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Vv牵引供电系统电能质量综合治理技术研究
| 论文题名： | Vv牵引供电系统电能质量综合治理技术研究 |
| 关键词： | 电气化铁路;牵引供电系统;电能质量;调制方式;PI控制器;幅相控制 |
| 摘要： | 受正向高速化发展的电气化铁路的影响，周边电网电能质量问题日益突出，这会对居民用电、工厂生产等造成效率和安全问题。因此治理电力牵引的电力污染问题是当今一重要课题。本文对治理电铁电能质量负序、无功、谐波的各种方法和原理进行了介绍分析，并以铁路功率调节器（RPC）为主要研究对象。具体内容如下： 首先简述了铁路电力牵引基本结构，叙述目前牵引系统电力污染状况，分析交-直型及交-直-交型机车的电能质量，详述牵引系统中Vv联结变压器等几种变压器，比较了国内外不同的几种治理措施，如改进电网、加装铁路功率调节器（RPC）等。 然后，本文的研究重点在Vv变压器下的铁路功率调节器，对其原理、特点、应用方法进行了分析研究，包含推导Vv变电气特征公式；从向量图分析RPC治理无功、负序的原理，建立完全补偿模型和不完全补偿时量化补偿程度的数学模型；分析治理负序、无功和谐波有源与无源混合方案；阐述无源LC滤波器的一般设计思路，并以一PQMS工程样机展示了RPC的实际应用效果。 接着，介绍VSC的调制方式进行后，提出基于多绕组变压器耦合多重化RPC的载波移相调制(CPS-SPWM)，展示了其能效于多倍开关频率及多电平变流器的特点，并用以双边傅里叶变换为基础的含贝塞尔函数的数学公式进行了SPWM及CPS-SPWM谐波描述，分析了CPS-SPWM较于SPWM能抑制大量谐波的原理，且进行了仿真验证。对RPC幅相控制策略的功率变化规律进行数学分析，其中考虑了VSC交流侧电抗及内阻，建立设备收发有功、无功与SPWM调制波参数的严谨数学关系式，揭示幅相控制下功率随参数变化规律及有功、无功耦合状况。分析介绍几种常见的控制后，建立基于PI控制器的幅相控制下的全RPC系统仿真模型，模型包含实时基于对负荷测量的补偿功率给定值计算、RPC有功无功PI控制环、BTBC直流电容恒定控制环。本文的作者发现RPC补偿效果未达到负序、无功的完全治理，于是对Vv-RPC治理电能质量的误差做了定性分析，也对传统补偿策略的不完美之处进行了剖析，提出传统控制方式存在一些缺陷，并为解决提出了基于幅相控制改进方案，设计了一种RPC两相对称的控制方式，且引入电网侧电能质量作补偿微调。 最后，提出基于RPC的Vv-RPQMS原理样机，进行了BTBC串联电抗器、直流电容器等参数设计，搭建simulink模型进行全系统仿真。仿真验证了本文所述的CPS-SPWM调制、PI控制器及幅相控制等各种用于RPC的控制技术的可行性，证实了Vv-RPQMS装置的有效性，也验证了所提出的对称的、引入电网侧信息的新控制方法对更进一步改善电能质量中负序、无功问题的有效性。 |
| 作者： | 吴肇恒 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 罗隆福;周冠东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2019 |
| 正文语种： | 中文 |
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