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电力机车对牵引供电系统电能质量的影响及对策分析
| 论文题名： | 电力机车对牵引供电系统电能质量的影响及对策分析 |
| 关键词： | 牵引供电系统;电力机车;电能质量;统一潮流控制器 |
| 摘要： | 随着社会经济和国民生活的不断提高，近些年来电气化铁路的发展极为迅速。然而，由于牵引负荷的非线性、波动性和不对称性等特点，造成了牵引供电系统的谐波、负序和无功等电能质量问题，严重影响到电力系统的安全经济运行。为了满足国家对电气化铁路电能质量的相关标准，深入研究牵引供电系统电能质量问题及其治理方案将具有非常重要的现实意义。本文基于理论分析并通过建模、仿真分析和现场测试相结合的方式，进一步研究电力机车对牵引供电系统电能质量的影响并对其对策进行分析，主要研究内容如下： 首先，基于对电气化铁路牵引供电系统的结构类型及其供电方式分析，针对SS9型电力机车和CRH5型动车组进行了系统建模，讨论了两种类型机车的模型参数计算及控制器参数设计。同时，针对 SS9型电力机车运行路段的荣昌牵引供电系统和 CRH5型动车组运行路段的郁山牵引供电系统分别进行了仿真分析，仿真结果显示荣昌牵引供电系统低次谐波含量较大，主要以3次、5次、7次等低次奇谐波为主，高次谐波含量较少；而郁山牵引供电系统主要以高次谐波为主，低次谐波含量较少，验证了两种类型机车运行时对牵引供电系统产生的不利影响。 然后，分别对荣昌和郁山两种类型的牵引变电所进行了现场测试分析。针对两种牵引变电所的的功率因数、谐波电压与电流、三相电压不平衡等问题进行了详细的电能质量测试与分析，从测试分析结果可以看出，荣昌和郁山牵引变电所的功率因数在无功反送正计的情况下的原边功率因数均低于0.9，其中荣昌牵引变电所谐波电压综合畸变率95％概率大值超过2%，不能满足标准要求，需要采取有效的电能质量治理对策。 最后，基于对同相牵引供电治理技术工作原理的分析，设计了基于统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，UPFC）的有源对称补偿技术的同相供电治理方案，并对方案的平衡变换原理进行了详细的公式推导，得出了系统谐波、负序和无功补偿度的平衡关系式。同时，设计了 UPFC中变流器的指令电流的生成方法与控制方法。通过仿真案例分析得到，投入 UPFC同相供电方案后的牵引供电系统，其谐波电流总畸变率满足电网对谐波电流的限制要求，三相电流几乎不含无功电流，验证了该治理方案的可行性与正确性。同时该方案也为电气化铁路电能质量问题的治理提供了一种参考的思路。 |
| 作者： | 罗邱银 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 陆治国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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