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MMC的储能型同相供电系统模型及控制策略

为解决电气化铁路中的负序问题、电分相问题和再生制动能量回收问题,研究一种储能型同相供电系统。其采用模块化多电平变流器（MMC）作为同相补偿装置,以避免基于级联H桥结构的传统系统中存在的占地大和损耗高等问题,并接入储能装置。在分析主电路工作原理和储能型同相补偿装置工作原理的基础上,建立储能型同相供电系统模型;结合牵引负荷特性划分3种工作模式,包括再生制动、削峰和填谷模式,并以相关国标限值为约束,计算各端口参考电流;提出分层协调控制策略,其中端口电流控制协调不同工作模式间的快速动态切换,荷电状态（SOC）均衡控制提高储能容量利用率。算例结果表明：系统在牵引负荷的不同工况下完成了负序的有效补偿,并且通过SOC均衡控制实现再生制动能量的高效利用;与传统系统采用的储能母线接入方式和SOC均衡控制相比,所提出的系统具有可靠性高和控制简单的优点。     

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。     

树形双边贯通供电系统运行策略及对外部电源的负序影响

树形双边贯通供电系统能够实现长距离无分相贯通供电,提高系统的再生制动能量直接利用率。当树形双边贯通供电方案仅由单相接线变压器构成时,列车在公共连接点处产生的三相电压不平衡度将加剧,一旦负序超标,将面临负序带来的不利影响。为了确保系统的良好运行,避免负序带来的不利影响,有必要评估系统的负序情况。分别研究采用单相接线变压器和采用组合式同相供电装置构成的树形双边贯通供电系统及其运行策略,针对采用组合式同相供电装置的方式提出同相供电装置的就地控制策略。以公共连接点处三相电压不平衡度作为评估树形双边贯通供电系统对外部电源的负序影响的评估指标,分别构建传统Vv接线变压器的单边供电系统、采用单相接线变压器构成的树形双边供电系统和采用组合式同相供电装置构成的树形双边供电系统的负序评估模型。以某线路为例,基于构建的负序评估模型对采用树形双边贯通供电方案后的系统的三相电压不平衡度进行评估,并与既有供电方案的结果进行对比,采用单相组合式同相供电的树形双边供电改造方案后,三相电压不平衡度最大值为1.65%,95%概率大值为1.20%,均符合国家标准。结果表明采用树形双边贯通供电系统方案负序问题得到了极大的改善...     

用静止无功补偿电源实现牵引变电所的综合补偿

分析了静止无功补偿电源（ＳＶＧ）对牵引负荷的无功及负序的补偿原理，针对电气化铁路无功、负序和谐波等问题，给出综合补偿的控制算法，结合柳辛庄牵引变电所运行数据，提出补偿方案。     

电气化铁道YNvd接线牵引供电系统的电气分析与计算

针对目前电气化铁路YNvd接线牵引供电系统设计中阻抗匹配、与电力系统的一体化以及牵引网电压的波动等同题,基于严格的YNvd变压器原次边电气量变换关系,推导出变压器二次侧两相端口电压输出方程,并定量分析阻抗匹配非理想情况下的变压器负序和谐波特性;基于三相分析法构建YNvd接线带无功、负序综合补偿和滤波装置的牵引供电系统三相等效模型,得到无功、负序综合补偿装置的三相导纳矩阵和等效滤波装置三相谐波导纳矩阵,实现与电力系统在三相拓扑结构上的统一.推导出牵引变电所各种负荷条件下等效三相和两相牵引母线的电压损失计算公式,分析再生制动工况对电压损失的影响.     

电气化铁路综合补偿器控制策略研究

为解决电气化铁路牵引供电系统中存在的负序、谐波与无功等电能质量问题,设计一套由三相三电平补偿器通过多绕组降压变压器并联构成的综合补偿器。根据综合补偿器的基本结构与工作原理,设计适用于牵引供电系统中有害电流的检测策略,提出基于正、负序双闭环控制与预测电流控制相结合的复合控制策略,以实现综合补偿器直流侧电压的稳定与负序、无功和谐波电流的实时补偿。通过仿真和试验验证综合补偿器及其电流检测、控制策略在解决牵引供电系统三相网侧的负序、谐波和无功等电能质量问题方面的可行性与优越性。补偿后,变电所网侧功率因数可达0.99以上,总谐波畸变率低于3%,电流三相不平衡度低于2%,为工程应用提供了有价值的参考。     

