基于无谐波检测和选择性谐波补偿原理的组合式同相供电系统控制策略

针对组合式同相供电系统同相补偿装置(CCD)的常规控制方法受负载电流检测精度影响严重,且不能良好跟踪高速铁路负载高次谐波电流的缺陷,提出一种选择性谐波电流控制策略。该控制策略仅需要保留CCD的两单相变流器输出电压、电流的检测部分,不需要检测负载电流;并通过矢量比例积分控制器对连接负载的单相变流器输出电流误差中的各次谐波单独跟踪。该设计方法不受负载电流检测精度的影响,对牵引负荷各个频段谐波都具有良好的跟踪性能。利用MATLAB/Simulink搭建组合式同相供电的常规控制模型、改进控制模型和基于改进控制策略的半桥四臂模块化多电平电路模型,对交-直型、交-直-交型、混跑3种负载分别进行控制,仿真验证了改进电流控制方法的正确性以及在实际工程实现中的有效性。

单三相组合式同相供电系统的负序影响研究

负序是我国电气化铁路牵引供电系统中存在的主要电能质量问题之一,为研究单三相组合式同相供电系统负序的影响情况,介绍了单三相组合式同相供电系统结构及特点,采用通用方法分别计算了异相供电系统和单三相组合式同相供电系统下牵引负荷产生的负序电流,并对比分析了单三相组合式同相供电系统和异相供电系统中列车处于牵引或再生制动状态下负序影响情况,计算结果表明,单三相组合式同相供电系统平衡变压器绕组容量利用率比YNvd平衡变压器高,其容量利用率最小为85.7%.

基于MMC的储能型同相供电系统模型及控制策略

为解决电气化铁路中的负序问题、电分相问题和再生制动能量回收问题,研究一种储能型同相供电系统。其采用模块化多电平变流器(MMC)作为同相补偿装置,以避免基于级联H桥结构的传统系统中存在的占地大和损耗高等问题,并接入储能装置。在分析主电路工作原理和储能型同相补偿装置工作原理的基础上,建立储能型同相供电系统模型;结合牵引负荷特性划分3种工作模式,包括再生制动、削峰和填谷模式,并以相关国标限值为约束,计算各端口参考电流;提出分层协调控制策略,其中端口电流控制协调不同工作模式间的快速动态切换,荷电状态(SOC)均衡控制提高储能容量利用率。算例结果表明:系统在牵引负荷的不同工况下完成了负序的有效补偿,并且通过SOC均衡控制实现再生制动能量的高效利用;与传统系统采用的储能母线接入方式和SOC均衡控制相比,所提出的系统具有可靠性高和控制简单的优点。

组合式同相供电设备工作原理及保护研究

由于牵引供电系统的结构和负荷的特殊性,三相供电系统会发生严重不平衡,制约了高速、重载铁路的发展。详细介绍了一种单-三相组合式同相供电系统的结构,该系统不仅能够从根本上改善电能质量,还消除了牵引变电所出口处的电分相环节。首先,重点分析了其基于两“背靠背”单相变流器的同相供电设备的平衡变换原理;其次,分析了交直交变流器、高压匹配变压器、牵引匹配变压器等设备的保护要求,研究了同相供电设备的继电保护方案,并简要讨论了整定计算原则。最后采用Matlab/Simulink对组合式同相供电系统建立仿真模型。所提出的单-三相组合式供电系统已在沙峪变电所投入试运行,验证了该系统的可行性。

基于IPFC的单相组合式同相供电装置补偿原理分析

同相补偿装置主要负责消除负序、补偿无功以及滤除谐波,实现平衡变换,基于线间潮流控制器(Inter line power flow controller,简称IPFC)的同相补偿装置还能实现机车制动时的能量回馈。现主要围绕Scott变压器和IPFC结构的单相组合式同相供电装置,对其拓扑结构和补偿原理进行论述,为控制策略的提出及设备的研制奠定理论基础。

新型供电系统潮流控制器容量优化研究

为了满足高速铁路大容量负荷补偿需求和降低有源补偿装置容量,以组合式同相供电系统为例进行分析。首先介绍了系统结构;然后分析补偿目标与补偿装置容量的关系,并以某实际高速铁路为例,计算了优化补偿和完全补偿条件下各牵引变电所中牵引变压器和潮流控制器的容量;最后通过模拟仿真验证了系统补偿方式与补偿容量的关系。

基于同相供电装置的拓扑结构选型研究

组合式同相供电系统因其在效能和经济性方面突出的优势,具有极大的研究意义与良好的发展前景。现主要围绕单相组合式同相供电系统的构成原理及其在当前工程应用中的优势,对其结构方案进行着重研究,在简述现有同相供电装置基本结构的同时,比较高电压、大容量应用场合下不同拓扑结构同相补偿装置的适用性。