组合式同相供电系统容量配置优化及分析

为优化组合式同相供电系统同相补偿装置的容量,在牵引变电所端口电气量分析的基础上,利用变压器平衡接线和对称分量法原理,对同相补偿装置和牵引变压器的相对容量(β1)、电网侧负序和无功功率关系进行了分析。通过分析组合式同相供电系统结构,得到牵引变压器容量、同相补偿装置容量、系统短路容量和负载容量之间的关系,进而求得组合式同相供电系统在完全补偿、满意补偿条件下的β1值。分析表明,完全补偿时,β1等于1。无功满意补偿时,高速铁路不设无功补偿,功率因数可满足国标;普速铁路根据负载功率因数设置无功补偿度。负序不平衡度满足国标时,根据短路容量和负载容量设计β1。最后利用Matlab软件仿真验证了该结果的正确性。     

再生制动对同相供电系统电能质量影响研究

同相供电系统可提供牵引供电网中的负序电流、无功电流、谐波的补偿以及解决电分相问题。本文介绍了单相组合式同相供电系统和列车再生制动工作原理,通过建立仿真模型,分析了列车处于再生制动工况下对同相牵引供电系统及电力系统三相不平衡度、功率因数和谐波的影响,验证了同相供电系统在列车再生制动工况下,不改变控制策略解决电能质量问题的有效性。     

一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统

为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相—单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型"!"联结的有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。     

基于三相-单相电力电子变压器的牵引供电系统负载不平衡、无功和谐波潮流分析

将三相-单相电力电子变压器应用于贯通式同相供电系统,对比计算了传统变压器、电力电子变压器的单相侧和三相侧之间负载不平衡、无功和谐波的潮流关系。基于三电平电路研究了隔离DC-DC变换器和多模块级联整流器的控制方法:整流器采用有功无功解耦控制,实现了三相网侧单位功率因数运行;隔离DCDC变换器采用双边三电平控制,减小了流过中频变压器电感电流有效值。仿真和实验结果验证了基于三相-单相电力电子变压器的贯通式同相供电系统可有效消除负载不平衡、无功和谐波对三相电网电能质量的不良影响,系统动静态性能良好。     

新型同相供电系统并联控制策略研究

我国的电气化铁路单相工频供电系统存在电分相、能量回馈效率低的问题,并向公共电网注入无功、负序及谐波电流,且造成三相不平衡。现有的解决方案是给牵引变压器并联电能质量补偿装置,存在无法彻底取消电分相的不足,是一种被动补偿方式。基于一种能量回馈级联型多电平同相供电系统拓扑,提出多台电压源并联无环流控制策略,解决电分相的问题;针对大功率应用场合开关频率低这一共性问题,提出一种准自然采样方法,解决系统控制性能的问题。仿真结果表明,该并联控制策略能够实现电气化铁路的同相供电,可以有效解决同相供电系统中存在的三相不平衡以及牵引网线路环流问题,大大提高线路运力。     

基于单台YN,d11变压器的同相AT供电系统

由单台YN,d11-27.5(110kV/27.5kV)接线变压器加有源滤波器构成的同相AT牵引供电系统,可以节省变压器,取消分相绝缘器;通过控制有源滤波器,能实现消除三相不平衡、补偿无功和动态滤除谐波,并使变压器容量得到充分利用。针对该同相供电系统,分析补偿电流的实时检测技术以及对平衡补偿装置的控制方法,并基于Matlab/Simulink建立同相AT供电系统的仿真模型,对仿真结果进行分析。     

动车试验线牵引供电动态平衡补偿装置的研制

为满足新一代高速列车试验,保证牵引变电所供电质量,消除负序电流影响,充分发挥电力系统的输电能力,本文对采用牵引变压器与动态平衡补偿装置(TSC+TSR)结合的牵引供电系统展开研究。在介绍当前试验系统存在问题、三相平衡补偿方案设计及工作原理的基础上,研制开发了TSC和TSR结合的动态无功平衡补偿装置,实现了良好的补偿电流,能无级跟踪牵引负荷的变化,保证了在全负荷范围内三相母线电流的完全平衡对称,提高了系统的安全性能,适应于三相和单相牵引变压器系统。     

