车网耦合下的牵引供电系统谐振不稳定机理分析

在国内电气化铁路的现场测试中发现了1种有别于谐波谐振现象的新型谐振不稳定问题,该文围绕高速列车与牵引供电网(以下简称车网)耦合系统中谐振不稳定问题的产生机理及影响规律进行了分析。采用阻抗分析法,建立了dq参考坐标系下小信号车、网阻抗传递函数模型;基于广义奈奎期特(Nyquist)判据,探寻了谐振不稳定现象的发生机理;分析了列车四象限整流器控制参数与牵引供电网参数对谐振不稳定的影响规律。仿真与实验结果表明,列车控制系统中电流环和锁相环的比例增益,以及牵引供电网等效电感等参数对谐振不稳定最为灵敏,因此在机车控制参数优化以及新建轨道线路设计时需重点考虑,这可为抑制谐振不稳定问题提供参考。

三相换流器交流侧扰动特性的定性及定量分析

为探究新能源并网引起的振荡问题,从定性和定量两方面对并网换流器的交流侧扰动特性进行了研究。首先,从频率变换的角度出发,定性分析了交流侧扰动在换流器内部的传递情况;并借助于时空相矢图特别解释了二倍频互补频率扰动分量的产生机理。然后,对换流器内部各扰动分量间的定量关系进行了推导,并推得换流器的端口导纳、转移导纳及频率耦合效应矩阵,其中特别考虑了锁相环的影响。最后,通过时域仿真对上述推导进行了验证,并分析了换流器的负电阻效应。研究表明,锁相环的输出相位扰动导致了dq轴扰动分量的不对称,并进而引起了扰动分量间的频率耦合效应;另外,当网络电阻不足以抵消换流器的负电阻时,电力网络存在谐振不稳定的风险。

两电平电压源型换流器负阻性与容性效应特征指标研究

为评估两电平电压源型换流器(VSC)并网系统的谐振不稳定风险,定义了4个描述两电平VSC负阻性与容性效应的特征指标。首先,基于简化等效电路,通过奈奎斯特稳定判据论证了VSC负电阻引起谐振不稳定的简单机理。然后,通过分析两电平VSC的交流侧扰动响应特性建立其端口阻抗模型。在此基础上,通过简化分析建立VSC端口电阻和端口电抗的宽频近似模型;据此定义了VSC负阻性与容性效应的特征指标,并对其影响因素进行了分析。最后,通过电磁暂态仿真验证了宽频近似模型的准确性和特征指标的有效性。算例分析表明,文中提出的特征指标可以定性评估两电平VSC并网系统的谐振不稳定风险。