单相组合式同相供电技术及工程应用方案研究

针对电气化铁路对电力系统负序的影响而自身不得不设置很多分相的问题,研究一种单相组合式同相供电技术方案,采用单相牵引变压器为基础,配以适量的同相补偿装置的方法,在牵引负荷较小时,能够实现由单相牵引负荷到三相电力系统的平衡变换;在牵引负荷较大时,在满足国标要求的前提下兼顾同相补偿装置的经济性。同时以工程设计案例的形式加以分析,结果表明:单相组合式同相供电技术在充分发挥同相供电自身技术优势的前提下,能够有效减少主变压器的安装容量,随着大功率电力电子元器件产品国产化后质量提升及造价逐年下降,其在提高电气化铁路运能方面的性价比将大幅提升。     

考虑功耗的同相补偿变流器可靠性优化分析

以5 MW同相补偿变流器为例,结合重载铁路牵引负荷实测数据,利用Bayerer模型和线性累积损伤理论评估不同运行方式下同相补偿变流器的可靠性,并计算了组合式同相供电系统的功率损耗。结果表明,在牵引负荷波动较小的情况下,增加同相补偿装置的出力可以有效降低同相补偿变流器的故障率,从而提高变流器的可靠性,但是系统的功耗会相应增加。     

单相组合式同相供电装置中性点电位漂移影响

通过分析同相补偿装置运行方式对中性点电位漂移的影响,提出了减弱单相组合式同相供电装置中性点电位漂移的建议。     

新型贯通同相供电系统建模与运行特性分析

针对既有牵引供电系统所存在的以负序为主的电能质量问题以及不利于高速、重载铁路发展的电分相问题和系统效率利用问题,研究依托大功率电力电子器件的新型贯通同相牵引供电系统拓扑结构,以牵引供电系统、同相补偿装置以及牵引负荷为研究对象,构建新型贯通同相牵引供电系统数学模型,计算系统潮流分布,优化同相补偿装置容量配置。实例分析表明,上述模型能够正确反映新型贯通同相供电系统的运行特性,为新型贯通同相供电系统的工程应用提供了数据支撑。     

贯通式同相供电方案优化设计

贯通式同相供电采用单相供电,变电所内采用的结构为牵引变压器+同相供电补偿装置,取消了牵引变电所出口处和牵引网上的电分相。贯通供电时,相邻变电所可以同时向牵引网内的机车供电。本文分析了牵引变电所近期和远期的可靠性,比较了备用度不同时牵引供电系统在可靠性方面的差异。进一步分析满足双边供电时,2个和3个变电所上分流系数和牵引网上的功率损耗变化情况,最后得出贯通式同相供电补偿装置的控制策略。     

用于同相供电系统的对称补偿技术

同相供电系统非常适用于高速和重载牵引，其实现的关键在于牵引变压器的接线方式和可调对称补偿技术，对于单相负载，通常采用Ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ电路实现平衡，本文讨论了Ｓｔｅｉｎｍｅｔｚ电路的改进，提出了平衡补偿电路的最优配置以及与其相适应的牵引变压器接线方式 。     

温州市域铁路S1线同相供电系统方案研究

温州市域铁路S1线采用公交化的运营模式,对列车速度的控制要求高,牵引负荷较大,列车自动过分相时运行安全得不到很好的保证。采用同相供电技术可以取消变电所出口处的电分相,并可较好地解决负序问题。本文以单相组合式同相供电系统为例,介绍了组合式同相供电系统的结构及原理,并基于相关牵引设计资料搭建单相组合式同相供电系统模型进行仿真分析,仿真结果表明该系统对负序有很好的治理效果。     

基于有源滤波器和阻抗匹配平衡变压器的同相牵引供电系统

提出了由一种阻抗匹配平衡变压器和平衡变换装置(BCD)构成的铁道牵引系统同相供电方案。平衡变换装置由两个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器两副边绕组的不平衡电流。无论牵引负载的性质及负荷的分布情况如何,经过变换之后,变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载。文中分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法。以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性。     

基于YN,3d-1变压器的同相AT牵引供电系统

提出了基于YN,3d-1变压器并结合两单相变流器和自耦变压器(AT)的供电方式。它实现了同相牵引供电,牵引变电所一次侧不再轮换,变电所单相供电,不用设置分相绝缘器;通过实时检测系统的综合补偿电流控制变流器,平衡三相,动态滤除无功和谐波电流。讨论了其补偿原理,给出了指令电流检测和变流器控制方法。分析和仿真证明,该同相供电系统是可行的。     

电气化铁道贯通同相供电变电所控制策略研究

针对现行换相式和同相牵引供电系统的特点,分析一种采用直接三相-单相交直交变换型贯通同相供电系统方案。该方案既能解决牵引供电系统电能质量问题,又能取消掉牵引网上的薄弱环节"电分相",有利于高速、重载机车实现全线贯通运行。针对贯通供电变电所控制方式,提出采用直接功率控制策略。该方法以瞬时无功理论为基础,控制三相侧和单相侧功率交换。仿真结果表明,在有功和无功指令突变的情况下,变流器能够进行快速跟踪指令,有良好的控制效果。     

