一种适用于AT供电方式的新型平衡接线方案的研究

摘要

我国高速铁路牵引供电系统主要采用AT供电方式，以适应高速、大功率机车的运行需要。由于电气化铁路的特点，牵引变压器采用不平衡接线将会向电网反送大量负序电流。牵引变压器采用平衡接线可以在一定程度上减少负序电流的产生，降低负序电流对电力系统的危害。
　　本文研究了一种适用于高速铁路AT供电方式的新型平衡接线方案。在新型平衡接线方案中，牵引主变压器完成电压变换，馈线自耦变压器结构完成三相变两相平衡变换。此种方案结合了AT供电方式和平衡变压器的特点，非常适用于高速铁路AT牵引供电系统。
　　在理想变压器模型下分析了新型平衡接线结构的电压电流关系，证明了新型平衡接线结构的平衡变换能力。讨论了新型平衡接线结构的阻抗平衡条件，主要是匹配阻抗对平衡关系的影响。利用多绕组变压器理论对匹配阻抗进行了计算。在新型平衡接线方案的基础上提出了一种改进型方案，并进行了简要介绍。对新型平衡接线方案的优缺点进行了简要概括。
　　通过对新型平衡接线结构的理论分析建立了其数学模型，包括基本方程组、相坐标下的节点导纳矩阵和一、二次侧电气量之间的关系。分析了新型平衡接线方案的运行情况，对平衡条件进行了补充。在分析结果的基础上对相坐标下的节点导纳矩阵进行了修正。
　　在MATLAB/simulink软件下建立了新型平衡接线结构的仿真模型，仿真结果验证了新型平衡接线方案能够实现平衡变换。对新型平衡接线方案的零序电流仿真结果说明其无零序电流。不对称运行仿真结果表明新型平衡接线方案在负载不对称时对牵引网电压影响较小。对新型平衡接线方案的短路故障电流进行了仿真，并对仿真结果进行了简要分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外牵引供电系统应用现状

1．2．2 国内外平衡变压器接线方法分析

1．3 本论文的主要内容

第二章 平衡变压器原理介绍

2．1 Scott接线变压器简介

2．2 LeBlanc接线变压器简介

2．3 WoodBridge接线变压器简介

2．4 阻抗匹配平衡变压器简介

2．5 YNvd平衡变压器简介

2．6 本章小结

第三章 新型平衡接线方案原理

3．1 新型平衡接线方案介绍

3．2 新型平衡接线方案的平衡原理

2．3．1 馈线自耦变压器一二次侧电压向量的关系

2．3．2 馈线自耦变压器一二次侧电流向量的关系

3．3 新型平衡接线方案的阻抗平衡关系

3．4 关于匹配阻抗的讨论

3．5 新型平衡接线方案的改进型方案简介

3．6 新型平衡接线方案的优缺点分析

3．7 本章小结

第四章 新型平衡接线方案的运行分析

4．1 新型平衡接线方案的数学模型

4．1．1 基本方程组

4．1．2 三相侧与两相侧电压电流关系

4．1．3 相坐标下的节点导纳矩阵

4．2 新型平衡接线方案对称运行分析

4．2．1 机车位于牵引网远端

4．2．2 机车位于牵引网近端

4．2．3 相坐标下节点导纳矩阵的修正

4．3 新型平衡接线方案不对称运行分析

4．3．1 负序电流计算

4．3．2 新型平衡接线结构抑制负序电流的方法

4．4 本章小结

第五章 新型平衡接线方案的MATLAB建模仿真

5．1 MATLAB／Simulink软件简介

5．2 新型平衡接线结构的仿真分析

5．2．1 模型参数设置与计算

5．2．2 新型平衡接线结构对称运行的仿真

5．2．3 新型平衡接线结构的零序电流仿真

5．2．4 新型平衡接线结构的不对称运行仿真

5．2．5 新型平衡接线结构短路故障电流仿真

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果