基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器(PETT)整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制(DPC)的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制(ADRC)的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。

基于负序评估的平衡变压器工程应用研究

基于负序无功补偿理论和端口电气量转换关系,研究了高速铁路Vx接线变压器和Scott平衡变压器的负序补偿程度。根据铁路变压器结构特征,分析了两种接线的优缺点。结合工程实际应用情况,比较了两种接线变压器的工程费用和运营费用。考虑到目前高速铁路电能质量评估的不同结果,给出了平衡接线变压器的适用情况。结果表明,在电能质量较差的情况下,Scott平衡接线变压器对电网负序具有有效的降低效果。

一起电梯故障原因分析

本文针对一起公共聚集场所内曳引驱动乘客电梯的非正常下移故障,通过现场检查、功能性试验、回放监控录像等手段还原故障发生的经过,分析故障发生的可能原因,以此为其他同类故障分析提供参考。同时提出预防性风险防范措施与整改建议,避免类似故障发生。

多功能平衡牵引变压器运行方式研究

确认了 16000kVA/110kV 多功能平衡变压器各种运行方式的可行性。介绍了一种新颖的牵引变压器,既能实现三相到三相,也能实现三相到两相的电压变换。同时研究了该产品的技术特点以便指导设计和运行。在变电所完成了许多运行可靠性试验,并用一些特殊的仪器设备,如24 通道综合电能分析仪和谐波分析仪测量了大量的数据。结果显示,多功能平衡变压器在任何运行方式下,一次侧均无零序电流。当两相系统对称且三相系统也对称时,一次侧电流亦对称。结果还表明,当在二次侧三相系统接入文中提出的特殊滤波器时,谐波电流比用常规两相滤波器降低约 28%。结论是,多功能平衡变压器不仅两相系统与三相系统组合运行是可行的,而且除有带牵引负荷的基本功能外,还具有无功补偿、带所用电负载和高次谐波滤波等辅助功能。

基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

电气化铁道的牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功,各供电区段需要用分相绝缘器分隔,从而制约了高速、重载铁路的发展。基于阻抗匹配平衡变压器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统,不仅可以解决以上问题,还继承了AT供电方式所特有的通信防护效果好、综合经济技术性能优越的特点;同时在有源滤波器的作用下,实现了单台双绕组工作变压器的接线方式,比原系统结线简单、维护方便。文中分析了系统平衡变换原理,讨论了系统的平衡方式、补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证实本文提出的平衡方式和检测方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

基于电子电力变压器的自平衡牵引变压器

为了减小电力牵引系统对电网的负面影响,基于电子电力变压器的设计思路,研究设计了一种具有自平衡能力的牵引变压器。通过采用级联多电平技术和交错并联技术,既较好地解决了电力电子开关器件的电压和电流定额与配电系统匹配问题,又同时解决了阻止向一次侧电网注入负序分量问题;设计的牵引变压器采用基于载波移相技术的控制方案即网侧采用功率因数可调的解耦双闭环直接电流控制,负荷侧采用确保各相输出电压独立恒定的相间独立的电压有效值反馈控制。用Matlab/Simulink环境下建立模型的仿真结果表明:所提出的自平衡牵引变压器无论二次侧两相负荷是否一致,都可保证一次侧三相电流对称,并减小了负载谐波对电网的污染。

一种混合型电气化铁道电能质量综合治理系统及其容量分析

为应对电气化铁道供电系统电能质量问题,提出了一种能适用于平衡牵引变压器的混合型电气化铁道电能质量综合治理系统（H-RPQIS）。分析了该系统有源部分的端口电压特性,给出了LC耦合支路的参数设计方法,并将其与传统铁路功率调节器（RPC）进行了容量对比分析。分析结果指出在同等补偿电流下H-RPQIS有源部分的补偿容量大幅低于RPC系统。结合某40 MV·A牵引变电所的实测数据对系统进行了仿真研究,结果显示H-RPQIS有源部分的补偿容量约为RPC的20%~30%,验证了H-RPQIS的补偿效果及容量分析的正确性。

