基于单相H桥型MMC高速铁路新型同相供电系统

为解决我国高铁V型牵引变电所的以负序为主的电能质量问题,本文提出一种基于单相H桥模块化多电平换流器（SPH-MMC）的新型同相牵引供电系统结构,由V型接线变压器（TT）和统一潮流控制器（UPFC）组成。建立了该新型同相供电系统数学模型,分析了其拓扑结构工作原理;基于平衡补偿原理,提出了一种改进后的有功电流分离的电流检测方法及其控制策略,包括系统级控制指令电流的生成、直流电容电压均衡控制、基于PR调节器的二倍频环流抑制和子模块故障容错控制;最后通过实例验证了该控制策略的有效性和系统的性能。结果表明,与传统的同相供电系统相比,基于SPH-MMC的高速铁路新型同相供电系统能够很好地实现电能质量补偿。     

基于V/v牵引变压器的新型电能质量治理装置研究

为解决高速、重载铁路V/v牵引变压器供电系统功率因数低、负序高、高次谐波污染等电能质量问题,提出了一种新型电能质量治理装置,分析了其电气拓扑结构及工作原理,研究了级联H桥均压和补偿电流实时跟踪控制方法及基于能量平衡的双主动桥功率控制策略,并通过仿真验证了该装置拓扑结构及控制策略的可行性和优越性。     

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。     

统一电能质量调节器的新型控制策略研究

针对UPQC中传统PI控制器对模型依赖性大,且系统参数大范围变化时,难以保证良好的动静态性能等问题,提出了一种基于CGT(command generator tracker)的直接自适应控制策略。当输入为时变信号时,该控制器能够使被控对象输出高质量的跟踪参考模型输出,从而达到渐近跟踪效果。与传统的PI控制相比,基于CGT的直接自适应控制策略具有更好的鲁棒性、灵活性和适应性。完成了相应的UPQC仿真模型及实验平台的搭建,对UPQC的补偿性能进行了仿真分析与实验。实验验证了该控制策略的有效性和可行性。     

基于微分平坦理论MMC-RPC的PIR控制策略

为综合治理牵引供电系统的负序、无功、谐波等电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过转移有功功率、补偿无功功率和分离谐波功率等方式综合治理电能质量问题。同时,在对铁路功率调节器(MMC-RPC)采用准比例谐振控制的基础上引入微分平坦控制理论(FBC)。运用微分平坦理论,在MMC-RPC供电臂上的动态数学模型中选取有功电流和无功电流作为系统输出量,使其满足微分平坦系统的条件。对微分平坦系统进行李雅普诺夫稳定性分析,采用比例积分和Quasi-R并联控制,设计出微分平坦控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,模拟几种不同的运行工况进行仿真,并与其他控制方式进行对比,所得波形验证了该控制策略的有效性与优越性。     

基于Scott变压器供电的新型电能质量治理系统研究

针对Scott变压器供电系统牵引功率大、功率因数低、谐波和负序电流含量高等问题,提出了一种新型电能质量综合治理系统,分析了该系统的拓扑结构和工作原理,提出了适合该系统的负序和谐波检测方法及补偿策略,并仿真验证了该系统的有效性和优越性。     

基于高压直流输电的新型电气化铁道供电方法

针对传统牵引供电网存在的功率因数低、谐波含量高、网压不足、电能损耗大等能效问题,提出了一种基于高压直流输电的新型电气化铁道供电方法。在对传统牵引网能效问题解决方法进行分析的基础上,构建了基于高压直流输电的交流牵引供电网和直流牵引供电网两种系统拓扑。利用最近电平逼近技术对牵引网谐波含量进行了分析,论述了功率控制解耦技术的动态调节原理,研究了直流环节对牵引网的谐波含量和能量损耗的改善,比较了两种新型牵引网系统拓扑的优势和实现的可能性。     

客车充电电源ZVZCS变换器的数字移相控制研究

通过对全桥直流变换器的几种软开关拓扑结构进行对比分析,研究适合铁路客车DC110V充电电源的变换器主电路拓扑结构及其数字控制方式。针对传统移相控制芯片电路复杂、可控性较差的问题,设计出基于零电压零电流开关(ZVZCS)变换器的数字移相控制电路设计方案,给出闭环控制的原理,并对调节器进行离散的抑制饱和设计。采用模拟及混合信号仿真软件Saber对设计方案进行仿真,然后将按照设计方案研制的数字信号处理器控制板安装在客车DC110V充电电源样机上进行试验,结果验证了设计方案的有效性和可行性,也可在高速动车组上推广运用。     

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。     

无变压器光伏并网逆变器的拓扑结构

详细地分析了无变压器光伏并网系统的共模电流产生机理。用不同的控制方法分析了单相无变压器全桥拓扑结构的共模电流,并对一种新的拓扑结构进行了分析和仿真研究;同时介绍了几种不同的三相无变压器拓扑结构,并作了简单的分析和仿真。最后分别比较了单相和三相无变压器光伏并网逆变器拓扑结构的不同。     

