电气化铁路牵引电力合建变电所母线保护方案探讨

结合电气化铁路牵引电力合建变电所主接线的特点,借鉴电力系统经验,提出一套完整的母线保护方案,就其中的启动元件、比率制动差动元件、辅助闭锁元件、母联保护元件的保护原理、动作判据、参数整定及相互配合逻辑关系进行全面的讨论。该方案在区外故障时能有效避免因电流互感器饱和而造成的保护误动,有良好的选择性;在区内故障时有较高的灵敏度,保证牵引供电系统及铁路电力系统可靠供电、稳定运行,为牵引电力合建变电所的设计提供了参考和建议。

牵引电力电子变压器系统关键技术研究

随着半导体及磁性材料技术的发展,电力电子变压器近年来成为研究热点,相较于传统工频变压器,它具有功率密度高、效率高、高压侧电能全控、保护更加迅速等优点,是“双碳”背景下电能变换的重要技术发展方向。在牵引领域,国外较早开展牵引电力电子变压器的研究,但主要针对15 kV/16.7 Hz牵引网制式。在国内牵引网制式为25 kV/50 Hz的条件下,电力电子变压器的应用面临紧凑空间要求与更高工作电压的矛盾,导致高压主电路拓扑选型、绝缘系统小型化、冷却系统绝缘安全等一系列难题。目前世界上暂无25 kV/50 Hz牵引电力电子变压器研制情况的报道。文章针对适用于我国牵引网制式的牵引电力电子变压器系统,开展了主电路拓扑及控制、高压绝缘设计、冷却设计等关键技术的研究,分析并采用了基于3300 V硅基半导体器件的中性点箝位(Neutral point clamped,NPC)三电平高压高频DC-DC隔离型主电路及双边同步调制策略,实现牵引制动能量迅速切换;提出基于复合材料的绝缘系统设计方法,实现了主回路对地的高绝缘耐压;提出泵驱相变蒸发冷却关键技术,实现了变压器和变流器一体化冷却,并完成了电力电子变压器单支路样机及工程化整机的研制及装车试验,试验结果表明了设计方法的有效性。

牵引电力电子变压器次谐振现象机理及抑制策略

牵引电力电子变压器(PETT)由于单相拓扑结构、高低频率变流器混合使用和死区时间等影响,中间直流侧电压包含以2倍频为主的低次谐波电压。低次谐波电压在LLC变换器谐振回路中被放大,发生次谐振现象。揭示直流侧2倍频等低次频谐波电压在LLC谐振变换器中产生次谐振的机理,讨论次谐振引起ZVS(零电压开通)范围减小和开关管通态损耗增加的原因。定量分析低频谐波电压及其放大系数与网侧功率、直流电容值、直流电压谐波次数和网侧谐波电流的关系。给出PETT系统参数优化选取的方法和抑制低次谐波的控制策略。试验验证了本文所提方法、策略的正确性和有效性。

采用半导体开关消除牵引电力车电弧

在煤矿中,牵引车的受电弓子与架线和轮与轨之间,在牵引机车运行中,由于车辆运行问题或其它不稳定的接触条件,会造成拉弧现象发生。采用消弧电路,对机车正常安全运行是具有可靠保证。

电气化铁道供电牵引电力变压器研究

随着我国电气化铁道供电牵引电力变压器的不断发展,改善了我国铁路运输以往较大的能耗和过于严重的污染等问题。文章对电气化铁道供电牵引电力变压器进行研究,通过结合我国电气化铁道供电牵引电力变压器的发展历程,对牵引变压器的共性运行原理进行了阐述,并在此基础上对牵引变压器的连接方法和运行特点进行了探讨。

牵引电力合建所新型动态无功补偿方案研究

近年来,新建电气化铁路一直在推广牵引变电所与电力变电所合建共用外部电源,以降低外电源建设成本,方便运营维护管理。由于交-直-交型电力机车在电气化铁路上的大规模应用,牵引变电所功率因数一般都能达到0.9以上。但是仍然存在某些电气化铁路在开通初期由于整体运量的不足,牵引网对地容性无功占比过大,导致牵引变电所每天的功率因数低于0.9,需加装无功补偿装置。传统的补偿方案是在牵引变电所内27.5 kV母线上并联无功补偿装置,建设成本较高。针对牵引电力合建所,文章提出了一种在10 kV母线上并联无功补偿装置的方案,工程验证了其可行性,经济效益显著,具备良好的推广价值。

数字孪生在轨道交通电力牵引系统应用的探讨与展望

随着我国轨道交通电力牵引系统的快速发展与技术成熟,其可靠性评估与智能化监控技术逐渐引起关注,数字孪生是基于数据与机器学习对实际物理系统的虚拟刻画技术,可以实现对实际物理系统的行为特征模拟与参数监测,因此将数字孪生技术引入轨道交通电力牵引系统领域,可为其数字化、智能化监控与运维提供发展思路与技术手段。文章首先对数字孪生技术目前在电力牵引系统中的应用现状进行了综述,进而列举了电力牵引系统数字孪生构建过程中所需的关键技术及其发展情况——在电力牵引系统领域,数字孪生及其相关技术仍在理论研究阶段,只有针对部分子系统的探索性研究,尚未形成完善的系统建模与智能监控体系;最后,文章展望了数字孪生技术在电力牵引系统领域的工程化实现前景,探讨了其投入工程应用可能会面临的内部技术问题与外部客观挑战,旨在为后续技术研究与实践提供参考。

