电气化铁路功率调节器超负荷补偿策略的研究

针对高速铁路功率调节器(RPC)运行中存在的瞬时欠功率问题,提出一种超负荷下的补偿策略来实现RPC的不完全补偿。首先分析不完全补偿原理,构建约束条件最大补偿电流,引入有功补偿系数和无功补偿角度,重点分析RPC最高补偿电流下的补偿策略,为RPC在超负荷下的补偿提供思路。最后,Matlab仿真和小功率平台验证了算法的有效性和合理性。

电气化铁路并联型铁路功率调节器控制策略的仿真研究

为解决电气化铁路牵引供电系统中三相网侧谐波、无功和负序等电能质量问题,同时满足电气化铁路补偿容量大的要求,提出了采用并联型铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)配合降压变压器的综合补偿方案,具体研究了并联型RPC的控制策略并进行了仿真分析。提出了对RPC的指令电流检测采用平衡补偿电流检测法,对RPC的补偿电流控制采用基于比例谐振(proportion resonance,PR)控制器的三角波比较控制方式,同时将载波相移(carrier phase shift,CPS)技术应用于RPC的控制。最后,利用MATLAB/Simulink搭建了由2个RPC并联构成的补偿方案的仿真模型。仿真结果表明:RPC投入运行后,三相网侧电流为与电网电压同相位的三相正弦对称电流,只含有开关频率整数倍次的高次谐波;通过进一步采用CPS技术,开关频率奇数倍次的高次谐波被有效滤除,三相网侧电流总谐波畸变率由8.04%降低为2.24%。仿真结果验证了并联型RPC在解决牵引供电系统中三相网侧电流谐波、无功和负序等电能质量问题方面的可行性与优越性,为并联型RPC的工程应用提供了有价值的参考。

一种适用于高速电气化铁路的混合型功率调节系统及其容量分析

随着交流电力机车的广泛使用,牵引网负序和过分相问题日益突出,采用配置铁路功率调节器（railway power conditioner,RPC）的同相供电系统是一种可行方案.为了提高该方案中功率调节系统的性价比,本文提出了一种适用于同相供电系统的新型混合铁路功率调节器（hybrid RPC,HRPC）.与传统RPC相比,该系统变流器的端口电压更低,从而大幅降低了有源部分的容量.文章详细描述了系统的拓扑结构、补偿原理,给出了关键参数的设计方法,并对HRPC的容量进行了系统分析.研究结果表明,在完成相同补偿任务的前提下,所提HRPC变流系统的容量将比传统RPC降低46%-50%.所得结论通过仿真得到了验证.

大功率混合型电气化铁路功率补偿装置

针对高速电气化铁路牵引供电系统面临的负序、谐波等电能质量问题,提出一种新型混合电能质量补偿系统。该系统主要由铁路功率调节器(RPC)、晶闸管控制电抗器和三次滤波器组成。为了达到负序与谐波综合治理的目的,首先采用无源装置分别给两个供电臂补偿固定容量的容性与感性电流来改变两供电臂电流相位差,然后RPC根据补偿情况来转移相应量的有功、补偿余额的无功并补偿指定量的谐波,这样大大减小了有源部分的容量,节省了成本,提高了系统的可靠性。考虑到电流内环指令信号的交流特性,故采用了一种模糊递推PI控制方法并能够很好地消除稳态误差,并提高系统的动态性能。根据补偿要求设计了补偿装置参数,最后仿真与实验结果验证了本文研究内容的正确性。

高速电气化铁路新型电能质量补偿系统

针对高速电气化铁路牵引供电系统面临的谐波电流含量高且较分散、负序电流大的电能质量问题,建立一种新型电能质量补偿系统。该系统主要由电气化铁路功率调节器、两组晶闸管控制电抗器和两组晶闸管控制3次滤波器组成,其中电气化铁路功率调节器只用来转移有功功率和治理部分谐波,3次滤波器用于滤除3次谐波和改变供电臂电流相角,电抗器也用来改变供电臂电流相角。该系统以最小的有源容量和较低的成本进行谐波抑制和负序电流补偿。本文在阐述其工作原理的基础上,建立了其基波域和谐波域的统一等效电气模型,并深入研究了其负序补偿和谐波抑制原理,分析了电气化铁路功率调节器最佳容量选取的原则,同时还对整个系统的谐振特性进行了分析,并模拟京沪高速电气化铁路实际供电系统进行了仿真,仿真结果验证了本文研究内容的正确性和有效性。

