电力牵引系统电能质量综合补偿方法的研究

摘要

铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施，在我国现代综合交通运输体系中扮演着重要角色，在国家经济社会发展中占据重要地位。电气化铁路作为铁路运输的主要方面，近年来得到了飞速的发展，同时其所使用的电力牵引系统作为电力系统的特殊用户，给电力系统带来的影响不容忽视。
　　本文首先通过对电力牵引系统各部分的工作原理和负荷特性的全面分析，结合现行国家标准和电力牵引系统的电能质量监测数据，得出电力牵引系统对电网的影响集中在谐波、功率因数降低以及不平衡问题等方面的结论，并分析了其相关特点。在此基础上，结合我国现有的电力牵引系统电能质量补偿方法，分析了TCR-FC型单相SVC的工作原理和控制策略，并建立电磁暂态仿真软件PSCAD模型，通过仿真来验证其电能质量治理效果。提出了在现有单相SVC基础上并联APF的补偿方法，对现有电能质量补偿方法进行改进，得到了更好的治理效果，并通过PSCAD建模进行了仿真验证。
　　最后，针对电气化铁路集中的地区，提出对电力牵引系统进行集中治理的三相SVG综合补偿方法。该方法应用瞬时无功功率理论，对系统中的不平衡量和谐波进行检测，并利用PID控制的PWM产生所需的开关信号。利用PSCAD对该系统进行建模仿真，并结合山西某牵引站的实际电流监测数据，验证了该补偿方法整体电路结构、电流检测方法、控制策略选择及参数计算方法的正确性和可行性。通过该方法，可以使电力牵引系统的无功功率、谐波及三相不平衡问题得到综合治理。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 国内外电力牵引系统综合补偿的研究现状

1．2．2 国内电力牵引系统电能质量治理方法

1．3 本课题的主要研究内容

第2章 电力牵引系统对电网电能质量的影响分析

2．1 电力牵引系统的负荷特性

2．1．1 牵引变压器对电网电能质量的影响分析

2．1．2 牵引供电方式对电网电能质量的影响分析

2．1．3 电力机车对电网电能质量的影响分析

2．2 电力牵引系统的电能质量国家标准及监测结果

2．2．1 电能质量国家标准

2．2．2 电力牵引系统电能质量监测结果

2．3 本章小结

第3章 应用于电力牵引系统的单相SVC建模及改进

3．1 单相SVC建模及治理效果分析

3．1．1 TCR-FC型SVC工作原理

3．1．2 单相SVC控制策略

3．1．3 SVC容量确定原则和方法

3．1．4 电力牵引系统单相SVC的PSCAD建模及治理效果分析

3．2 单相APF和SVC联合改善电能质量

3．2．1 APF基本原理

3．2．2 APF控制策略

3．2．3 单相APF和SVC联合改善电能质量

3．2．4 单相APF和SVC综合补偿方法建模仿真及治理效果分析

3．3 本章小结

第4章 电力牵引系统采用SVG实现综合补偿的研究

4．1 SVG工作原理及特点

4．1．1 电压源型SVG主电路结构

4．1．2 基于瞬时无功功率理论的电网谐波无功检测方法

4．1．3 电流跟踪控制方法

4．1．4 SVG容量及参数的确定原则和方法

4．2 电力牵引系统SVG综合补偿装置建模仿真及治理效果分析

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