 关键词： | 电气化铁路;供电质量;功率补偿;谐波检测 |
| 摘要： | 铁路在我国国民经济和社会发展中占据着越来越重要的地位，电气化铁路的正常运营与牵引供电网的安全性和可靠性息息相关。由于电力机车为单相供电的大功率负荷，加上具有不对称、非线性、冲击性等特点，导致负序、谐波、供电臂电压跌落、功率因数低等电能质量问题的产生，这将给牵引供电网、电力机车，以及周边企业、住户等的用电安全带来严重影响。因此，对电气化铁路电能质量问题及补偿技术进行研究，并采取有效措施进行综合治理就显得尤为必要和重要。 本研究主要内容包括：⑴研究了V/v变压器牵引供电系统下，电气化铁路功率调节器(Railway static power conditioner，RPC)负序和谐波电流的补偿原理，并且在总结了单相谐波、无功检测算法的基础上，借鉴改进型 ip-iq法的思想，提出一种 V/v变压器下负序与谐波电流的实时检测算法。⑵为了改善RPC的控制性能和补偿效果，提出了一种静止αβ坐标系下的复合控制策略，相比于静止αβ坐标系下的常规 PI控制策略，复合控制策略很好地减小了直流侧电压过渡阶段的超调，缩短了调节时间；减小了 RPC对交流侧补偿电流跟踪的稳态误差，使RPC的补偿和控制性能得以显著提升。最后，在Matlab/Simulink仿真平台上进行对比实验，仿真结果证明了所提复合控制策略的正确性和有效性。⑶由于复合控制策略不能实现RPC交流侧补偿电流的无差跟踪，针对该问题进而提出了一种静止αβ坐标系下的QPR控制策略，理论分析表明，与传统PI控制策略相比，QPR控制策略避免了多重低通滤波处理，无需繁琐的旋转坐标变换，不存在受电路参数影响的耦合项和前馈补偿项，简化了控制器的设计，提高了系统的鲁棒性和动态性，而且抗供电臂电压跌落能力更好，但谐波抑制能力不高。最后，在Matlab/Simulink仿真平台上进行对比实验，结果表明，相比于PI控制策略，QPR控制策略在保证良好的负序、无功治理效果的同时，系统的动态性能和抗供电臂电压跌落能力均得以显著提升。由此说明所提QPR控制策略是正确和有效的，具有较好的工程应用和推广价值。⑷研究了RPC主要部件参数的设计方法；对湖南某牵引变电站的电能质量现状进行了详细的统计分析和研究，设计和制作了一台小功率实验样机并进行实验验证，结果表明该样机电能质量治理效果良好。 |
| 作者： | 罗浩元 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 马茜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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