车网系统高频谐振特性分析

近年来,随着交—直—交型电力机车和动车组的大量上线运行,在提高铁路运输效率和质量的同时,也使得牵引供电系统中的谐波特性发生变化,即低次谐波大大减少的同时,也带来了丰富的高次谐波。虽然这些高次谐波含有率不高,但却大大增加了系统发生高频谐振的可能性。当系统发生高频谐振时,往往会形成较大的过电压,影响系统的安全和稳定运行。文章选取由交流传动电力机车和牵引供电系统组成的车网系统作为研究对象,建立了车网系统联合仿真模型,并基于仿真分析结果和线路实测数据,对车网系统高频谐振特性进行了分析研究。     

交直交传动方式下的车网低频振荡研究

如果牵引网电压持续低频率大幅度振荡,会影响机车或动车牵引系统网压的保护,导致变流器牵引封锁,影响列车正常运行。针对近年来我国多地发生牵引网电压的低频振荡现象,通过阻抗比判据和Bode图分析车网振荡主要影响因素,再根据计算机仿真验证车网振荡的影响因素,在不增加任何硬件电路的前提下,提出通过优化控制参数来抑制车网低频振荡的方法。通过半实物仿真研究,验证了该方法的可行性。     

动车组牵引变压器铁磁噪声特性研究及抑制

动车组牵引变流器中四象限脉冲整流器会产生大量高次谐波,牵引变压器的二次绕组在这些高次谐波的激励下会产生人耳不适的铁磁噪声,如何在保证牵引系统性能的前提下减少牵引变压器的铁磁噪声是整车集成设计中需要重点考虑的问题。文章分析了牵引变流器四象限脉冲整流器的工作原理和牵引变压器电磁噪声的产生机理,通过在MATLAB中建模仿真,分析不同参数变化下牵引变压器二次侧谐波电流含量变化情况,并对动车组牵引变压器的噪声设计和噪声抑制进行说明。     

一种参数自适应增强型单相锁相环的研究与应用

在铁路牵引供电系统中,电压存在频率/相位突变、幅值波动、谐波污染等网压畸变问题。传统单相锁相环在动态响应速度及应对这类异常网压工况方面存在不足,无法满足机车、动车四象限变流器的实时控制要求。为此,文章提出了一种参数自适应增强型锁相环的方法,其引用自适应控制策略,使增益系数自适应变化,改善了因相位跳变而导致的频率瞬间扰动问题。相较于传统锁相环,参数自适应增强型锁相环对异常电网环境适应性强,具有快速准确捕获电网信息的良好动态性能,且锁相至少可以提前2～3个电网周期。仿真和实验结果验证了该锁相环方法的有效性和可行性。     

城际动车组网侧谐振仿真分析与抑制

针对发生在城际动车组项目上的网侧谐振现象,文章通过对车网系统的原理分析,研究了谐振发生的原因,并对系统进行了建模仿真分析,提出了抑制谐波的方法。最后在仿真系统和车辆上进行了验证,取得了很好的谐振抑制效果。     

怀化铁路枢纽地区接触网谐振过电压的形成与治理研究

针对2018年以来怀化铁路枢纽地区频繁发生接触网谐振过电压导致的电力机车高压电气设备阻容吸收装置烧损、避雷器炸损、变流器直流过电压等故障,文章对该枢纽地区的牵引供变电系统接触网环境,和谐型机车网侧变流器谐波电流成因及常见机车故障进行了理论分析和现场实测,提出了增设地面高次谐波滤波装置和机车变流器网压传感器滤波环节的谐波治理方案和机车防护措施,上述方案和措施实施后取得良好的谐振过电压抑制效果。     

交流电力机车在牵引网引起的高频谐振电压及其防护简

从交流电力机车变流器调制电压谐波源出发,论述了牵引网高频谐振电压的生成原理。对各种牵引网区段、不同波频率的交流车及消谐防护措施进行了系统仿真,得出牵引网谐振电压变化规律。在区段两端设置阻尼滤波器能有效消除谐振电压影响。对不同影响对象提出了防护措施意见。     

