交、直流机车混跑线路车网谐振机理分析及宽频域谐波综合治理研究

在交-直-交电力机车和交-直电力机车混跑线路的牵引供电系统中,存在丰富的宽频域谐波电流,且易产生车网谐振问题。文章首先采用谐波阻抗分析法建立了牵引网谐波阻抗电路模型,推导了牵引网谐振阻抗与谐波频率及供电臂长度的函数关系,分析车网谐振产生机理和谐振特性,给出了车网谐振治理方式及装置安装位置的选择;然后,针对目前牵引网的宽频域谐波,提出一种地面加装有源电力滤波器(active power filter,APF)和无源高通滤波器(high pass filter,HPF)的综合治理方法,并给出“APF+HPF”装置的工程设计方法;最后,结合国内某铁路牵引网案例进行仿真验证。仿真结果显示,采用该方法后谐波电流总畸变率由75.29%下降到1.58%(“APF+二阶HPF”滤波器)和2.55%(“APF+阻波HPF”滤波器),证明该方法对宽频域谐波具有良好的治理效果,能有效抑制车网谐振现象并消除其危害,保障了牵引供电系统的安全运行。

基于多重化电流跟踪控制的电力机车辅助变流器抑制车网谐振的方法

电力机车运行过程中会向牵引网注入谐波,并可能与车网耦合引发谐振事故,为此该文提出一种基于多重化电流跟踪控制的电力机车辅助变流器抑制车网谐振的方法。该方法在辅助电源的四象限变流器控制中引入有源滤波功能,在完成正常整流功能的同时,通过检测变压器一次电流,提取谐波电流指令,并采用多重比例谐振(M-PR)控制器跟踪多重化的电流指令产生补偿电流,以抑制网侧电压谐振。该文还分析M-PR控制器的参数设计,并定量分析补偿精度的影响因素。Matlab/Simulink仿真及RT-LAB半实物平台的实验验证了该方法的有效性。

车网谐振机理分析及仿真研究

对我国电气化铁路谐波新特征进行了归纳,对车网高频谐振、车网谐波传递、直流机车RC支路烧毁机理进行了理论分析和仿真研究,总结出一些基本结论和规律,最后对实际的车网高频谐振和直流机车RC支路烧毁事故进行了复现和分析,为全面掌握车网谐振机理以及制定相应的抑制措施提供了参考和理论依据。

高速铁路动车组车网谐振频率影响研究

在高速铁路牵引供电系统中,牵引网与电力机车之间的谐振事故时有发生,频繁的谐振事故对高速铁路的运行产生一定威胁,是高速铁路发展急需解决的问题。本文对电气化铁路车网系统谐波的产生机理、特征规律以及车网谐振机理进行理论分析,利用Matlab/Simulink仿真工具对在全并联AT供电模式下的CRH380B动车组进行仿真模型搭建,分析并验证了牵引网谐波的特征规律、牵引网谐振频率与牵引网谐波放大倍数的影响因素。

基于SHE-PWM的车网耦合谐振主动抑制策略研究

中国高速铁路交直交机车采用脉宽调制(PWM)技术,该技术造成谐波分布较为广泛,可能导致车网谐振现象,影响牵引供电系统的正常工作,该文针对车网谐振现象进行了研究并提出了可行的谐振抑制策略。首先分析了谐振机理,进一步引入特定谐波消除技术(SHE-PWM),消除注入牵引网的固有谐振频率的谐波来抑制谐振。由于多开关角的SHE-PWM构成的多元超越方程求解困难,采用有效集二次寻优的方式,进行超越方程求解。该算法具有初值依赖度低,收敛速度快,求解精度高的优势。最终通过RT-lab硬件在环实验分析验证了该谐振抑制算法的可行性以及方程算法的准确性。

HXD21000型交流传动货运机车车网谐振研究

基于我国电气化铁路近年来的快速发展,供电系统和机车之间的车网谐振问题越发突出。哈大线山海关站、哈尔滨站,大秦线,西安恒口变电站都发生过车网谐振造成的避雷器炸裂、中断区间供电等故障。针对铁路牵引供电系统以及电力机车四象限控制进行研究,实测了西安恒口变电站HXD21000型交流传动货运机车各种工况下车网谐振频率和幅值,经过对测试数据和HXD21000型交流传动货运机车四象限控制分析,提出了系统解决车网谐振问题的方法。

HX_D21000系机车车网谐振引起车顶电器烧损的改善方案

针对配属各机务段HX_D21000系机车发生的多起车顶放电间隙、避雷器烧损故障,结合前期故障数据分析结果,开展了故障多发地段的网压谐振测试工作。针对不同区段的实际情况,采取相应措施,避免发生车网谐振。同时为避免相应故障的扩大化,提供改善方案。

车网谐波耦合特性及车载抑制策略研究

为经济有效地解决车网谐波耦合导致的车网匹配的矛盾,首先分析了交流列车网侧电流谐波特性及其与牵引网电压谐波关系,得出了一些具有指导作用的基本结论和规律,然后在此基础上,提出了基于PR控制和状态观测的车载谐波抑制策略,并通过线路运行试验验证了该策略能有效抑制车网谐振,实现了列车网侧电流总谐波畸变率为0.5%、等效干扰电流为1 A的优异性能,保障了车网系统安全可靠地运行。

车载网侧变流器电流谐波优化控制策略

交流传动电力机车和电动车组网侧变流器产生的电流谐波频谱分布范围较宽,容易激起牵引网谐振.在分析了理想条件下网侧电流谐波特性的基础上,针对网侧变流器目前通常采用的多重化瞬态电流控制策略,通过对比指出了其在谐波性能方面的问题.为解决这些问题,提出了基于平均电流反馈和基于原边电流反馈两种优化的瞬态电流控制策略.通过仿真分析和线路运行试验验证了优化控制策略的有效性,可将原边电流总谐波畸变率降低至1%左右,显著提升了网侧谐波性能,并有效地抑制了车网谐振.

通过辅助变流器降低电力机车注入牵引网电流谐波的方法

电力机车牵引变流器会产生谐波,降低电能质量并可能引发车网谐振事故,为此提出一种通过辅助变流器降低电力机车注入牵引网谐波电流的方法。该方案针对辅助电源从辅助绕组取电的电力机车,在辅助电源的四象限变流器控制中引入有源滤波器功能,在完成正常整流功能的同时,通过检测变压器原边电流,提取谐波电流指令,并采用电流跟踪环节产生补偿电流,以抑制网侧电流谐波。给出主电路电感的取值方法,并定量分析补偿精度的影响因素。Matlab/Simulink仿真及RT-LAB半实物平台的实验验证了该方法的有效性。