模块化多电平铁路功率调节器接入的机车混跑车网耦合系统稳定性分析

基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(modular multilevel converter-railway static power conditioner,MMCRPC)能够有效解决牵引供电系统存在的电能质量问题,但接入MMC-RPC对车网耦合系统低频稳定性的影响尚不明确。针对此问题,首先考虑频率耦合效应,基于多谐波线性化方法建立了CRH3型、CRH5型机车变流器及MMC-RPC的端口序导纳模型,并实现了不同控制策略、不同变流器负荷序导纳模型在单相静止坐标系的统一。其次,分别研究了MMC-RPC接入牵引网前后车网耦合系统的低频振荡现象。接着,根据主导相角裕度和灵敏度指标首次定量评估了MMC-RPC接入机车混跑系统工况下不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出相应调参准则以提升系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink仿真和硬件在环半实物实时仿真验证了对系统稳定性分析结果的正确性。

交流电气化铁道静止功率调节器

铁路静止功率调节器RPC(railwaystaticpowerconditioner)是用来避免交流电气化铁道负荷所引起的三相网压波动的一种静止电压补偿器。在变电所 ,RPC利用两个自换相变流器 (self-commutatedinverter)把上下行馈电电路连接起来 ,通过调节上下行间的有功功率来平衡三相功率 ,通过补偿无功功率来控制三相电压波动。在分区亭 ,RPC可利用无功功率来减少压降。RPC还可作为有源滤波器来抑制谐波。

电气化铁路的功率因数与经济效益

论述了电气化铁路的功率因数与经济效益的关系,说明通过电力机车和牵引供电设备改造,改善牵引供电系统功率因数,可有效减少电费支出,提高电气化铁路技术经济效益,并提出了几项措施。

电气化铁路供电电能质量测试主要结果分析

为掌握电气化铁路供电电能质量现状,确保电网安全运行,满足电气化铁路快速发展的供电需求,国家电网公司组织了一次大规模测试。文章根据向电气化铁路供电的变电站电能质量测试结果,就谐波、负序等主要测试数据及电气化铁路供电中的主要问题进行整理和分析。结果表明,电气化铁路牵引负荷功率因数偏低,产生的谐波和负序分量普遍超标,劣化了电网电能质量,给电网安全稳定带来隐患,应引起高度重视并积极解决。

基于背靠背SVG的电气化铁路电能质量综合治理

针对电气化铁路引起的负序、谐波和无功问题,采用将SVG背靠背联接与固定补偿(FC)相结合来实现负荷平衡以及补偿无功和谐波的方案。该方案将2台SVG背靠背联接使用,通过实时计算两供电臂的负荷差,将差值的一半有功功率通过共用的直流电容,从重臂分配到轻臂从而实现负荷平衡,并同时补偿牵引负荷引起的谐波和无功问题,达到电能质量的综合治理。该方案经过变电所实际运行,并对多种补偿方式下的电能质量进行多次测试,结果显示该方案能够达到较好的治理效果。

电气化铁路对电力系统的影响

电气化铁路作为电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、不对称和波动性的特点。该文以斯考特变压器的供电系统为例,分析了注入系统的不平衡谐波,介绍了其对电力系统的危害,并提出了一些应对措施;针对电铁负荷功率因数较低的现象,分析了无功补偿的必要性以及目前存在的问题和解决措施。通过分析表明可以把电铁对电力系统的影响降到最低。

电气化铁路新型功率因数计量方法

电气化铁路功率因数下降导致其经常不满足电力部门的要求,铁路部门被征收高额的调整电费。由于电压、电流的畸变和不对称,基于正弦对称电压、电流建立的传统功率因数计算方法已失去其有效性。本文总结了电气化铁路用户功率因数的传统计算流程及方法,并验证了传统方法的不足;根据IEEEStd1459-2010中等效视在功率的相关理论,提出一种适用于电气化铁路负载特性的功率因数计算新方法。该方法可为解决电力部门合理征收调整电费问题提供良好的理论基础。