基于机车四象限变流器的直流偏置抑制方法研究

介绍了机车四象限变流器的工作原理、控制方法和交流侧电流存在直流偏置的原因,讨论了2种常用的抑制直流偏置的方法。通过理论分析,给出了一种通过根轨迹法对控制器进行设计优化,实现对电流直流偏置抑制的控制算法。经过Matlab/Simulink软件的仿真分析和半实物仿真平台测试,表明该控制算法具有良好的抑制效果,满足设计需求。     

客运专线综合接地系统的仿真与研究

客运专线列车运行速度高、牵引电流大、短路电流大、行车密度高,导致钢轨电位急剧升高。为防止引起人身设备安全问题,客运专线设计引进了系统综合接地的概念和技术要求。本文结合理论计算模型研究和综合接地系统的仿真结果,对涉及人身安全的接地典型方案进行系统集成和评估,并提出了适宜于我国客运专线电气化铁道的综合接地系统。     

基于N次陷波器和比例谐振控制的整流器谐波抑制算法研究

为了抑制网侧电流低次谐波,首先对其产生机理及分布规律进行了推导,并在此基础上给出了基于N次陷波滤波器以及带谐波补偿的比例谐振控制器的电压电流双闭环谐波抑制算法。基于N次陷波滤波器的电压外环控制能有效滤除直流侧电压的纹波而不影响控制系统的动态性能;基于谐波补偿比例谐振控制的电流内环控制能实现对交流信号的无稳态误差控制,并能有效抑制网侧电流的3、5、7次等低次谐波。最后分别基于Matlab仿真软件和d SPACE+TMS320F2812半实物实验平台进行了仿真和试验验证,结果均验证了本控制算法的正确性和有效性。     

基于PSCAD的牵引供电系统仿真研究

介绍了电力系统仿真计算程序PSCAD的特点,基于PSCAD建立了电气化铁道牵引供电系统的仿真模型库,利用该模型库可以对不同接线形式的牵引变压器、不同的供电方式和电气化机车进行各种稳态和暂态仿真研究。本文根据所建模型实现了普通铁路和高速铁路牵引供电系统在直供带回流和AT供电方式下的数字仿真,以计算在不同的系统短路容量和变压器容量和变压器类型下,接触线和钢轨的电压分布,并将仿真结果与解析法的计算结果进行了比较。研究表明,本文建立的电气化铁道牵引供电系统仿真模型库具有高度的灵活性和较高的精度,可以满足工程要求。     

基于模态分析的牵引供电系统谐波谐振过电压研究

针对高铁牵引供电系统的谐振过电压问题,通过分析其谐波特性,综合考虑线路集肤效应及分布参数的特性,研究由接触网、馈线、钢轨回路(包括大地)、回流导线以及牵引变电所至接触网的馈电线等构成的牵引网的参数计算方法,建立牵引网线路等效模型,使用该模型计算牵引网线路参数;采用模态分析方法解耦牵引网与电力机车的耦合关系,确定基于车网耦合的牵引供电系统的谐波谐振次数、电压波形、影响范围等数据以及所引起的牵引网过电压机理;通过EMTP-ATP软件建立基于AT供电方式与CRH2型动车组的车网耦合仿真模型,得到牵引网网压状态.通过与实测的机车负荷、谐波电流等数据对比可知,仿真结果与实测数据分析结果一致,验证了该方法的正确性.     

基于SOGI-FLL的MMC-RPC环流分析与抑制

针对模块化多电平构造的新型铁路功率调节器(MMC-RPC)在牵引供电系统电压扰动的非理想工况下运行时,内部环流严重影响其工作性能及运行效率,甚至造成供电系统中某些电力设备无法正常运行等诸多问题,提出在MMC交流侧采用新型SOGI-FLL锁频环控制器配合环流抑制侧采用的PIR控制器,共同对MMC-RPC内部环流进行准确跟踪及治理,改善MMC-RPC运行性能。当电压输入信号发生扰动时,新型SOGI-FLL相比于传统锁相环PLL能明显降低输出角频率的超调量,提高其响应速度。有效解决了采用PIR环流抑制器治理环流时,由系统频率偏移过大导致的谐波环流跟踪不准确且谐波环流治理效果不佳等问题。最后,在Matlab仿真平台搭建了MMC-RPC环流抑制仿真模型,仿真结果证实了采用SOGI-FLL控制器和PIR环流抑制器共同对MMC-RPC环流进行准确跟踪和抑制的优越性和有效性。     