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。

基于阻抗约束的铁路电力牵引变流器稳定性控制

在铁路电力牵引供电系统中,dq阻抗是衡量系统稳定性的重要参数。若无法将dq阻抗控制在合理范围内,则会导致不稳定、低效或低质量的电力传输,为此,提出铁路电力牵引变流器稳定性自动控制技术。基于四象限变流器的能量转换分析结果测量阻抗,获取变流器的dq阻抗测量值,引入Hilbert变换法将其转换为响应信号作为自适应自抗扰比例积分控制器的输入信号,建立阻抗阈值,将dq阻抗控制在设定的阈值内,对低频振荡现象展开控制。结果证明,所提方法处理低频振荡现象时响应速度快、抑制效率高,能够实现对铁路电力牵引变流器稳定性的自动控制。

“轨道车辆电力牵引仿真分析”课程教学改革研究

分析了“轨道车辆电力牵引仿真分析”课程的特点,并结合该课程在教学中存在的问题,探讨了在教学改革过程中采取的措施:整合理论教学内容,构建关联知识体系;加强教学资源建设,丰富实践教学手段;深挖课程思政元素,与知识育人有机结合;整理分析学生成绩数据,切实把握学生知识掌握情况等。通过上述教学改革创新措施,在近年来的教学实践中取得了良好的效果。

电力牵引环境下电缆耦合纵向感应电压评估计算的比较

随着高铁、城市轨道交通的普及,设备及其电缆在电力牵引环境下的应用越来越多,很多电缆在这样的环境下都会因电磁耦合效应产生一定的纵向感应电压。这类纵向感应电压极有可能因为设备维护人员的误触摸而产生电击伤害,也有可能因为产品设计的不合理导致设备的损坏、误操作等诸多问题。本文中列举了这类纵向感应电压评估计算的三种不同实现方式,并对三种方式得到的差异化结果做了分析比较,并对差异原因一一做了分析。

铁路电力牵引供电工程施工质量控制及管理技术研究

铁路电力牵引供电工程是指为铁路运输系统提供电力供应的工程项目。本论文旨在研究铁路电力牵引供电工程施工质量控制与管理技术。通过对相关技术的分析和研究,提出了一套有效的施工质量控制与管理方案,以确保铁路电力牵引供电工程的施工质量和安全性。本文的研究成果对于提高铁路电力牵引供电工程施工质量和效率具有重要意义。

高速铁路电力及牵引供电建设装备的应用分析

当前,随着我国科学技术水平的不断提高,铁路运输行业技术水平也在提高。高速铁路的开通能为人们的生活提供更多的便利,而其中的电力以及牵引供电建设装备则是核心,维持着高速铁路的安全运行。为此,本文就介绍了几种在这其中所用到的设备,然后明确当前的装备应用情况,最后提出装备应急发展,为相关的研究人员提供参考。

转子电阻变化对电力牵引感应电机起动转矩的影响

列车运行范围广、路况复杂,在最困难的区段也要能够快速平稳起动,这就要求电力牵引感应电机能够提供足够大的起动转矩。影响起动转矩的因素主要是转子电阻的变化,而影响转子电阻变化的关键因素则是电机的温升。本文首先从转差频率和磁场定向两个方面分析了电力牵引感应电机的牵引特性,证明了转差频率和磁场定向的本质统一。在此基础上,分析了转子电阻变化对电力牵引感应电机转差频率和磁场定向的影响,以及对起动转矩的影响。利用TMS320F2812构成的控制系统,采用矢量控制技术,对电力牵引感应电机进行了起动转矩的理论验证实验。实验结果表明,转子电阻对电力牵引感应电机的起动转矩影响很大,温升是影响转子电阻变化的主要因素。

电力牵引网故障测距与录波微机综合系统

介绍一种故障测距与录波新型微机综合系统的硬件结构、数学模型、算法和主要功能、技术指标，并对其原理作了分析。该系统在实际应用中已取得预期成效。

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。

电力牵引系统的预测型谐波电流检测方法研究

准确、快速地检测系统电流中的谐波成分，是保证有源电力滤波器(APF)具备良好工作性能的关键。针对电力牵引负荷的经常性和剧烈变化的特点，提出了一种预测型谐波电流实时检测方法，能够在任一时刻正确预测出未来时刻的谐波电流值。理论分析和仿真研究表明，该方法检测误差小，并能克服低通滤波器造成的延时，使APF的控制时滞大大减少。该方法也可用于一般非线性负载的谐波电流检测。

大功率电力牵引控制系统硬件在回路实时仿真

硬件在回路仿真可以有效地对电力牵引驱动控制器进行各种条件特别是极限、故障条件下的测试。本文采用dSPACE实时仿真器对大功率电力牵引驱动控制系统进行硬件在回路仿真,建立了电力牵引驱动系统的实时模型,采用双线性插值方法解决了由于固定仿真步长内发生的离散开关事件引起的误差。实时仿真与系统实验对比结果验证了实时仿真系统的有效性和可信度,在开发和测试阶段可以代替实际逆变器和电机进行实时闭环测试。

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。

电力牵引异步电动机无速度传感器间接定子量控制

在异步电动机等效电路模型基础上阐述间接定子量控制的数学关系,论述全速度区域的间接定子量控制方案及恒功弱磁区的动态弱磁方法。采用一种基于Luenberge观测器的转速自适应估计算法,构建无速度传感器间接定子量控制系统。针对在电力牵引中无速度传感器控制系统必须能在异步电动机任何未知转速时重新投入工作,给出了一种初始转速自优化搜索算法。利用TMS320C31和TMS320F240构成的双微机控制系统,对所提出的方案实施了全数字化控制。试验结果表明,该无速度传感器间接定子量控制系统具有优异的动、静态性能。