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牵引供电系统静止无功发生器研究
| 论文题名： | 牵引供电系统静止无功发生器研究 |
| 关键词： | 电气化铁道;牵引供电系统;背靠背静止无功发生器;主电路拓扑;补偿策略;脉宽调制 |
| 摘要： | 针对电气化铁道牵引供电系统存在的负序、谐波、无功等电能质量问题，研究设计基于背靠背静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)的牵引供电系统对称补偿装置。该装置在两供电臂间传递有功功率，补偿牵引负荷产生的负序、无功和谐波；当结合平衡牵引变压器工作时，理论上可完全消除三相不平衡，是综合解决铁道牵引供电系统电能质量问题的有效方案。 本文首先基于背靠背SVG的数学模型，研究了对称补偿装置的控制方法和补偿原理，推导出补偿装置输入指令电流及整个系统功率关系；基于单相电压源型逆变器(Voltage Source Inverter，VSI)，结合牵引负荷特点及补偿目标，设计出两电平四重化和三电平两重化的补偿装置主电路拓扑结构，并对两者的电气参数进行了计算。 重点研究了SVG控制的三个层次：根据牵引负载选择补偿模式(只补偿负序或负序、无功、谐波同时补偿)；对SVG进行直接电流控制，需要实时检测出基波无功电流、谐波电流并将直流侧电容电压波动控制在允许范围内；利用三角波调制法对底层变流器进行控制，其中两电平方案采用单极性倍频SPWM调制方法，三电平方案采用载波反相层叠PWM调制方法。 以牵引变电所实测负荷数据为输入负荷，在MATLAB/Simulink下对两种补偿方案进行建模仿真，根据仿真结果对系统功率因数、110kV侧三相电压不平衡度、注入110kV侧系统的三相谐波电流等电能质量指标进行考核，验证了两种补偿方案的正确性和可行性。 最后，结合牵引供电系统模拟实验平台确定出基于SVG的补偿系统实现方案。选用TMS320F28335芯片作为控制器核心，基于LabVIEW软件设计显示平台。硬件方面，设计出模拟信号接入电路和功率模块的驱动和保护电路；软件方面，完成SVG控制器的采样、软件锁相环、无功谐波电流检测、抗积分饱和PID控制器、PWM调制、上位机显示等程序模块的编写，并通过调试检测各模块可正确运行。 |
| 作者： | 刘玲 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 解绍锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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