电力牵引去电分相技术探讨

结合动车组辅助供电系统的特性分析了去分相的前提条件,以标准动车组为例,利用Matlab搭建仿真模型,分析了电力电子自动过分相装置中间电压的波动情况,检验了利用电力电子开关自动过分相的适应性。     

神华号HXD1型电力机车的新型自动过分相控制

针对神朔铁路的供电分相区多数处于长大坡道,电力机车传统过分相方式存在速度损失大和通过分相区时间过长等问题,电子开关过分相作为一种新型的带电过分相技术,首次在神朔铁路得到了应用。为适应电子开关快速换相,神华号电力机车的控制方式进行了相应的优化,在重载试验中,列车牵引、制动、惰行等工况均能实现带电、快速无故障通过电分相区。试验结果表明,神华号电力机车能适应基于电子开关的带电自动过分相的方式,速度几乎无损失,提高了重载铁路的运输能力。     

基于载波移相控制的脉冲整流器直流侧支撑电容电压谐波抑制研究

以电力牵引交流传动系统中两重化脉冲整流器拓扑为研究对象,以实现其直流侧支撑电容电压谐波抑制为目标,首先从理论上分析了直流侧支撑电容容量的设计方法;然后分析了稳态运行时直流侧电压高次谐波的产生机理,并重点分析了两重化脉冲整流器载波移相控制方法对直流侧脉动的影响.理论分析表明直流侧电压高次纹波主要分布在2倍开关频率附近,载波移相控制技术可以有效地抑制直流侧2倍开关频率附近的纹波电压,从而减小直流侧电压纹波系数.因此在传统直流侧支撑电容容量设计方法的基础上,加入载波移相控制可以进一步减小所设计的支撑电容大小.最后对未添加载波移相控制和添加载波移相控制的方法分别进行了计算机仿真和半实物试验测试.Matlab仿真和dSPACE半实物测试结果都验证了理论分析的正确性和有效性.     

地面自动过分相系统过电压抑制建模仿真研究

介绍了电子开关地面自动过分相系统工作原理,进行了接触网、牵引负荷、过分相装置电气参数计算和系统仿真建模。建立了基于电子开关地面自动过分相的机车带载通过分相区的等效模型。从抑制感应电压、阀组续流等方面综合设计了中性区RC支路关键参数。最后通过仿真验证了本方法抑制过分相过电压的有效性。     

复杂艰险高原地区铁路双边贯通供电工程适应性探讨

复杂艰险高原地区铁路建设面临极端的自然环境和复杂的工程条件，为牵引供电系统带来众多挑战难题。在长大坡道处设置电分相存在安全隐患，复杂艰险高原地区铁路对牵引供电提出更高可靠性要求。本文研究了三种带电过分相装置：机械开关切换式地面接触网带电过分相、接触网电分相连续供电系统、电子开关地面自动过分相，但在严苛环境下过分相结构缺乏工程适应性，因此需进一步研究能够取消电分相的双边贯通供电技术。传统双边供电存在较大的穿越电流，不能被电力系统接受。组合式同相贯通供电、全交-直-交同相贯通供电方式通过变流器控制使牵引网电压处于同一相位，提高了电能质量，但整体可靠性一般。最终基于复杂艰险高原地区铁路工程技术条件选择单相牵引变压器同相贯通供电技术，可在工程适应性上达到较优权衡。     

新型地面自动过分相技术研究

本文介绍一种新型地面自动过分相装置,能够使机车不退级带电过分相。装置基于电力电子技术,采用复合开关替代传统机械开关,消除了机械开关分合时的电弧现象,延长了开关使用寿命,安全性经济性提升;同时,采用机车位置检测新方法,保证了位置监测信号的可靠性。     

基于RTDS的柔性自动过分相系统建模与仿真

电气化铁路的电分相使得列车过分相时存在过电压、过电流、弓网电弧等问题。柔性自动过分相技术在近年被提出,有望解决铁路电分相带来的系列问题。在介绍柔性自动过分相系统结构和工作过程的基础上,分别用实时数字仿真仪(RTDS)的小步长和大步长模型对柔性自动过分相系统进行建模和仿真,并模拟列车通过电分相区的过程。仿真中采用功率控制减小受电弓与接触线的分断电流,采用变频移相实现中性段相位的柔性过渡。仿真结果表明柔性自动过分相系统能实现列车不断电通过电分相区,且不产生功率冲击和电压冲击。     