基于有源滤波器和AT供电方式的新型同相牵引供电系统

2台YN,d接线变压器十字交叉构成的AT牵引供电系统,接线复杂,变压器容量利用率低,相邻供电区段必需用分相绝缘器分断,不利于高速铁路运行。由1台YN,d接线变压器加四桥臂有源滤波器构成的新型同相AT牵引供电系统,可以实现同相供电,取消分相绝缘器;可以节省变压器,原边中性点可方便接地;在有源滤波器的作用下,可以实现消除三相不平衡、动态滤除谐波和补偿无功,使变压器容量得到充分利用;由于采用了AT供电方式,因此可以获得综合经济性能优越的通信防护效果。仿真实验也证实了这一点。

星形-开闭三角形接线平衡变压器的阻抗匹配与数学模型

星形-开闭三角形(YNvd)接线平衡变压器是实现同相供电较理想的变压器接线形式。文章针对其特殊性,提出了以磁势平衡方程、电压传递方程、绕组接线方程为基础的多绕组变压器分析方法。同时借助端口电气量的一般变换方法,给出了YNvd接线变压器两相等值电路、阻抗变换以及相坐标下的节点导纳矩阵,以便分析和计算与电力系统和牵引网端口有关的问题。

新型YNvd接线平衡变压器电气分析及其仿真模型

YNvd接线变压器是应用于电气化铁路的一种新型三相—两相平衡变压器。为了实现其理想的三相—两相平衡变换,从磁势平衡方程、绕组接线方程、电压传递方程出发分析了YNvd接线变压器的运行特性,采用绕组间短路阻抗和等值阻抗表达阻抗匹配关系。并给出了YNvd接线变压器的二次侧两相端口的电压输出方程、两相等值电路和相坐标下的节点导纳矩阵,以便进行电力系统和牵引网接口有关问题的分析计算。分析表明,为了使YNvd接线变压器从原边看入的三相阻抗相等,要求次边端口变压器等值阻抗相等。最后,搭建了YNvd接线平衡变压器仿真模型,验证了相关的电气特性。

基于瞬时无功理论和平衡变压器的牵引变电所电流平衡补偿方法

针对变电所平衡变压器的特点,结合三相瞬时无功检测理论,提出了一种针对平衡变压器的两相电流瞬时无功检测方法。该方法应用于牵引变电所二次侧两供电臂电流的动态综合补偿,使两臂电流达到平衡,以确保一次侧三相系统侧电流对称,同时可以抑制谐波和无功分量。尤其在两供电臂电流对称的情况下,该检测方法和有功分离检测法或FBD检测法相比,只需1/4个电源周期,极大加快了响应速度。其次提出了直流侧电压和两变流器电流的控制策略。仿真结果证明了该检测方法的正确性和实时性。

三相V,v接线和单相I,i接线牵引变压器的组合应用

对某既有电气化铁路增建四线工程中一个110kV单相牵引变电所的扩能改建方案进行了深入研究,通过对不同牵引变压器接线型式与既有单相I,i接线牵引变压器的组合效果进行静态和动态比较后提出了利用三相V,v接线和单相I,i接线牵引变压器构成组合三相平衡接线来降低电气化铁道牵引负荷对电力系统的负序影响、充分利用供电能力的技术方案。这种组合接线的应用,既能降低对电力系统短路容量的要求,又增大了对不平衡牵引负荷的负载能力。对既有电气化铁路增建新线工程以及铁路枢纽的牵引供电系统设计具有参考价值。

基于有源滤波器的V,v接同相供电系统

针对电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量谐波和无功,尤其是相邻供电区段间必需用分相绝缘器分隔问题,将V,v接变压器与有源滤波器和AT供电方式有机结合,构造出新型同相牵引供电系统。系统中V,v接变压器的一个带中抽头的副边绕组接AT牵引网,并通过有源滤波器接另一副边绕组,使各供电区段电压相同,从而可以取消分相绝缘器;以检测到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。仿真证实该同相供电系统方案正确可行,适宜应用于高速电气化铁道。

基于有源滤波器和阻抗匹配平衡变压器的同相牵引供电系统

提出了由一种阻抗匹配平衡变压器和平衡变换装置(BCD)构成的铁道牵引系统同相供电方案。平衡变换装置由两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,以及变压器两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。文中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。