基于二阶广义积分器的拍频抑制算法研究

在轨道交通牵引系统中,由于使用单相整流器,逆变器的直流输入电压包含纹波分量,该分量频率是网侧电压频率的2倍,会导致牵引电机的转矩和电流产生脉动.为了减少脉动,提出一种基于二阶广义积分器的拍频抑制控制方法.首先,利用二阶广义积分器准确提取纹波分量;其次,注入相位补偿信息组成拍频抑制分量;最后,将拍频抑制分量叠加到磁链上,...     

基于PSCAD的高速铁路全并联AT牵引供电系统短路故障仿真计算研究

以长昆高速铁路邓家山变电所至廖家田分区所供电区间为研究对象,根据实际接线方式、系统参数进行等效计算,利用PSCAD/EMTDC元件库元件搭建模型,设置相关参数,搭建全并联AT高速铁路牵引供电系统仿真模型,以实现对变电所及牵引网各种短路故障的仿真计算。以实际短路试验为例进行仿真,仿真计算数据与实测数据比对结果表明,基于PSCAD/EMTDC建立的全并联AT牵引供电系统仿真模型能够准确地模拟实际供电系统不同故障情况下短路电流的大小及短路电流的分布情况。利用该仿真计算结果,根据"横联线电流比"故障测距法进行故障定位计算。结果表明:数据满足故障测距要求,该模型能够为今后深入研究高铁牵引供电系统的故障及保护设备的运行等提供科学依据。     

基于AR技术的铁路四电数字工程现场检测系统研发

随着智能铁路不断发展,未来铁路四电运维将逐步实现数字化,并结合物联网、大数据、人工智能等信息技术实现智能运维。数字工程的正确性,将作为智能运维的基础条件,因此,为检验铁路四电数字工程准确性,提高数字工程现场核查人员工作效率,研发一种基于AR技术的铁路四电数字工程现场检测系统。该系统可实现数字工程与实体工程在检测终端的叠加,辅助审核人员对数字工程的现场检测,保证数字工程与实体工程一致,为数字化、智能化铁路运维提供基础数据。     

基于数字孪生技术的变压器状态监测研究与探索

大容量变压器正常工作是保障铁路牵引供电系统正常运行的重中之重。本文基于数字孪生技术搭建数字化模型,实现多维度、多概率、全息影像映射的全过程仿真,在虚拟空间中完成实体设备生命周期内运行状态监测和管理,对变压器内部零件建立模型,完成3D实时运行动画映射。对变压器运行状态进行实时监测,利用模型进行赋值和虚拟-现实微观可视化展示,结合监测分析获得变压器实时运行数据,发出故障预警信息,并提出运行建议方案。利用历史运行数据,结合运行状态给出维护决策,根据自动生成的状态检修和风险管理策略完成对变压器的状态维修和寿命的精准预测,实现设备全方位的健康管理。     

基于数字孪生模型的铁路客运站应急响应仿真方案研究

客运站是铁路客运组织的重要场所,客运站内任何突发事件将带来不良社会影响。面对突发事件时,如何确保客运站现有的资源条件和响应机制,能够有效控制事态演化,是目前亟待解决的问题之一。文章在梳理铁路客运站应急响应业务基本流程的基础上,明确应急响应事前、事中、事后的仿真需求;采用数字孪生概念和方法,建立客运站数字孪生应急响应模型,设计客运站应急响应仿真软件主要功能,并重点对大面积晚点、大客流、火灾与暴恐等典型应急场景,细化仿真功能设计,为下一步开发客运站应急响应仿真及能力评估应用奠定基础。