包神铁路电气化高次谐波抑制研究

摘要

电气化铁道牵引供电系统因电力机车的负载特殊性而使得其谐波和无功功率等电能质量问题变得突出、尖锐。由于包神铁路和谐号电力机车的开通和运行，其产生的高次谐波引起了沿线供电系统的谐波放大，以致沿线设备，特别是与其混跑的韶山系列机车设备损坏和烧毁，严重威胁包神铁路的安全及稳定运行。针对包神铁路这一实际运行问题，开展以下几方面研究工作，具体包括混跑时的两种机车传动系统的基础分析、交直交牵引传动系统的建模及其谐波分析、包神铁路现场谐波数据采集与分析、高次谐波抑制方案的确立和基于MATLAB的仿真建模分析、方案实施和实地效果监测。
　　(1)从不同机车混跑时引发的实际安全问题出发，对比分析两种制式电力机车的异同，对其牵引传动系统作基本认识，为后文的谐波分析和抑制奠定基础。
　　(2)通过建立交直交制式机车变流系统的数学模型，理论分析其谐波电流，并结合现场采集的包神铁路牵引供电系统谐波数据做对比分析，明确两种机车混跑时高次谐波来源和分布范围。
　　(3)就高次谐波抑制提出采用APF和二阶高通滤波器两种不同实施方案，并多角度对比各自的优缺点，最终确立包神铁路高次谐波抑制方案。
　　(4)拟设计针对特定次谐波的二阶高通滤波器，并基于MATLAB仿真软件对二阶高通滤波器滤波性能进行建模仿真，以便进一步对滤波器的滤波效果做理论分析。
　　(5)针对包神铁路高次谐波危害问题进行探讨分析，提出相应解决方案，利用相关技术支持设计确立包神铁路二阶高通滤波器相应参数，完成现场安装后进行试运行并做实际效果监测;通过现场监测表明方案切实可行，通过采样数据表明包神铁路高次谐波抑制方案效果显著，解决了包神铁路混跑时曾出现的沿线设备及韶山系列机车过电压电阻烧毁等问题，课题研究及项目实施切实可行。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．2．1 电气化铁路背景

1．2．2 包神电气化铁路的发展及现状

1．3 论文的主要工作和内容

2 包神铁路高次谐波产生的原因及分析

2．1 谐波与电气化铁路

2．2 机车电力传动系统

2，2．1 交直型传动方式

2．2．2 交直交型传动方式

2．2．3 两种传动方式性能对比

2．3 包神铁路谐波测量与分析

2．4 小结

3 高次谐波的建模分析与抑制研究

3．1 交直交牵引系统数学模型及其谐波分析

3．2 谐波抑制方案

3．3 基于MATLAB的谐波抑制仿真

3．3．2 建模仿真及分析

3．4 小结

4 现场运行及效果评估

4．1 参数计算

4．2 方案实施及数据监测

4．3 小结

结论

致谢

参考文献