基于混合补偿的同相牵引供电系统

为解决异相牵引供电方式存在的电能质量和电力机车过分相问题,将有源补偿和无源对称补偿技术相结合,提出基于平衡变压器接线方式的混合式同相牵引供电系统结构。文中给出混合式同相供电的统一补偿理论、无源补偿系统的无源元件参数计算方法、有源补偿的控制策略、无源和有源补偿的协调控制策略。最后,以采用YNvd接线方式的平衡变压器为例,采用MATLAB软件仿真验证该系统方案和控制策略的正确性。     

同相贯通牵引供电系统保护方案研究

针对电气化铁道,在同相牵引供电基础上给出了一种牵引网全线贯通的供电方式。对同相贯通牵引供电系统的整体结构作了简要的介绍。另外,在研究贯通供电方式的前提下,设计了一种适合同相贯通供电的保护配置方案。     

新型同相牵引供电系统设计与评估

为解决现有电气化铁道牵引供电系统存在的大最负序、谐波和无功及相邻供电区段需要用分相绝缘器分隔等问题,提出采用同相牵引供电系统并对牵引变压器和综合补偿装置等关键设备优化选型.利用数学模型对所选电气设备的工作特性进行分析,并结合我国电气化铁路实际需要,建立基于直接供电和AT供电方式的新型同相牵引供电系统.从技术性和经济性方面对新型同相牵引供电系统分析和评估的结果表明:新型同相牵引供电系统能够在改善电能质量和避免电分相的同时,还能够提高系统运行的效率和可靠性.     

基于对称补偿的同相供电系统研究

为提升牵引供电网的供电品质并取消变电所的电分相,文章提出一种基于对称补偿的新型同相供电系统。首先介绍了基于三端口四象限变流器的新型同相供电系统的拓扑结构及工作原理,然后针对系统实现负序治理、谐波和无功综合补偿等目标,提出基于单相系统dq变换的三端口四象限变流器协同控制策略;最后根据实测负荷数据在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,验证所提系统的可行性及有效性。     

基于树形双边供电的重载铁路贯通同相供电方案

结合重载铁路既有供电方式特点,提出一种适用于重载铁路牵引供电系统的贯通同相供电方案。介绍该贯通同相供电方案的3项关键技术,即:组合式同相供电技术、树形双边供电技术以及牵引网分段供电与状态测控技术,并对树形双边供电系统的均衡电流以及单线牵引网阻抗进行详细研究;以某既有重载铁路牵引供电系统改造工程为例,将该贯通同相供电方案应用于该线路牵引供电系统工程改造中;通过理论分析以及实测分析,分别从运行模式、均衡电流实测分析、牵引网分段测控技术的适应性等角度对该既有线路贯通同相供电改造方案可行性进行分析。研究结果表明:基于树形双边供电的贯通同相供电方案可行,且兼顾更好的系统性能以及技术优势。     

单相交流牵引供电系统关键技术现状及发展

介绍各国主要单相交流牵引供电制式,总结各国为了解决制约单相交流牵引供电系统发展的电分相问题所采取的多种过分相方式,为了解决电能质量问题所采取的各有侧重点的治理措施,对比国内外同相供电技术并指出国外技术中值得我国借鉴之处,最后基于已有关键技术并结合储能和新能源等背景描绘了"绿色"牵引供电系统,为单相交流牵引供电系统的发展提供新思路。     

基于有源滤波器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

2台YN,d接线变压器十字交叉构成的AT牵引供电系统,接线复杂,变压器容量利用率低,相邻供电区段必需用分相绝缘器分断,不利于高速铁路运行。由1台YN,d接线变压器加四桥臂有源滤波器构成的新型同相AT牵引供电系统,可以实现同相供电,取消分相绝缘器;可以节省变压器,原边中性点可方便接地;在有源滤波器的作用下,可以实现消除三相不平衡、动态滤除谐波和补偿无功,使变压器容量得到充分利用;由于采用了AT供电方式,因此可以获得综合经济性能优越的通信防护效果。仿真实验也证实了这一点。     

基于MMC的同相供电有源补偿器

针对电气化铁路存在的负序、谐波和无功的电能质量问题以及机车过分相问题,提出一种基于模块化多电平变换器MMC(Modular Multilevel Converter)的新型同相牵引供电系统。其较传统的同相供电系统优势在于:使用目前高铁普遍采用的结构简单的V/V变压器替代结构复杂的平衡变压器;APC采用三相换流器替代单相背靠背换流器,可节省一相换流器桥臂;三相换流器采用MMC结构,可省去降压隔离变压器。同时提出相应的控制策略用于补偿机车负载的负序、谐波和无功。仿真验证了新型同相牵引供电系统的正确性和有效性。     

我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题

在电力电子技术迅速发展与普及应用的背景下,本文借鉴德国模式,提出一种取电于公用电网而又相对独立的牵引供电系统。它能彻底解决电能质量问题,并完全取消电分相。结合现实,本文提出最小补偿容量的同相供电方案,建议研究三相接入电力系统的平衡接线变压器,一方面便于今后同相(无分相)改造,另一方面亦能与单相变电所实现同相供电。本文在对国内外现行AT供电模式的分析和借鉴的基础上,建议建立我国新的AT供电模式。     

同相牵引供电系统牵引变压器容量优化设计

同相供电系统容量的优化设计对减少系统成本、提高运行效率具有重要意义。提出了同相供电方式下的牵引变压器容量计算方法,并同异相供电方式的牵引变压器容量进行了对比。分析了同相供电方式在固定容量电费节省、取消电分相等方面的技术经济性优势。