三相-两相牵引变电所用无功动态补偿与谐波治理混合系统的研究

针对单相牵引负荷波动性大,随机性强,造成大量谐波、无功及负序分量的特点,提出一种应用于电气化铁路的单相无功动态补偿与谐波治理混合系统(hybrid var and harmonic dynamic compensator,HVHC)。系统由混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter,HAPF)及静止无功补偿器(static var compensator,SVC)组成,其中SVC包括晶闸管投切电容器(thyristor switched capacitor,TSC)和晶闸管控制电抗器(thyristor controlled reactor,TCR),用来动态连续补偿无功功率,HAPF用来动态抑制电网及无功补偿装置产生的谐波,电力机车产生的负序分量可通过在平衡变压器接线方式下控制2个牵引供电臂的负载来消除。提出HAPF和SVC复合控制策略及分频控制方法,可有效地消除两者之间的耦合,提高单相系统谐波及无功电流的跟踪精度,克服电网电压畸变对系统的影响。仿真及实验结果证明该系统响应速度快,抗干扰能力强,治理效果满足要求。

适用于AT供电系统的二次侧中点抽出式Scott接线牵引变压器

分析了可用于电气化铁道AT供电系统的二次侧中点抽出式Scott接线变压器电气特性和阻抗取值问题。在对AT供电系统不同接线形式变压器进行技术性能比较的基础上,提出了我国高速客运专线牵引变压器的选型建议。试制了一台50kVA的二次侧中点抽出式Scott接线变压器模型,实际测试结果证明了技术方案的可行性和相关数学模型的正确性。二次侧中点抽出式Scott接线变压器具有抑制负序能力强、能省掉变电所内AT、简化变电所主接线、减小变电所占地面积等优点,具有实际应用价值。

基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功;各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。该文提出的基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统,不但可以解决以上问题,而且具有省自耦变压器,平衡变换装置结构简单、易控制、平衡效果好,变流器各桥臂负荷均衡,通信防护效果好,综合经济技术性能优越,工作可靠等优点;文中讨论了平衡变换原理,给出了补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证明提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

基于LLC谐振变换器的电力电子牵引变压器控制策略研究

采用电力电子牵引变压器取代传统工频变压器可实现高速列车牵引变压器小型化、轻量化的目标。针对由级联H桥变换器和LLC谐振变换器组成的电力电子牵引变压器,首先研究级联H桥变换器的电压电流双闭环控制策略,分析LLC谐振变换器功率反向流动的工作原理及变换器增益特性,提出采用变频控制实现功率双向流动的控制方法。为解决系统的功率平衡问题,提出一种基于LLC谐振变换器的功率平衡控制策略。该方法前级级联H桥变换器只进行基本控制,通过对后级LLC谐振变换器进行电压平衡控制,从而实现系统的功率平衡。搭建电力电子牵引变压器仿真模型和实验样机,仿真和实验结果表明所提出的控制策略能够实现功率双向流动,且各功率单元的传输功率保持一致,实现了系统的功率平衡。

基于有源滤波器和V/x结线的同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。将有源滤波器与V/x结线变压器和自耦变压器供电方式有机结合,构造出新型同相供电系统。通过以检测并得到的同相综合补偿电流为参考,控制有源滤波器消除三相不平衡,并滤除谐波和无功。该系统各供电区段电压相同,可以取消分相绝缘器;变压器成本低,省出口自耦变压器;继承了自耦变压器供电方式通信防护效果好,综合经济技术性能优越的特点。仿真证实平衡方式和检测方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

采用有源滤波器实现平衡变换的供电系统研究

提出了一种基于平衡变换的新型牵引供电系统方案,采用有源滤波器实现单相牵引系统与三相电力系统的平衡变换,可以消除电气化铁道对电力网的不利影响。该系统能实现同相供电,取消电分相绝缘区;在电力系统的每个接入点处,牵引系统都是一个三相平衡的纯阻性负载,对电力系统造成的三相负载不平衡、无功功率及谐波污染等问题不复存在。文中分析了平衡变换的原理、系统的构成和控制方法。利用计算机仿真手段对系统进行了研究和验证。