Vv三相平衡牵引供电系统及其工作原理

现行电气化铁路采用单相工频25 kV供电制式,而牵引供电系统外电网为三相供电系统,采用分段换相可减缓负序问题,但无法消除负序问题。介绍一种基于单相Vv接线变压器与四象限变流器的Vv三相平衡牵引供电系统,阐述其补偿原理。该Vv三相平衡牵引供电系统结构简单,不仅能消除牵引网有功功率和无功功率导致的负序,还能对牵引网进行无功治理。由于系统采用四象限变流器作为补偿装置,因此几乎不给电网带来谐波污染,还能提高系统补偿的响应速度和灵活性。仿真结果表明该Vv三相平衡牵引供电系统能很好地适用于机车试验线和检修所的应用场合。     

基于模块化多电平换流器和组合式变压器的高速铁路同相牵引供电系统

为解决高速铁路大容量负荷补偿需要、降低有源补偿装置容量,提出了基于模块化多电平换流器(MMC)与组合式接线变压器相结合的有源补偿同相牵引供电系统。设计了基于MMC的直挂型潮流控制器(PFC)拓扑结构,并推导了MMC参数计算方法。提出了负序灵活补偿策略,在负序满足国标的前提下节省了有源补偿装置容量。与传统同相牵引供电系统相比,该方法在满足更高的电压等级和功率要求的同时,节省了匹配变压器成本,降低了有源补偿容量。最后给出了系统控制策略,并通过仿真分析验证了所提方案的有效性与正确性。     

同相牵引供电系统的补偿原理及再生制动特性

由平衡变压器和综合潮流控制器(integrated power flow controller,IPFC)组合构成的同相牵引供电系统可解决负序电流、谐波电流、无功电流的补偿及电分相方面存在的问题,分析了该供电系统的补偿原理,比较了牵引和再生制动状态同相牵引供电系统对电力系统供电质量的影响,指出制动状态下IPFC可在不改变控制策略的情况下将能量平衡地回馈到三相电网,节约电能。仿真结果验证了同相牵引供电方案的正确性。     

基于YN-vd接线变压器的新型同相牵引供电系统

提出了由一种YN-vd接线平衡变压器和平衡变换装置BCD(Balance Converting Device)构成的铁道牵引系统同相供电方案.平衡变换装置由2个电压型单相有源滤波器构成,用以补偿负载的无功和谐波电流,以及变压器2个副边绕组的不平衡电流.无论牵引负载的性质及负荷的分布情况如何,经过变换之后,变压器的输入侧都表现为三相对称的纯阻性负载.分析了系统的结构和工作过程,提出了单相有源滤波器的状态优化控制方法.以一列满载运行的机车为对象,进行了供电系统的软件仿真研究,仿真结果证实了系统结构和控制方法的正确性.     

基于YN，d11接线变压器的新型同相供电系统

介绍了在直接供电方式的基础上,采用单台YN,d11接线变压器和平衡变换装置相结合构成新型同相供电系统,根据瞬时无功功率理论,采用有功电流分离法实时准确的检测综合补偿电流;利用滞环空间矢量控制方法,控制平衡变换装置动态补偿无功、谐波和负序,实现三相平衡。仿真结果验证了系统结构、电流检9n,1方法以及控制方法的正确性,该同相供电系统可行。     

弱电网牵引变电所群电压不平衡预评估与治理研究

采用单相交流工频25 kV供电制式的电气化铁路具有牵引功率大、速度快、能源利用率高、经济效益好等优点。但冲击性单相负荷接入电网后,会带来以三相电压不平衡为代表的电能质量问题,不利于电力系统的安全稳定经济运行,在弱电网中尤为明显。首先,分析了电气化铁路牵引负荷接入电网的负荷特性,利用电力系统仿真软件PSD建立“弱电网-牵引供电系统”仿真模型,分析牵引变电所群接入电网方案变化对电压不平衡的影响;其次,依据GB/T 15543―2008《电能质量三相电压不平衡》,评估不同方案下系统各节点电压不平衡度;最后,基于单三相组合式同相供电系统,实现对电压不平衡超标牵引所群的治理。     

基于新型YNvd平衡变压器的电气化铁道同相供电系统

针对电气化铁路牵引供电系统中存在的无功、负序、谐波及过分相问题,提出了一种由新型YNvd平衡变压器、综合潮流控制器(IPFC)组成的同相供电系统。与采用传统的YNvd平衡变压器进行同相供电的装置相比,其通过合理配置新型YNvd平衡变压器绕组的电压等级,节省了1台单相耦合降压变压器,从而降低了整套装置的成本和占地空间。对新型YNvd同相牵引供电系统的补偿原理进行了详细的分析,为实现补偿电流的无偏差跟踪,提出了一种基于广义积分迭代控制算法的电流控制器设计方法。仿真结果证明了所提方法和控制策略的可行性和有效性。     

