论文摘要
220kV直供式牵引供电系统具有供电可靠性高、系统短路容量大、电压稳定、接触网电分相数目少、安全性高等优点,是国家电气化铁路的重要发展方向。但是电力机车是波动性大的大功率单相整流负荷,由此产生的谐波污染、功率因数低、负序等问题,严重制约铁路的发展和电网普通用户的用电质量,不利于社会经济的发展。传统的一些改善牵引供电系统电能质量的措施,虽然对谐波治理、无功补偿起了一定的效果,但是各种改善措施也有其相应的弊端,因此需要不断的努力来探求更好地改善牵引供电系统电能质量的方案。本文正是基于此目的。首先,对牵引供电系统和电力机车进行了分析。本文大概介绍了牵引供电系统的原理和组成,在此基础上,详细介绍了220kV直供式牵引供电系统,并分析了其供电特点以及存在的不足之处。结合电力机车的运行原理,分析了牵引供电系统主要电能质量问题的产生原因、危害和预防治理措施。其次,在有源滤波器改善电能质量技术的基础上,提出新的方案以改善牵引供电系统电能质量。有源滤波理论提出时间较短,很多应用并不成熟,但是通过其基本工作原理和电路拓扑结构及控制方式可以看出,随着电力电子技术的不断进步,其应用前景十分光明。因此本文结合现有的有源滤波理论知识和应用手段,提出一种新型的电能质量改善技术方案,并对其电路设计和控制方法进行了详细的介绍。最后,通过MATLAB软件中电力系统仿真模块,建立系统模型,并进行仿真分析。仿真分析采用对比方式,将牵引供电系统模型中只含电力机车模型的参数同加装滤波、无功补偿装置时的动态补偿参数进行对比,从中可以看出电能质量明显得到改善,从而证明所提方案的可行性。牵引供电系统电能质量的改善,有利于牵引供电系统和电力系统的安全、稳定、经济运行,具有重要的意义。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题提出的背景1.2 课题的意义1.3 课题研究方法及预期目标本章小结第二章 220kV 直供式牵引供电系统2.1 牵引供电系统2.1.1 牵引供电系统的电流制2.1.2 牵引变电所的分类2.1.3 牵引供电系统供电方式2.1.4 牵引供电系统特点2.2 220kV 直供式牵引供电系统2.2.1 220kV 直供式牵引供电系统简介2.2.2 220kV 直供式牵引变电所2.2.3 220kV 直供式牵引供电系统存在的不足本章小结第三章 牵引供电系统电能质量问题3.1 电力机车负荷分析3.1.1 原理概述3.1.2 运行调速分析3.2 谐波电流3.2.1 谐波电流产生的原因3.2.2 谐波电流的危害和改善措施3.3 功率因数3.3.1 电力机车的功率因数3.3.2 功率因数低的危害和提高措施3.4 负序电流3.4.1 对称分量法3.4.2 单相负荷在电力系统中引起的负序电流3.4.3 负序电流的危害和改善措施本章小结第四章 有源电力滤波器改善电能质量技术4.1 有源电力滤波器的发展现状4.2 有源电力滤波器的基本原理4.2.1 并联型有源电力滤波器及其特性4.2.2 串联型有源电力滤波器及其特性4.3 有源电力滤波器的主电路拓扑结构4.3.1 电压型脉宽调制变流器的拓扑结构4.3.2 电流型脉宽调制变流器的拓扑结构4.3.3 多重化的主电路拓扑结构4.4 有源电力滤波器的控制系统4.4.1 三相电路谐波和无功电流实时检测方法4.4.2 有源电力滤波器的指令电流运算电路4.4.3 有源电力滤波器的电流跟踪控制电路4.4.4 有源电力滤波器的PWM 信号驱动电路4.5 有源电力滤波器的控制方式4.5.1 负载电流控制方式4.5.2 电源电流控制方式4.5.3 综合控制方式本章小结第五章 统一电能质量调节器改善牵引供电系统电能质量5.1 国内外改善牵引供电系统电能质量的主要方法5.1.1 无源电力滤波器与电容器补偿法5.1.2 有源电力滤波器与静止无功补偿器补偿法5.1.3 混合有源电力滤波器补偿方法5.2 统一电能质量调节器改善牵引供电系统电能质量5.3 统一电能质量调节器的电路设计5.3.1 无源电力滤波器组的电路设计5.3.2 线性电抗器的电路设计5.3.3 统一电能质量调节器主电路的设计5.4 统一电能质量调节器的控制系统5.4.1 无源电力滤波器组和线性电抗器的控制方法5.4.2 统一电能质量调节器指令电流运算电路控制方法5.4.3 统一电能质量调节器的控制方式5.5 控制系统的实现本章小结第六章 统一电能质量调节器改善技术仿真分析6.1 MATLAB 软件简介6.2 系统建模和仿真分析6.2.1 电力机车负荷仿真分析6.2.2 无源滤波、无功补偿装置仿真分析6.2.3 统一电能质量调节器仿真分析本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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220kV直供式牵引供电系统电能质量改善技术的研究
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