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。     

开关磁阻发电机在风力发电系统的应用

对开关磁阻发电机(Switched Reluctance Generator,简称SRG)在风力发电系统的应用进行了分析研究,重点分析了适用于风电场合的功率变流器、拓扑结构及合适的控制策略。利用功率变流器励磁,SRG可运行在很宽的转速范围内,有良好的调速性能。SRG作为飞机的启动/发电装置在高转速运行区域已经得到了成功应用,但在低中速运行区域的研究尚处于起步阶段。为了能对SRG的控制策略进行优化设计,建立了SRG系统仿真模型,并通过改变参数对系统的特性进行了研究。     

基于Matlab的单周期控制三相高功率因数并网逆变器的建模与仿真

阐述了单周期控制及单周期控制三相高功率因数逆变器的工作原理。利用Matlab Simulink／PSB建立了单周期控制三相高功率因数并网逆变器的仿真模型,并给出了相应的仿真结果。     

基于大功率有源滤波器的同相AT牵引供电系统

电气化铁道牵引负荷的非线性和不平衡性,导致牵引负荷功率因数低,注入电力系统的谐波、负序电流和无功功率较大,通信防护效果差,进行综合补偿容量大。介绍了大功率有源滤波器的结构,给出综合补偿电流检测和正弦脉宽调制方法。提出了在自耦变压器（AT）供电方式的基础上。以大功率有源滤波器为中心,结合三相变四相变压器和数字控制模块构成同相AT牵引供电系统,不仅能解决以上问题,而且可以取消“分相绝缘器”和节省自耦变压器。大功率有源滤波器由并联PWM变流器组成,具有拓扑结构简单,易控制、提供容量大、工作可靠等优点。仿真分析表明,该系统具有良好的可行性。     

基于有源滤波器的同相供电系统补偿电流的实时检测

基于有源滤波器的同相供电系统的关键技术是对补偿电流的实时检测,检测的精度高低和动态响应性能好坏会影响三相平衡效果和谐波与无功的补偿效果。本文针对以往检测方法存在动态响应速度慢的缺点,提出了2种补偿电流检测方法:有功电流分离检测法和无延时虚拟三相检测法。分析与仿真证实,无论被检测电压与电流有无畸变,2种检测方法都可根据同相供电平衡补偿的不同要求(仅平衡三相、平衡三相滤除谐波和平衡三相滤除谐波并补偿无功)完成补偿电流检测,且检测精度高、动态响应速度快。     

基于晶闸管二进制补偿器和PWM-IGBT有源功率滤波器组合的普通负载全补偿系统

介绍用于分布网络中能够消除谐波,平衡负载和产生或吸收无功功率的全补偿系统.该系统基于晶闸管二进制补偿器(TBC)和PWM-IGBT有源功率滤波器(APF)相级联的组合.TBC能补偿基波无功功率,平衡连接到系统的负载.APF能消除谐波,补偿少量的负载不平衡或由于TBC二进制条件而不能消除的功率因数.TBC由一串被标定的二进制电容器和每相一个电感器构成.该拓扑允许采用数量合适的电容器,也允许无功功率补偿的软变化,其产生的谐波可忽略.当线电压达到电压峰值时,电容器接通,以避免产生浪涌电流.必要时,电感器可帮助平衡负载和吸收无功功率.APF的作用是测试电源电流,迫使电源电流为正弦电流.这2个变流器(TBC和APF)工作独立,使系统控制简单可靠.仿真表明,在只有一个循环耦合中,系统能够响应许多种瞬时干扰.文章分析了所提出的电路和它的工作方法,并给出了工作时的一些实验结果.     

城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势

以轻量化为主线,从供电模式、变流器拓扑结构、新器件应用三个方面,综述了城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。随着技术的进步,辅助逆变电源朝着轻量化的方向不断改进:采用并联供电方式替代扩展供电和交叉供电,降低整车电源总容量;采用中频化技术,取消工频隔离变压器,降低体积质量;采用碳化硅(Si C)器件替代Si基IGBT(绝缘栅双极晶体管),减小电感、电容、冷却系统的体积质量。以并联供电、中频化技术、新器件应用为代表的轻量化技术是城市轨道交通车辆辅助逆变电源的发展趋势。     

张量法在机车主电路仿真中的应用

介绍用张量分析法对机车主电路进行的仿真，应用张量分析技术易于处理电路的变拓扑结构．文中给出了几个电路的仿真结果和精确解，以示比较．     

适用于电机变速驱动的VSRT电路拓扑分析

电网电压跌落对电机变速驱动设备的影响很大,会使调速装置退出运行,造成生产的中断和经济损失.传统上在输入侧加装动态电压恢复器(DVR)或UPS等设备,但成本很高,因此,对变速驱动器拓扑进行调整,使其具有低电压穿越能力,成为应对电网故障较好的选择.在对国内外变速驱动系统VSRT电路研究总结的基础上,对已有的VSRT电路拓扑进行了分析,说明了各种方法的工作原理,并比较了各自的优缺点.分析表明,蓄电池和超级电容是能量存储的优选设备,使用Boost变换器的拓扑,实现简单,可以较好地提高系统性能和增强VSRT功能.