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。     

采用潮流控制器的贯通型牵引供电系统负序治理模型及控制策略

针对树形双边贯通牵引供电系统负序导致的电力系统侧公共连接点处三相电压不平衡问题,提出在树形双边贯通牵引供电系统中加装由降压变压器、潮流控制器（PFC）和控制器组成的补偿装置进行功率转移的负序补偿方案;在建立采用PFC的贯通型牵引供电系统拓扑结构和数学模型的基础上,设计合理的约束参数和控制策略,通过控制补偿装置改变电力系统侧功率分布,从而实现负序补偿;采用MATLAB/Simulink仿真试验平台,分析补偿装置所需容量随负序补偿程度的变化规律,并计算最小化负序补偿容量,对补偿方案进行验证。结果表明：基于功率转移的负序补偿方案能够灵活调节公共连接点处负序功率和无功功率含量;可将公共连接点处三相电压不平衡度的最大值降低至4%,95%统计值降低至2%,满足了国家标准,从而验证了基于功率转移负序补偿方案的有效性。     

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。     

朔黄铁路组合式同相供电方案研究

组合式同相供电方案能解决重载铁路中存在的负序和无功等电能质量问题并可取消牵引变电所处分相绝缘器。本文以朔黄铁路为例,基于典型牵引变电所实测数据设计组合式同相供电方案,以变压器温升为依据进行方案验证,并结合实际分析方案的经济性。结果表明组合式同相供电方案可提高系统整体经济效益,具有较高的应用推广价值。     

基于载波移相技术的电铁电能质量治理方案

针对现阶段电气化铁路的电能质量治理的现状提出在电气化铁路车站附近装设无功补偿装置对供电电能质量进行治理。提出了多重化SVG并联运行与高压电容器组配合使用的补偿方案,设计了SVG的控制策略,并在控制策略中引入了载波移相技术。应用MATLAB/SIMULINK软件进行了建模仿真,仿真结果表明本文所设计的方案能够很好地实现对车站附近的供电电能质量的治理,而且载波移相技术的应用,提高了电力电子器件的等效开关频率,减少了SVG输出电流的谐波含量。仿真验证了文中设计方案的可行性和控制效果,有效提高了牵引供电系统车站附近的供电质量和稳定性。     

宜万电气化铁路供电臂末端网压提升技术

为解决宜万电气化铁路供电臂末端电压偏低的问题,对供电臂末端电压低落的原因进行了理论分析,提出在供电臂末端装设动态无功补偿装置的方法来提升网压,探讨了在供电臂末端进行补偿的优越性。该补偿装置由晶闸管相控电抗器(TCR)和固定电容补偿装置(FC)组成,并对该方案的原理、功能特点及实施策略进行了论述。投运结果表明,重载时该动态无功补偿装置能有效地将供电臂末端电压提升了2.5 kV,同时系统功率因数保持到0.99。     

同相供电系统对称补偿装置控制策略研究

在介绍同相供电系统对称补偿的基本原理的基础上，说明了在同相供电系统中实现对称补偿的优越性，主要论述了同相供电系统对称补偿装置的容量配置方法和控制策略，根据负荷功率因数和负序将同相供电系统中负荷分为三种情况，并制定相应的控制策略，在实测数据基础上，通过仿真进行了验证，说明在不同负荷情况采用不同补偿方式和控制策略可以达到最佳的补偿效果。     

星形链式SVG负序补偿特性及控制策略

阐述了星形链式SVG进行无功和负序综合补偿的工作原理,对补偿器零序电压分量进行了数学推导,发现该分量受输出电流无功分量与负序分量比值的影响。补偿器负序补偿能力受到链节输出电压的限制,为此提出一种改进的电压电流双闭环控制策略:1、限制指令电流负序分量;2、在电压调制信号中注入零序分量。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。     

京沪高铁固镇变电所直挂式高压有源滤波器测试分析

随着大量不同型号的电力机车上线运行,电力机车产生的谐波和无功分量影响了电网电能质量,严重时影响电气化铁路的正常运行,牵引供电系统谐波治理和无功功率补偿得到运营单位的广泛关注.依托京沪高速铁路谐波治理工程,研制了直挂式高压有源滤波器,并在固镇牵引变电所两供电臂T-N间分别装设进行运行测试,实时监测铁路供电系统负序和牵引网谐波电流.通过有源补偿装置补偿,能吸收牵引供电系统2～13次低次谐波,改善功率因数、电压质量及负序和减少谐波对供电系统的影响.     

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。     

同相供电对称补偿的接线形式与补偿装置容量选择

讨论了同相供电对称补偿的不同接线形式，比较了各自的优缺点，给出了统一相量图。以满足负序和功率因数电能指标为目标，提出对称补偿系统补偿装置的容量选择方法。     

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。