基于Dd匹配变和SVG的牵引变电所群贯通供电系统负序治理方案及控制策略

牵引变电所群贯通供电方案是解决长大坡道、外部电源短路容量小且接口少的电气化铁路供电问题的有效技术手段之一。针对牵引变电所群贯通供电系统负序治理问题,提出了一种基于Dd匹配变和静止无功发生器(static var generator,SVG)的负序治理方案及控制策略。介绍了牵引变电所群贯通供电系统的结构,分析了其各端口电气量及关系,提出了适用不同牵引负荷功率因数的两种负序治理模式,并推导了负序治理数学模型。考虑电网三相电压不平衡度允许值,分析了不同工况下Dd匹配变次边各端口SVG投入容量,提出了补偿模式间切换策略。根据负序治理方案确定系统负序电流检测方法,提出了一种SVG双闭环控制策略。最后搭建了仿真模型,仿真结果表明方案的有效性和控制策略的准确性。

双星型多电平铁路功率调节器及其控制方法

电气化铁路向高速、大功率发展的同时,给牵引电网带来不容忽视的电能质量问题。为实现牵引电力系统三相电流的平衡,研究一种高压大容量的双星型多电平铁路功率调节器。该调节器采用模块化高压级联结构,由4个H桥链节及输出滤波电感组成,可直接挂接于27.5 kV电压等级,能用于多种类型牵引供电系统的功率调节,尤其适用于斯科特(Scott)同相供电牵引系统的功率转移和补偿。在分析该新型铁路功率调节装置拓扑结构、等效模型以及功率平衡的基础上,提出以调节器电压平衡为目标的分层控制策略,以保证系统的安全稳定运行。最后通过仿真和实验验证了所提补偿装置和控制方法的有效性。

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。

多电平铁路功率调节器的无源控制方法

为了治理铁路系统的电能质量问题,研究了一种多电平铁路功率调节器(MRPC),其采用多电平级联型H桥链,只需要通过一个隔离变压器与牵引供电臂连接。若采用同相供电方式,MRPC可直接与牵引供电臂连接,不再需要隔离变压器。根据MRPC的拓扑结构推出了其等效电路图,并对其进行了数学建模。在此基础上,通过Park(αβ/dq)变换建立了dq坐标系下的欧拉—拉格朗日(EL)模型,分析了系统的无源性,提出了一种无源性控制方法,并设计了无源控制器。仿真和实验结果表明,该控制方法能提高MRPC对控制参数扰动的鲁棒性,改善牵引网电能质量。

飞轮储能系统在电气化铁路的应用与研究

本文提出了通过飞轮储能系统在线路负荷较重时对电网释能来降低变压器的出力,从而降低最大需量值或变压器容量;因为铁路负序最严重的时候为变压器处于峰值功率时,所以还可有效降低负序电流。由于飞轮储能装置是个储能体,同时具备储能和释能的双重功能,所以此系统还可吸收再利用机车制动时产生的制动电能,有效降低电度电费成本。本文先后介绍了系统整体结构、变流器系统、飞轮储能装置、测控单元,然后根据实际变电站参数和实测牵引负荷数据建立了该系统的仿真模型进行仿真,表明了所提出的飞轮储能系统应用于电气化铁路进行削峰填谷的正确性。

飞轮储能用于铁路牵引负荷削峰填谷的实验验证

提出了利用飞轮储能系统对电气化铁路牵引供电系统进行削峰填谷的方案,以达到降低牵引变压器的峰值功率,降低基本电费支出,减小负序电流,提高牵引供电系统电能质量的效果。经实验及测试数据分析,验证了该方案削峰的实时性和GTR飞轮短时高频次的性能,以及飞轮储能系统用于牵引供电系统削峰填谷的可行性。