电压源三相四开关逆变器调制策略简

电压源三相四开关逆变器作为一种故障容错拓扑结构,其负载一相端点接至直流母线中点,利用2个桥臂完成对三相负载线电压的调制。然而在这种拓扑结构下,连接直流母线中点的相电流势必流经上下2只电容,造成电容电压波动。为了尽可能消除由于电容电压波动对调制输出电压造成的影响,文章从输出电压频谱入手分析了造成影响的原因,并且提出了一种新的调制策略来抵消这种波动所造成的影响。调制方案物理概念清晰,计算简单、方便、可靠,仿真和实验结果验证了分析的正确性和方案的可行性。     

二重化两电平与三电平整流器等效关系的证明

针对目前动车组整流器归一化过程中缺少理论证明的问题,提出二重化两电平与三电平整流器的等效证明方法,基于傅里叶级数和贝塞尔函数,推导了二重化两电平整流器的开关函数表达式,证明了二重化两电平和单相三电平整流器在开关函数、交流侧电压及其谐波分布、直流侧电压的等效性,并考虑了死区效应对等效性的影响。计算和仿真结果表明:在调制波信号反相的条件下,二重化两电平与单相三电平整流器的交流侧电压与谐波分布规律相同,直流侧电压在额定工况、轻载和重载时亦能与给定电压值保持一致,电压波动在3%之内,死区效应不影响2种整流器的等效关系。通过对2种整流器等效性的理论证明,为2种整流器的选择提供理论支撑。     

动车组电子开关过分相电磁暂态研究

使用电子开关的过分相方案可在一定程度上消除传统方式过分相导致的列车降速问题,提高列车通行能力,然而动车组在过分相时产生的暂态过电压不仅会威胁到车顶设备,而且可能会损坏分相设备。文章以某型号动车组构建了详细的主电路模型,包括高压系统及牵引变流器等;针对电子开关过分相的具体方案,设计了采用并联阻容装置预防过电压的技术措施,并针对不同的过分相死区时间开展了研究。仿真分析及实测数据对比表明,详细的动车组主电路模型能更准确地描述过分相的电压和电流暂态过程,暂态过电压幅值与死区时间有直接关系。试验验证了所提并联阻容保护装置用于暂态过电压抑制的有效性。     

基于Buck-Boost变换方式的逆变器

提出了一种基于Buck-Boost变换方式的逆变器。它能实现输出电压高于输入侧直流电压,克服在传统桥式逆变器拓扑中输出电压低于输入侧直流电压而造成的直流电压利用率低的问题。通过改变一个周期内的占空比,以改变单个双向Buck-Boost变换器的输出电压。两个相位相差180°的双向Buck-Boost变换器的输出电压相减即可得到较为理想的单相正弦波;三个相位相互相差120°的双向Buck-Boost变换器可实现三相逆变。可采用SPWM控制功率管的关闭与导通,控制方式采用外环电压环内环电流环的双环控制。仿真结果验证了提出的正弦波逆变器的可行与有效。     

基于SPWM调制的三电平四象限变流器研究与仿真

介绍了单相电压型三电平四象限变流器工作原理.在分析了SPWM调制方式和瞬态电流控制原理的基础上,提出了一种直流侧两电容上电压平衡的方法,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真.仿真结果表明:在合理选择电压平衡系数的情况下,该方法不仅能够有效地平衡直流侧两电容上的电压,也能够使开关频率满足要求.     

不对称故障下双馈风力发电系统网侧变流器的控制方法

风力发电机组通过背靠背变流器与电网相连接,电压发生不对称故障时直流侧电压将发生大幅波动,而要消除这方面的影响,关键在于对网侧电流的控制。针对电网电压不对称故障下风电机组的表现,文章提出了一种适用于该情况下的网侧变流器的控制策略,以实现风电机组的低电压穿越。对发生不对称故障时网侧变流器的状态进行分析,得出其控制指令,使用Matlab/Simulink建立仿真模型,给出A相电压发生50%跌落下的仿真结果,验证了该控制策略的可行性。     

