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高速铁路牵引供电系统高次谐波谐振仿真研究
| 论文题名： | 高速铁路牵引供电系统高次谐波谐振仿真研究 |
| 关键词： | 高速铁路;牵引供电系统;电流放大;谐波谐振;状态变量法;仿真模型 |
| 摘要： | 随着交直交动车组在电气化铁道中的大量采用，使得牵引供电系统中的谐波特性发生变化，除了含有低频带的3、5、7等次谐波外，在高频带还出现了大量的高次谐波。尽管这些高频带谐波含有率不高，但其却大大增加了系统发生谐波谐振的可能性。当系统发生谐波谐振时，会形成较大的过电压和过电流，危害牵引变电所和电力机车等的绝缘设备，影响系统安全运行。由于系统谐振导致牵引变电所及分区所谐波电流严重放大，致使母线电压升高，造成事故的案例已有发生。 牵引网为单相多导体电力输电线，在工频情况下，可以忽略线路的阻抗频率特性，但当系统中含有的高次谐波时，这种特性必须加以考虑。对于牵引网的阻抗频率特性及其导致的谐波电流放大现象，以及如何抑制谐波电流放大的影响，目前还没有被全面系统的分析研究。在牵引供电系统仿真方面，目前的仿真模型存在需要改进和完善的地方。针对这些问题，本文在以下方面做了尝试。 为了说明电力输电线路的阻抗频率特性，在对线路进行合理等效的基础上，利用状态变量法获得电力输电线路的阻抗频率特性。该阻抗频率特性表明，当系统谐波频率含量丰富时，输电线路的谐波谐振发生的可能性大大增加，此时必须考虑输电线路的阻抗频率特性。 采用多导体传输线等效降阶方法获得牵引网单位长阻抗和导纳，利用输电线行波理论，建立牵引网分布参数模型。基于该模型对不同牵引网长度以及不同牵引网位置处的谐波电流放大情况进行了详细分析。为了说明谐波电流放大在实际系统中的影响，以CRH2动车组在牵引工况下的网侧谐波电流特性为基础，对发生谐波电流放大后对牵引变电所馈线电流的影响程度进行了分析。最后对抑制谐波电流放大的措施进行了分析和比较，分别对2阶阻尼滤波装置以及串联调谐滤波装置的抑制效果及其合理性进行了讨论。 为了提供一个仿真验证平台，利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对牵引供电系统进行了建模，对牵引网的电气特性以及网压水平进行了仿真分析。最后基于该仿真模型对谐波电流放大现象以及抑制方法的抑制效果进行了仿真比较，证明了抑制方法的合理性。 |
| 作者： | 王奇 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 刘志刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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