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基于频域分析的电气化铁路低频振荡现象研究
| 论文题名： | 基于频域分析的电气化铁路低频振荡现象研究 |
| 关键词： | 电气化铁路;车网耦合系统;低频振荡现象;频域分析;电压环参数;无源虚拟阻抗 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的快速发展，大量交直交机车投入电网运行，车网耦合系统的交互更加复杂。近年来，高速列车和牵引供电系统之间的电气匹配不当所引起的铁路电气化系统低频振荡现象频繁发生，此现象往往造成电气列车的牵引闭锁和牵引网络的故障动作，严重影响枢纽的正常运输。本文以高速铁路车网耦合一体化系统为研究对象，针对牵引网网压网流低频波动现象进行研究，建立了车网耦合模型，再现了低频振荡现象，分析了振荡波形的特性，并重点研究了低频振荡的影响因素及其抑制措施，为实际治理电气化铁路车网耦合系统低频振荡问题提供理论支撑。 本文首先对车网耦合一体化模型进行时域仿真建模。精确计算牵引网侧变电所等效阻抗、供电线路等效阻抗及对地电容的参数，采用戴维南电路等效电路对网侧进行等效建模;以HXD2B机车为例介绍交直交型机车拓扑结构、电路工作原理及变流器瞬态电流控制策略，基于Matlab/Simulink仿真平台搭建车网耦合一体化模型，并对所搭建模型进行有效性验证。 其次基于仿真结果对系统电气量进行特性分析。对低频振荡发生时网压网流的相位特性及瞬时功率正负交替的变化进行分析，并与系统稳定运行时瞬时功率情况做了对比。对多机车同时升弓整备时网压网流振荡波形进行FFT分析，研究了网压网流信号中和基频相近的简谐波与低频振荡问题的关系。 为进一步分析低频振荡现象，本文以上述模型为基础，基于阻抗比判据对稳定性影响因素进行分析。针对瞬态直接电流控制策略分析得出了机车单输入单输出的传递函数模型，利用Bode图理论指出电流环控制参数、电压环控制参数、供电线路长度以及牵引网供电容量的变化对系统稳定性的影响规律，并利用系统主导极点理论求解出主要影响参数如电压环比例系数、直流侧支撑电容等参数的失稳临界值，为实际工程中参数设置提供理论参考。 最后针对上述稳定性分析结果，重点进行了低频振荡抑制措施的有效性分析。通过调整同时升弓整备的机车数量实现工程现场临时性的振荡抑制。调整变流器电压环参数、在变流器控制加入无源虚拟阻抗抑制策略以及加入低通滤波反馈阻尼补偿策略，从根源上提高系统抗干扰能力，进而提高耦合系统稳定性。基于时域仿真模型验证上述抑制方法的正确性与有效性，并对三种抑制方法的优越性进行比较，提出优化的抑制方案。 |
| 作者： | 庞可心 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王小君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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