地铁24脉波整流器空载直流侧谐波特性分析

在分析城市轨道供电系统24脉波整流器的工作原理及理想情况下直流侧空载电压的谐波频谱构成的基础上,讨论电网电压不对称和交流电压存在移相误差等因素对整流器直流侧的影响,得到结论:电网电压的负序分量会在整流器的直流侧引入2次低频谐波电压分量,移相角度的误差则会带来12次谐波含量;并以仿真实验进行验证。结论可为直流接触网侧相关设备的滤波参数选择提供参考。     

自动过分相装置与电分相区电压的兼容性设计研究

我国电气化铁路牵引供电采用27.5 kV单相供电,由于线路负荷的多样性,按牵引容量及供电线路长度要求,主要采用AT或BT供电方式,牵引变压器接线主要以V/v、V/x、Scott或阻抗匹配平衡变压器接线为主。本文通过对电子开关地面自动过分相适应接触网不同供电模式进行分析,论述了多模式下的适应性,并对电子开关地面自动过分相装置的电压耐受能力提出设计思路。     

高速铁路电分相设置方案与运行时分仿真分析

介绍了目前高速铁路电分相设置方案和动车组过分相的控制方案以及牵引供电仿真模型,仿真分析了各种电分相设置方案在高速运行和低速运行时对运行时分的影响,并以武广高铁为例对武广全线单车不停站、站站停、多车运行进行了仿真分析,提出的主要研究结论有:动车组高速运行的区段,带电过分相与列控过分相两种电分相设置方案对运行时分影响区别不大,列控过分相的速度衰减量很少;当电分相设于车站附近时,采用列控过分相方案,进入电分相区的初始速度应满足一定要求;无论采用列控过分相还是带电过分相均可很好地满足整体运行时分的要求。     

使用单开关元件实现软开关的新型准谐振直流环节PWM逆变器

介绍一种新型准谐振直流环节(QRDCL)逆变器.该逆变器只需使用一个开关元件即可在各种负载条件下建立零电压瞬间.逆变器开关元件所承受的最高电压维持在输入电压的1.01～1.1倍,其电路能够灵活地选择谐振环节的开关时间,使之与所采用的任何PWM技术同步,控制技术不需要逆变器开关来帮助在直流环节建立零电压瞬间,控制电路中不需要电压和电流传感器.文中阐述所提出QRDCL逆变器的工作原理,对其进行了详细分析,获得了实现软开关设计的理念.利用PSPICE软件对系统进行详细的仿真,以研究电路模型在各种负载条件下的可行性.最后给出了用该QRDCL PWM逆变器驱动三相异步电机的实验结果.     

改进的并联型电力有源滤波器及其仿真研究

研究一种改进的并联型电力有源滤波器,基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测的ip-iq算法检测谐波电流,采用比较瞬时值的方法产生控制逆变器中开关通断的PWM信号,采用一种直接的方法获得直流侧电压,并通过一个PI调节器控制直流侧电压,最后利用科学计算软件MATLAB的动态仿真工具包SIMULINK进行了建模与仿真研究,仿真结果证明了该电力有源滤波器的有效性.     

交流传动列车地面自动过分相控制策略

地面自动过分相技术已成为提升高速、提高重载铁路运输效率和能力的有效手段,如何发挥地面自动过分相技术优势列车采取的过分相控制策略是关键。文章在分析机械开关地面自动过分相过程中的列车控制过程及问题的基础上,提出了一种匹配适应性较优的列车控制策略,重点阐述了四象限的失电检测算法、逆变器的直流电压控制算法、整体控制逻辑与保护策略等。通过电子开关地面自动过分相机车适应性试验,验证了该控制策略的有效性,实现了列车带电过分相,辅助系统不断电,牵引力和速度基本无损失,并且在分区所无感知过分相。     

大秦线地面带电自动过分相技术适应性研究

介绍了大秦线地面带电自动过分相技术适应性研究,以大秦线国怀支线HXD1、HXD2、SS4三型机车运行测试结果为依据,分析了电力机车在地面带电自动过分相运行模式下,牵引力、电压、电流等变化情况和机车保护系统、主断路器的动作情况,得出了电力机车对地面带电自动过分相技术的适应性结论,并对该项技术提出进一步的完善和改进建议。