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高速铁路牵引供电系统建模及高次谐波谐振抑制策略研究
| 论文题名： | 高速铁路牵引供电系统建模及高次谐波谐振抑制策略研究 |
| 关键词： | 高速铁路;牵引供电系统;高次谐波谐振;高通滤波器;谐波抑制 |
| 摘要： | 基于对电气化铁路的高速、高效、重载和安全的需要，国内铁路大量投入交直交型动车组。高速负荷与普速负荷在谐波传输特性上并不相同。虽然高速负荷功率因数高、谐波畸变率相对较小，但是由于高速负荷普遍采用的PWM脉宽调制技术和该动车组自身的特点，使其向牵引供电系统中注入的谐波分布范围将变大，高频次的谐波含量剧增。 当牵引网上的分布电容与电感被高次谐波作用时，可能会造成高次谐波谐振问题。高次谐振引起的牵引网电压畸变又会进一步导致高速负荷的谐波电流增大从而加剧电气设备的损坏，对铁路系统的安全稳定运行产生威胁。因此需要对高速铁路牵引供电系统的高次谐波谐振机理及抑制策略进行深入研究。 本文以高速铁路牵引供电系统谐波建模为基础，以某高速铁路供电臂为研究对象。利用阻抗分析法和模态分析法，提出动车组间因谐波交互而存在的高次谐波谐振问题，并采用高通滤波器进行高次谐波抑制。首先在现有研究的基础上，重点对牵引网阻抗及导纳的归算和降阶做了相关推导，并建立AT牵引供电系统等效模型；其次，由于目前在高速铁路牵引供电系统中，多研究单一谐波源下的高次谐波谐振特性，并未考虑高频次的谐波还可能与邻近动车组产生谐波交互从而引发谐波放大甚至谐振的现象，因此本文对动车组间的高次谐波传输机理进行了分析；再次，由于高通滤波器在牵引网上的接入位置不同时所达到的滤波效果并不相似，因此本文研究了其接入位置对高次谐波的最优抑制方案；最后通过PLECS软件搭建牵引供电系统、RT-Box模拟真实机车负荷功率，搭建半实物仿真平台对上述理论进行验证。 结果表明，本文进一步研究了高速铁路牵引供电系统的高次谐波传输特性及抑制方案。明确了动车组间存在的谐波交互可能会导致高次谐波谐振现象、提出了高通滤波器的最佳接入位置方案。为解决高速铁路高次谐波相关问题提供理论依据，有着广泛的应用前景和一定的现实指导作用。 |
| 作者： | 张天毓 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 王果;刘斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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