Y/>/▽电力牵引平衡变压器应用的可行性研究

电力牵引变压器是电力系统的一种重要负荷,由于Y//▽电力牵引平衡变压器可以解决一般铁路牵引动力在供电系统中引起的负序电流,在很大程度上能够改善三相供电系统的不对称运行状态。首先介绍了Y//▽平衡变压器的一般原理、接线图,推导了Y//▽平衡变压器三相-两单相侧的电压、电流关系并对不平衡度进行了计算,应用Matlab对Y//▽平衡变压器带单相纯阻性负载供电系统进行建模、仿真。并通过在一台2 kVA的Y//▽平衡变压器样机上验证了应用的可行性和实用性。     

计及电网电压不平衡的储能型铁路功率调节器负序优化补偿策略

针对偏远地区电网电压不平衡条件下牵引供电系统负序补偿及再生制动能量回收利用问题,基于储能型铁路功率调节器,提出一种在补偿装置容量有限时,计及电网电压不平衡条件的再生制动能量利用及负序综合补偿优化策略。分析了电网电压不平衡时储能型铁路功率调节器负序完全补偿机理,引入储能系统补偿系数,有功、无功电流补偿系数,以负序补偿度和牵引变电所补偿容量及供电臂负荷平衡度作为优化目标,提出储能型铁路功率调节器优化补偿模型。采用序列二次规划法对优化模型进行求解,最后通过仿真验证,表明该策略可以在电网电压不平衡时,使电网侧负序不平衡度降低的同时提高再生制动能量利用率,减少牵引负荷对牵引变电所的能量需求。     

基于YNvd平衡变压器和模拟负载的同相供电试验系统

为了更深入开展同相供电系统的研究,提出了一种由新型YNvd平衡牵引变压器、模拟负载以及综合潮流控制器(IPFC)构成的同相供电试验系统方案。分别介绍了YNvd平衡变压器、IPFC和模拟负载的结构和工作原理,通过对IPFC与模拟负载制定相应的控制策略,以实现对同相供电系统的仿真模拟。研究结果表明,该试验系统能够模拟牵引负荷特性,实现能量循环利用,模拟同相供电系统,消除了系统负序电流,实现了谐波和无功的动态补偿,验证了同相供电系统的可行性。     

牵引变电所群贯通供电系统负序补偿模型及控制策略

针对牵引变电所群贯通供电系统存在的三相电压不平衡问题,提出一种基于三相变压器与静止无功发生器(SVG)的负序集中补偿方案及控制策略.首先,根据牵引变压器的功率变换关系及不同的负荷情况,推导了2种模式下补偿装置对牵引负荷的补偿功率通用表达式.根据中国的电能质量标准,提出了以负序满意补偿为目标的双限值补偿方案,方案包括了模式选择方法、SVG容量配置方法及SVG运行方法.根据补偿方案,设计了带有模式判别的SVG双闭环补偿控制策略.然后,采用牵引变电所实测数据对补偿方案进行验证,证明了方案具有良好的补偿效果,与全补偿方案相比,所提方案需要的装置容量更小.最后,通过仿真证明了控制策略对负序补偿的有效性和较快的响应速度.     

基于星形三角形接线多功能平衡变压器的负序和谐波综合治理系统

基于各种单相用电场合供电系统中普遍存在的负序和谐波问题,提出了一种负序和谐波综合治理系统。该系统由星形三角形接线多功能平衡变压器(可实现三相变两相和三相变三相)、三相全桥型有源功率调节器等组成。系统充分利用了平衡变压器的平衡潜能,使得有源功率调节器的容量得以降低,且电压等级灵活可调,降低了装置成本,可实现负序、谐波和无功的综合治理功能。阐述了系统补偿原理及检测控制方法。对系统在负载不平衡以及负载波动2种工况下进行了仿真和试验研究,结果证明了补偿原理及检测方法的正确性。     

高速铁路牵引供电系统负序概率模型

为了研究高速动车组作为大功率单相非线性负荷引起的电力系统三相电流不平衡问题,通过对V/v接线牵引变压器负序电流的分析,引入随机过程,建立了牵引变电所负荷和负序电流概率模型。利用统计推断解析和模拟负序电流的概率分布,并进行了仿真分析,得出了V/v接线方式高速铁路牵引供电系统的负序电流与功率因数的影响关系和电流不平衡度的主要分布情况。结果表明,该牵引变电所负荷和负序电流概率模型,具有较强的适应性和适用性,能够比较真实地模拟高速铁路的运行特性和负序电流分布情况。