电铁同相供电系统方案研究

论文摘要

由于电气化铁路牵引供电系统结构的特殊性,导致电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功,以及相邻供电区段分相绝缘器引起的列车速度和牵引力损失等问题,严重制约了高速铁路的发展。本文将YNvd平衡变压器和Vv接线变压器与综合潮流控制器相结合,构建新型同相牵引供电系统。该系统基本能够消除三相不平衡,并使谐波含量尽可能得好,能够从根本上解决了铁道部门与电力部门的主要矛盾。取消电分相环节,顺应了客运高速化、货运重载化的时代趋势。本文研究的是电气化铁路同相供电系统的方案,针对电气化铁路的直接供电方式,根据不同的牵引变压器接线方式,采用不同结构的的潮流控制器,进而提出若干不同的同相供电系统方案,最终通过仿真验证改造方案的可行性。本文首先介绍了同相供电系统,之后介绍了基于不同牵引变压器的同相供电方案,并基于两种不同的系统方案进行了理论分析。同相供电系统的核心内容就是综合潮流控制器,本文对潮流控制器的控制原理以及控制方案进行了详细的叙述。分析了潮流控制器的功率关系,容量关系。针对潮流控制器的指令电流生成方法和控制策略分别进行了详细的研究。本文采用MATLAB／SIMULINK中的电力系统仿真元件库对所提出同相供电系统方案进行了建模与仿真。仿真结果验证了本文给出的同相供电系统结构、平衡补偿方案、综合补偿电流检测方法等是正确可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 交流电气化铁道供电系统概述
• 1.1.2 国内外高速铁路的现状以及存在的问题
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.2.1 同相供电技术研究的进展
• 1.2.2 同相供电技术研究的意义
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 同相牵引供电系统概述
• 2.1 现有牵引供电系统结构及特点
• 2.2 同相牵引供电系统结构
• 2.2.1 牵引主变压器的选择
• 2.2.2 基于YNvd接线变压器的同相供电系统结构
• 2.2.3 基于Vv接线变压器的系统结构
• 第3章 同相牵引供电系统方案及其原理分析
• 3.1 牵引变电所构建方案
• 3.1.1 基于YNvd平衡变压器的变电所构建方案
• 3.1.2 基于Vv接线变压器的变电所构建方案
• 3.2 基于YNvd平衡变压器的同相供电系统原理分析
• 3.2.1 背靠背单相变流器模型平衡变换原理
• 3.2.2 背靠背单相变流器模型功率分析
• 3.2.3 背靠背单相变流器模型理论计算容量
• 3.3 基于Vv接线变压器的同相供电系统原理分析
• 3.3.1 三相三桥臂变流器模型平衡变换原理
• 3.3.2 三相三桥臂变流器模型功率分析
• 3.3.3 三相三桥臂变流器模型理论计算容量
• 3.4 同相供电系统经济分析
• 3.4.1 同相供电系统直接经济收益
• 3.4.2 同相供电系统间接经济收益
• 第4章 综合潮流控制器的控制策略
• 4.1 指令电流的生成方法
• 4.1.1 基于瞬时无功功率的指令电流生成方法
• 4.1.2 基于有功电流分离法的指令电流生成方法
• 4.1.3 基于无锁相环的指令电流生成方法
• 4.2 潮流控制器的控制策略
• 4.2.1 基于三桥臂结构的潮流控制器控制策略
• 4.2.2 基于背靠背结构的潮流控制器控制策略
• 第5章 系统仿真
• 5.1 相关仿真参数确定
• 5.2 基于Vv接线变压器方案的系统仿真
• 5.2.1 仿真参数设定
• 5.2.2 仿真结果
• 5.3 基于YNvd平衡变压器方案的系统仿真
• 5.3.1 仿真参数设定
• 5.3.2 仿真结果
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践