牵引变压器负序分析及补偿

分析了不同联结形式的牵引变压器在不同负荷条件下的负序电流特性;指出在同时具有牵引负荷和回馈负荷的工况下,三相电流不对称程度的严重性;介绍了采用铁路静止电能调节器（RPC）对负序、无功、谐波等电能质量问题进行综合治理的基本原理;重点讨论了利用RPC消除三相-两相牵引变压器负序电流所需的装置容量问题,为RPC的工程应用提供指导。     

变压器的节电分析

本从工作实际出发，分析了符合并列运行条件的两台相同容量的变压器的节电运行方式，从而可以根据负载变化情况，调速变压器运行方式，降低变压器的电能损耗，节约能源。     

基于Lyapunov函数的MMC-RPC非线性控制策略

为综合治理牵引供电系统中的电能质量问题,以功率补偿向量图为基础,分析V/v牵引变压器左右两侧供电区间的功率关系,选取模块化多电平的铁路功率调节器(MMC-RPC)为研究对象,通过有功功率平衡、无功功率补偿和谐波功率反向注入等方式综合治理牵引供电系统中的负序、谐波等电能质量问题。在整个MMC-RPC控制系统中,为提高系统正常工作时内外部扰动下的鲁棒性,通过Lyapunov函数的非线性控制方法对MMC-RPC进行控制,外环采用定功率和定电压的控制策略,内环则采用基于Lyapunov函数的非线性控制策略;内环从稳定性角度出发,选取最优控制参数,保证供电臂上的线路参数在发生摄动或者负载切换时,系统仍能稳定可靠运行。在MATLAB/Simulink中搭建MMC-RPC仿真系统,模拟牵引网负载突变和线路参数摄动时,控制系统的动态调节和抗扰动能力,与传统双闭环PI控制策略效果相比,展现了该控制策略的可行性和有效性。     

基于单周期控制的统一电能质量调节器的设计

基于统一电能质量调节器（UPQC）对电能质量进行补偿时的同步性问题和控制的复杂性两个方面的考虑,在对UPQC拓扑结构与工作原理分析的基础上,提出了基于单周期控制的统一电能质量调节器控制策略,完成对UPQC中的DVR和APF两部分的同步控制,拓扑结构简单、易于实现。在理论分析的基础上,应用Simulink对单周期控制的统一电能质量系统进行了建模和仿真,仿真结果表明,该方法能在一个开关周期内消除稳态误差,证明了该拓扑的实用性和控制方法的有效性。     

SVG在地铁供电系统中的应用

为提高地铁供电系统功率因数及电能质量,减小无功和谐波等问题对系统及负载的影响,根据实际情况,可采用不同的无功补偿方式,以提高功率因数,实现节能降耗,确保系统稳定性。通过应用实例得出,SVG(静止无功补偿装置)对提高供电系统功率因数及电能质量效果显著。     

京沪线南翔牵引变电所有源无源混合补偿方案

介绍了采用低压侧两相式有源与无源混合补偿方案，可以有效降低补偿装置的补偿容量，减小补偿装置的体积，并将该方案实际应用于工程实践，仿真结果验证了补偿方案的正确性与有效性，该装置已投入运行，为新补偿方案在国内推广应用奠定了基础。     

基于三态滞环控制的电气化铁路电能质量治理装置

针对电气化铁路造成的电网无功、负序、谐波等电能质量问题,提出一种基于三态滞环调制方法的电能质量治理装置。文章基于平衡牵引变压器,通过对该调节器的基本结构和补偿原理的详细分析,提出装置的系统控制策略和三态滞环电流调制方法。PSCAD/EMTDC仿真和样机试验结果表明:三态滞环调制方法具有响应速度快、等效开关频率高、电流脉动小等优势,调节器能很好地解决牵引变电所电能质量问题。     

基于列车运行图的高速铁路动态牵引负荷建模方法

在分析动车组运行中的受力、基本运行工况和牵引控制策略的基础上,考虑功率因数在动车组牵引、惰行和制动3种运行工况下的动态特性和谐波间交互影响,建立由动态有功功率计算模型、动态无功功率计算模型和谐波耦合诺顿等效计算模型组成的单列动车组动态负荷计算模型,再结合列车运行图、线路资料中可提供的信息,给出整条高速铁路的动态牵引负荷建模方法。采用该计算方法对某高速铁路牵引供电系统的动态电能质量以及系统负荷进行评估,并校核了牵引变压器的容量。结果表明:与采用固定功率因数和非耦合谐波诺顿等效模型相比,该计算方法具有更高的精度,可为高速铁路牵引供电系统的动态电能质量评估提供准确的动车组数量、动车组位置、视在功率、谐波输出含量等实时负荷信息,可准确评估整条高速铁路有功功率、无功功率的分布以及不同供电方式下牵引变压器容量的利用情况,为制定分布式无功补偿方案、再生制动能量利用方案提供科学依据。     

动态无功补偿装置在牵引变电所的应用

对于运量较小、列车对数较少的单线电气化铁道,在无功"返送正计"计量方式下,采用固定并联电容补偿往往难以满足变电所功率因数指标要求,甚至出现负面影响.动态无功补偿装置能够根据供电臂牵引负荷变化动态提供系统所需的无功补偿容量.牵引变电所动态无功补偿的设计内容主要包含2个方面:SVC最大无功补偿量的确定和滤波器支路的设计.给出了SVC最大无功补偿量的计算公式.从工程设计角度,对一些著名电力公司的无功总容量分配算法进行了讨论,根据牵引负荷中各次谐波含量的特点,推荐采用BBC公司的无功补偿容量分配算法.     

