交流牵引网的π型和分布参数仿真模型的对比分析

目前,对电气化铁道交流牵引供电系统的电气特性的研究主要还是通过仿真软件来实现。为分析不同的输电线路的模型在研究过程中产生的影响,基于输电线路两种常用的数学模型,利用MATLAB/simulink仿真平台对某具体普速电气化铁路的复线牵引网简化电路进行仿真分析。根据等效电路推导出牵引网电压的计算公式;基于搭建的集总参数和分布参数仿真模型,得到两种牵引网模型在空、负载时牵引网电压、网压降落变化情况以及牵引网的阻抗与频率特性;最后通过与实际数据的对比分析,验证模型的正确性,进而得到这两种模型的适用场合。研究表明:不同的牵引网线路模型在研究中有不同的影响。

交流牵引供电系统仿真通用数学模型及其应用

对交流牵引供电系统进行统一的数学建模,是实现数字化仿真的关键。以多导体传输线模型为基础,构建了适用于不同供电方式的牵引网统一数学模型;基于牵引变电所端口电气量通用变换关系,推导了适用于不同变压器接线形式和不同相序接入的牵引变电所通用等值电路;在链式网络结构的基础上,建立了交流牵引供电系统仿真通用数学模型,并改进潮流计算方法。以此为基础,开发交流牵引供电仿真软件。实例计算表明,该模型具有良好的通用性和较高的精确度,适用于高速、重载电气化铁道牵引供电系统仿真。

电气化铁路牵引供电系统车网耦合的潮流计算方法

以多导体传输线模型为基础,推导了牵引变电所和分区所等值电路,构建了适用于不同结构和供电方式的牵引网统一数学模型。对列车牵引传动系统利用参数辨识的方法,建立了感应电动机并联静止负荷的数学模型,实现对列车更准确建模。以此为基础,开发了基于车网耦合潮流计算的电气化铁路牵引供电系统仿真软件。实例计算表明,该方法充分考虑列车与牵引供电网的交互影响,能够更真实地反映牵引供电系统的潮流分布,具有重要的工程应用价值。

牵引供电系统车网高次谐波耦合的研究

基于对交-直型机车与交-直-交型机车谐波特性的分析,对车网系统之间的耦合作用机理进行了阐述,研究了网侧电压谐波对交-直-交型机车变流器的作用机理,并以单线直供牵引网为例绘制了系统谐波阻抗波形图。建立了高次谐波车网系统仿真模型,利用仿真手段对车网耦合作用机理进行了深入研究和验证。得出的结论对今后研究及治理车网高次谐波耦合现象可起到重要的参考作用。

牵引网阻抗频率特性的研究

针对单线带回流线的直接供电方式牵引网阻抗频率特性进行了研究,计算了该情况下的牵引网导线参数,并利用Matlab/Simulink工具箱搭建了牵引网仿真模型,仿真结果表明单线带回流线的直接供电方式牵引网阻抗随频率的变化而变化,并且与供电臂长度有关,其中13次、25次谐波对牵引网阻抗影响最为严重。

高速铁路隧道及高架桥路段牵引网建模与分析

在高铁全并联AT供电方式下的牵引网链式模型基础上,推导多导线的阻抗及导纳矩阵;结合四周无限隧道模型及电磁场理论,计算隧道中导线的自阻抗、互阻抗和分布电容,并求牵引网供电回路和高架桥桥墩间的耦合系数;在Simulink仿真平台里搭建各路段牵引网仿真模型,通过分析该模型输出电气量,验证了所建模型的正确性。在此基础上,研究了负载位置变动高铁牵引网特殊路段的牵引网电压及钢轨电位的分布规律。

电气化铁路牵引变电所位置及安装容量优化设计

为减少牵引供电系统网络损耗,提高电能质量,合理利用牵引变压器容量。以多导体传输线模型为基础,综合考虑其牵引供电品质和对电力系统的影响,建立了以三相不平衡度为约束条件、一个列车运行周期下的牵引网最小电能损失模型。使用粒子群优化PSO算法对牵引变电所和分区所的位置进行寻优设计,通过找到合理的牵引供电臂长度,使得牵引网电能损失最小,并得到各种接线方式下牵引变压器容量。实例计算表明,该方法能有效减少牵引网网损,降低牵引变压器容量,提高公共连接点电能质量。

高速铁路弓网离线过电压对车体电位的影响

基于现场采集的阻抗参数,建立高速铁路“网-车-轨”牵引供电系统等效电路模型,进而建立包含弓网电弧仿真模型的“网-车-轨”三位一体的牵引供电系统有限元模型,并通过与实测升弓过电压进行对比,验证有限元模型的可靠性;将由等效电路模型计算得到的电压激励加载在有限元模型上,调整列车运行速度和弓网离线时间,分析其对弓网电弧发展的影响,研究弓网中离线和大离线工况下的过电压特性和不同接地方式下的车体电位和磁场分布。结果表明:当列车运行速度较大且弓网离线时间大于200 ms时,易发生弓网完全离线,并产生较高车体过电压;车速为300 km·h^(-1)时,弓网离线导致的车体过电压达6.45 kV;车底主要区域对地电位高于2 kV,磁感应强度峰值为3.8 mT;通过增加3车保护接地数量,提高车体过电压的泄放能力,使车顶-轴端过电压降至5.47 kV,最大磁感应强度降至2.6 mT,车底区域磁场分布更加均匀,有效地抑制了车体过电压,改善了车载设备的电磁工作环境。

包神铁路牵引供电系统高次谐波谐振及抑制技术研究

分析机车的谐波特性与谐波谐振产生机理,对比实测数据对应的谐波特性与机车谐波特性,提出一种适用于低次奇次谐波与高次谐波带并存情形的混合无源滤波器,并对该滤波器的结构与阻抗频率特性以及典型系统情况下对牵引网谐振特性的影响进行介绍。设计一套混合无源滤波器装置,并通过建立牵引网仿真模型对滤波前后牵引侧母线谐波含量进行测试和分析,验证滤波装置的可行性和有效性。

高速铁路贯通供电系统及其谐波特性研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在的负序、谐波、无功及机车过电分相问题,提出了新型的基于三,单相交直交变换器的贯通供电系统,与同相供电系统相比,能彻底取消电分相,实现电气化铁路内部的同相联网,消除或大大减轻对电力系统的电能质量影响。在贯通供电系统下,本文建立了牵引网-机车联合仿真模型,验证了方案的可行性,并分析了CRH5动车组的谐波特性,为抑制牵引网谐波电流放大,避免车网系统谐波谐振提供了理论依据。