电气化铁路牵引供电系统功率因数的改善

电力牵引负荷的功率因数{氏,不但使牵引变压器等牵引供电系统设备的能力不能充分利用,而且会对电力系统产生不良影响。有效改善电气化铁路牵引供电系统功率因数,可以减少电能损失、节省电费支出,提高电气化铁路的经济效益。

电气化铁路负序对电力系统的影响与解决措施

电气化铁路作为电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、不对称和波动性的特点,可能威胁电力系统的安全运行。文章介绍了牵引负荷在电力系统中引起的负序电流对电力系统的影响及降低和限制负序电流的措施;针对电气化铁路负荷功率因数较低的现象,分析了无功补偿的必要性以及目前存在的问题和解决措施。通过分析表明可以把电气化铁路对电力系统的影响降到最低。

动态无功补偿装置在电气化铁路上的应用

介绍基于高压晶闸管阀的静止型动态无功补偿装置原理、关键技术及在电气化铁路上的应用效果。选择基于高压晶闸管阀的静止型动态无功补偿装置作为提高功率因数,降低无功电流,提升接触网电压主要技术手段,达到有效实现提高功率因数和稳定接触网电压的双重目标。而且在输送同样的有功功率的情况下,所需总电流可大幅减少,从而使得变压器、输配电线路的损耗大大降低。

电气化铁路对电力系统安全运行的影响及对策

电力机车为波动性很大的大功率单相整流负荷,可能威胁电力系统的安全运行。本文介绍牵引负荷在电力系统中引起的负序电流对电力系统的影响及降低和限制负序电流的措施;从工程和经济两个角度说明了不平衡谐波对电力系统的危害,并提出了一些应对措施;针对电铁负荷功率因数较低的现象,分析了无功补偿的必要性以及目前存在的问题和解决措施。

电气化铁路的磁阀式可控电抗器动态无功补偿系统

阐述用磁阀式可控电抗器调节电气化铁路系统的无功功率,主要需要解决非线性电路的无功功率的测量和快速调节,保证功率因数保持在0.9以上。本文介绍利用直流电流控制铁芯的磁饱和度来达到平滑调节目的的磁阀式可控电抗器为补偿元件,晶闸管为执行元件,用以80C196KC 为核心的单片机进行控制,保证了补偿的快速性、准确性、合理性。

基于三态滞环控制的电气化铁路电能质量治理装置

针对电气化铁路造成的电网无功、负序、谐波等电能质量问题,提出一种基于三态滞环调制方法的电能质量治理装置。文章基于平衡牵引变压器,通过对该调节器的基本结构和补偿原理的详细分析,提出装置的系统控制策略和三态滞环电流调制方法。PSCAD/EMTDC仿真和样机试验结果表明:三态滞环调制方法具有响应速度快、等效开关频率高、电流脉动小等优势,调节器能很好地解决牵引变电所电能质量问题。

功率半导体推动高速电气化铁路发展

早在19世纪70年代，德国就建成了当时最早的电气化铁路线。但是由于当时技术的局限性，机车的牵引电机都是直流电机，采用机械接触器或者继电器对电机进行控制和保护。虽然这种技术有着明显的不足，比如调速不连续，寿命短等，但是这在当时已经是跨时代的设计了，这样的设计一直延续到了第一代的功率半导体器件二极管的诞生，由于二极管有着正向导通，反向截止的特性，能方便的构成整流桥。这使得交流电网能方便的被应用到电气化铁路上来。

神朔电气化铁路加装SVC静补装置技术方案的研究

经过长期的计算分析、考察、论证,综合神朔电气化铁路的运行工况、电网连接方式、系统参数,提出在神新线加装SVC静补装置是对电气化铁路牵引负荷进行谐波、负序治理的最理想方案,并给出了在神朔电气化铁路加装SVC静补装置的多种技术方案。