电气化铁道牵引网基波与谐波模型研究

论文摘要

电气化铁道牵引网在网络拓扑结构、电气元件上具有特殊性,开展数学模型和电气参数研究对掌握其电气性能具有重要意义。本文主要介绍了电气化铁道牵引网基波与谐波的模型建立与电气参数计算。借用电力系统中的成熟计算方法,并结合牵引网的拓扑结构和导线的特殊性,阐述了多导体传输线的串联阻抗和并联导纳矩阵的计算方法,给出了计算实例。各种供电方式的牵引网都可等效成多导体传输线的供电网络,网络上的各种电气参数均可视为串联元件和并联元件。牵引网的均匀多导体传输线采用等值П型电路,对其它各种串联与并联元件也分别建模。用C#语言编制了牵引网模型仿真计算软件,实现了谐波在牵引网中的分布计算。为计算程序设计了良好的人机界面,通过界面可以完成牵引网的参数输入与外部数据读取,计算结果再用.csv格式输出。其中,详细介绍了LU三角算法。最后,结合京哈线蓟县南牵引变电所供电区段高次谐波谐振测试,分析了牵引网参数对高次谐波谐振的影响,说明了谐振的原因并给出了治理措施。利用程序进行了仿真计算,验证了程序的可用性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 牵引网数学建模
• 2.1 牵引网供电方式
• 2.1.1 带负馈线的直接供电方式（T-R-NF方式）
• 2.1.2 自耦变压器供电方式（AT方式）
• 2.2 基于多导体传输线的链式网络
• 2.2.1 网络模型
• 2.2.2 节点导纳矩阵
• 2.2.3 节点电压方程
• 2.3 串联元件
• 2.3.1 平行多导体均匀传输线
• 2.3.2 串联阻抗元件
• 2.4 并联元件
• 2.4.1 横向连接
• 2.4.2 自耦变压器
• 2.4.3 并联阻抗元件
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于多导体传输线模型的牵引网电气参数
• 3.1 牵引网悬挂导线
• 3.2 多导线线路的导纳
• 3.2.1 电位系数矩阵、电容系数矩阵与导纳矩阵
• 3.2.2 消去架空地线后的线路电容
• 3.2.3 合并导线后的线路电容
• 3.3 多导线线路的阻抗
• 3.3.1 多相导线的阻抗参数矩阵
• 3.3.2 消去架空地线后的线路阻抗
• 3.2.3 合并导线后的线路阻抗
• 3.4 牵引网的多导体传输线模型
• 3.4.1 导线的内阻抗
• 3.4.2 大地回路的内阻抗与互阻抗
• 3.4.3 内阻抗计算特殊问题
• 3.5 算例
• 3.6 本章小结
• 第四章 牵引网模型的软件设计与仿真算法
• 4.1 软件结构
• 4.2 C#语言简介
• 4.3 程序的文件组成、功能及界面
• 4.4 程序流程
• 4.5 LU三角算法
• 4.6 本章小结
• 第五章 应用举例
• 5.1 测试概况
• 5.1.1 测试方案
• 5.1.2 测试仪器
• 5.1.3 测试软件
• 5.1.4 测试误差
• 5.2 变电所测试
• 5.2.1 蓟县南牵引变电所测试
• 5.2.2 燕郊分区所测试
• 5.2.3 测试结果
• 5.3 机车测试
• 5.3.1 CRH2动车组测试
• 5.3.2 测试结果
• 5.4 简化电路分析
• 5.4.1 谐振频率的定性分析
• 5.4.2 谐振时的电流放大倍数
• 5.5 仿真分析
• 5.5.1 仿真参数与等值网络
• 5.5.2 仿真结果
• 5.6 谐波抑制
• 5.6.1 抑制方案
• 5.6.2 抑制效果仿真
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集