高铁再生制动工况下公用电网负序电流优化

为解决高速列车再生制动工况下产生的巨大能量造成公用电网负序电流急剧增加的问题,提出采用基于超级电容储能的铁路功率调节器(SC-RPC)补偿装置。通过分析SC-RPC的电气模型,构建再生制动工况下基于SC-RPC的公用电网最小负序电流数学模型,采用改进粒子群算法求解模型,提出相应的控制策略,并进行仿真验证。结果表明:采用SC-RPC,能够有效抑制因再生制动产生的负序电流,并且在大幅降低负序电流的同时使功率因数大于0.9,满足国家标准规定的电能质量要求,验证了再生制动工况下采用SC-PRC抑制公用电网负序电流的有效性。     

铁路数据中心电能质量模拟案例设计研究

依据电能质量相关标准要求,提出对铁路系统数据中心工程电能质量指标的预计准则和方法;通过对模拟案例的特性分析计算,分析在非正弦电路中谐波电流对功率因数的影响,得出无功补偿容量和谐波抑制容量需求.     

基于大容量SVC的SCOTT变压器电能质量治理方案及应用

针对斯科特变压器由于运量增大、主变压器的两相工况差异大而造成的电压波动大、功率因数低、谐波和负序电流大的问题,提出在变压器55 kV侧接1个大容量晶闸管控制电抗器支路和3个固定电容补偿支路,其中晶闸管控制电抗器支路和2个固定电容补偿支路安装于重载臂,而另一个固定电容补偿支路安装于轻载臂。结合其拓扑结构,提出以负序电流最小为目标的多约束无功功率优化控制数学模型,并对其控制过程进行详细分析。实际应用表明:该装置解决了重载臂的电能质量问题,使电压跌落从30%减少到11%,功率因数由0.76提高到0.98;并显著减少高压侧的负序电流,提高了变压器的效率和利用率。     

基于平衡变压器的同相供电系统变流器容量优化设计

对基于平衡变压器的同相供电系统拓扑结构和补偿原理进行分析;以变流器控制模式和电能质量指标要求,研究变流器容量优化设计方法,建立电能质量指标约束方程;以某一个具体的牵引变电所为对象利用实测数据对变流器容量进行优化设计。实例分析表明本文所提变流器容量优化方法,在保证系统满足电能质量指标情况下,能明显降低变流器安装容量,从而使得系统工程造价降低,有利于提高系统容量利用率。     

铁路配电网无功功率动平衡及优化补偿措施

依据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。本文分析了无功补偿的作用和补偿容量的选择方法，着重论述了低压电网和异步电动机无功补偿容量的配置。结合企业应用实例说明，采用无功补偿技术是提高低压电网和用电设备的功率因数，实现节电目的的有效措施。     

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。     

电气化铁路同相供电方案及经济性分析

介绍了电气化铁路采用同相供电与牵引变压器配合的综合补偿方案,能够实现取消牵引变电所出口电分相、对电能质量进行综合治理和节省牵引变压器容量,并以铁路工程为例进行了经济性分析。     

新型单相谐振阻抗型混合电力滤波器的研究

为了进一步降低混合电力滤波器的有源滤波器容量,采用了一种新的混合电力滤波器的拓扑结构。新拓扑结构的基本思想是增加了和有源电力滤波器(APF)并联的LC基波谐振支路,并将APF控制成受控谐波电流源。LC基波谐波支路使得有源电力滤波器的额定电压和电流大大降低。分析了新型单相谐振阻抗型混合电力滤波器的工作原理及滤波特性。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了新型单相谐振阻抗型混合电力滤波器的滤波特性。仿真结果表明这种新型混合电力滤波器具有优良的滤波性能。     

改善因数 降低电能损耗

主要论述怎样选择无功补偿装置，通过各种补偿方式进行无功补偿，进而提出功率因数，降低无功功率损耗的电能损失，改善电压质量。     

基于dq0算法的电气化铁路有源补偿技术研究

电气化铁路电力机车负载给铁路牵引供电系统和电力系统带来严重的电能质量问题,为了治理电网系统的电能质量问题,引入了有源电力滤波装置,该装置可以补偿电网中的谐波、无功,从而改善电网系统的电能质量。将dq0矢量旋转算法引入有源滤波技术中,该算法适应于各种负载电流的谐波检测以及系统的有效控制。仿真分析表明,基于dq0旋转矢量算法的有源滤波技术可以更有效地抑制电力机车带来的负序问题,并减少谐波、无功对电网的影响,提高了电网的电能质量。     

适用于电气化铁路的级联H桥型有源电力滤波器

电气化铁路谐波、无功等电能质量问题越来越受到广泛关注,现有的治理措施大多为无源补偿或带有复杂降压变压器的混合补偿,表现出动态补偿性能不能满足要求或补偿器体积庞大、结构复杂等缺点。为更好地解决电气化铁路电能质量问题,提出一种级联H桥型单相多电平有源电力滤波器,无需降压变压器即可直挂于27.5kV牵引网运行。针对牵引供电系统高压、大容量的需求,结合实测数据合理规划主电路拓扑结构和系统容量,构建完整的控制系统,并提出一种改进的适用于单相电路的谐波检测方法。基于PSCAD/EMTP搭建仿真模型,仿真结果表明主电路拓扑结构和控制策略的有效性。