摘要: |
当前牵引供电系统均采用异相供电技术,各供电区段需要用分相绝缘器分隔,电力机车在运行中会出现停电过分相区和带电闯分相区的情况,严重影响了电气化铁路高速、重载的发展,而且电气化铁道的牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功。这就要求对当前的牵引供电系统进行改造或设计新型的同相牵引供电系统。本研究是在基于电力电子技术广泛发展的前提下,希望通过设计一套新型的同相牵引供电系统来解决目前存在的问题,同时又能够尽量减少对电力系统的电力污染。新型同相牵引供电系统主要包括脉冲整流、直流贮能、交流逆变,并网运行等几大部分。
作为新型同相牵引供电技术重要环节整流部分,PWM脉冲整流器将三相交流电变成直流电,同时使系统电压由66kV变为96kV,本文设计出整流电路的主电路,驱动电路,控制电路以及保护电路,且根据要求选择合理的电力电子器件。
本系统的直流贮能部分,顾名思义就是储存电能,包括系统向这部分释放的电能,还包括这部分向负载端释放电能,同时能起到祛除多重谐波的作用,本课题给出了采用普通电力电容器和高容量电力电容器两种方案,均能实现直流环节的能量贮存和传输功能。
本课题的另一核心交流逆变部分把系统的直流电换成25kV单相交流电,向接触网供电,实现同相牵引供电。本课题设计一台直流96kV至交流27.5kV(50Hz)的SPWM逆变器,包括串联均压电路的设计,过电压,过电流保护电路的设计,控制电路的设计以及合理开关器件参数的选择;最后针对同相牵引变电所的并网运行也做了简单设计,对两台同型号逆变器的并列运行并提出控制策略。
在全文的最后给出了仿真的结果,验证了该设计系统的正确性。
该课题既解决了分相的问题,实现了全线贯通同相供电,与实现高速,重载电力牵引相适应;又解决了牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功的困扰。
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