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原文传递高速铁路牵引供电系统数字建模及仿真

论文题名：	高速铁路牵引供电系统数字建模及仿真
关键词：	高速列车;牵引供电;供电控制;计算机技术
摘要：	我国高速铁路正处于高速建设和快速发展阶段，牵引供电系统是高速铁路的重要子系统之一，其安全、可靠、高效地运行是高速铁路可靠性运行的重要保障。牵引供电系统的数字仿真是系统设计、科学研究的重要依据，具有重要的理论和应用价值。其数字化仿真中，有效的牵引网潮流计算和谐波分析方法是需要研究的重点问题，本论文重点对高速铁路牵引供电数字化仿真中的潮流计算、牵引网谐波传播规律等进行了研究。　　高速铁路采用自耦变压器(AT)供电方式，由于其结构复杂，对其仿真计算较为困难。基于AT等值电路，提出了牵引网潮流的改进算法。算法将列车作为恒功率模型，计及AT漏抗，利用牛顿迭代法和叠加原理对供电区间单列车和多列车运行进行求解。该算法能计算AT漏抗值对牵引网电气特性的影响。对供电区间单列车、多列车的运行工况下的列车电流、电压和牵引网电压分布进行仿真。仿真结果表明无论供电区间存在单列车、还是多列车运行，无论机车位置何处，迭代均能快速收敛，计算结果准确。　　高速列车运行必须保证一定的网压水平。针对AT供电方式，对用提高正馈线电压等级方法以提高列车受电电压的方案进行了分析讨论。正馈线电压等级分别为27.5kV和55kV时，对供电区间单列车、多列车运行时列车电压，供电系统电流分布与列车平均有效电压仿真。仿真结果表明：对供电区间任意位置单列车和多列车情况，提高正馈线电压等级后，降低了牵引网的电压损失，列车电压均提高。4列车时，列车电压平均升高4.29kV。分析表明提高正馈线电压的方案，可有效改善列车受电电压水平。　　高速列车采用交一直一交传动系统，低次谐波含量减少但频谱变宽，牵引网存在谐波放大和高次谐振的危险，需对此进行研究。本文利用多端口降阶模型模拟牵引网，计算了牵引网等效阻抗，分析了牵引网谐波传播特性。对不同牵引网长度、机车不同位置、牵引网不同位置处的谐波放大进行了仿真，仿真结果表明：牵引网谐振频率与机车位置无关，牵引网越长谐振频率越低，机车离变电所越远谐波放大倍数越大。　　建立牵引供电系统的模型库，能方便的运用到各种仿真分析中。利用matlab/simul-ink建立牵引供电系统元件库和机车模型，构建了牵引供电—机车仿真系统。仿真验证表明：所建系统具有较好的适用性和通用性。根据所建模型，仿真分析了高速机车的谐波特性，仿真结果表明：机车谐波水平随功率的增加而降低，随列车电压增加而增加；仿真分析了牵引网谐波放大和谐振规律，仿真结果验证了多端口理论分析的结论；讨论了谐波抑制措施，并仿真机车不同位置、牵引网不同长度时的谐波抑制效果，仿真结果表明所设置的谐波抑制装置具有良好的谐波抑制效果。
作者：	方雷
专业：	电力系统及其自动化
导师：	何正友
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文