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电力机车过分相铁磁谐振现象研究
| 论文题名： | 电力机车过分相铁磁谐振现象研究 |
| 关键词： | 电力机车;铁磁谐振;电压保护;锚段关节式电分相 |
| 摘要： | 电力机车（包括动车组）过锚段关节式电分相时，由于车顶电压互感器是一个非线性铁磁电感组件，在电路结构切换过程中，电磁暂态过程可能会激发铁磁谐振，电压互感器励磁电流急剧增大，对接触网电分相设备构成严重威胁。本文利用PSCAD/EMTDC建立了电力机车过分相电磁暂态仿真模型，结合车顶电压互感器励磁特性测试及CRH3A型动车组过分相铁磁谐振测试对电力机车过分相发生铁磁谐振现象原因进行分析，并提出了抑制措施。 通过对电力机车过分相铁磁谐振现象原理及车载断电自动过分相方式进行分析，建立电力机车过分相等效电路，依据等效电路得出机车进入电分相时中性区暂态电压数学表达式，从表达式可以看出电力机车进入电分相时电源相位角及电分相中性区等效对地电容等参数会对中性区暂态电压幅值产生影响。 对电压互感器进行励磁特性测试，实现在PSCAD/EMTDC仿真中对车顶电压互感器准确建模。仿真电力机车分别通过三种不同结构型式电分相铁磁谐振现象，将仿真结果进行对比分析后表明:当电源相位角在60°～90°和240°～270°范围内时中性区暂态电压幅值较大，最大幅值可达到69.75kV，容易激发车顶电压互感器在电分相中性区产生铁磁谐振现象。在相同电源相位角情况下，电分相跨数越长，中性区对地电容越大，电力机车进入电分相时中性区暂态电压越小，铁磁谐振现象越能得到抑制;由于实际等值阻抗、电容参数使谐振回路具有较大的阻尼因子，因此谐振回路未发生混沌现象;仿真得出的中性区铁磁谐振网压频谱主要为1/3工频(16.7Hz)谐波。 介绍了CRH3A型动车组在沪昆客运专线杭长段（南昌西(→)萍乡北区间）现场测试情况，给出了动车组通过锚段关节式电分相暂态过程中网压、网流正常工况和发生铁磁谐振的波形，实测铁磁谐振电压频谱中1/5工频(10Hz)谐波和1/3工频(16.7Hz)谐波都有所出现，并与理论分析计算结果以及PSCAD/EMTDC仿真结果进行比较，得出产生铁磁谐振现象的原因，证明了理论计算的准确性以及电力机车过分相仿真模型的有效性。 最后，提出抑制电力机车过分相铁磁谐振现象的技术对策:在车顶电压互感器或电分相中性区两端并联RC保护装置。设计了RC保护装置的相关参数，通过仿真验证抑制方案的有效性，并制作了RC保护装置实物。 |
| 作者： | 李浩然 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 吴命利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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