新型Vv牵引供电系统谐波电流与负序功率治理研究

摘要

电气化铁路牵引负荷波动频繁、冲击大，产生大量的谐波电流、负序电流、谐波功率和负序功率。电力机车已经成为电力系统最重要的谐波源和负序源，严重威胁电力系统的安全、可靠运行。论文在详细分析电气化铁路牵引变压器、谐波抑制和负序抑制的基础上，提出并研究了一种新型Vv接线牵引变压器以及相间功率传递器，以有效降低牵引供电系统对电网的谐波和负序影响。
　　首先，分析了电气化铁路的发展情况和运行特点，电气化铁路牵引负荷产生的谐波和负序的含义、性质和传统治理谐波和负序的措施。
　　其次，详细分析了单相变压器、Vv接线变压器、三相YN/d11接线变压器、伍德桥(Woodbridge)接线变压器、十字交叉接线变压器、斯科特(Soctt)接线变压器、阻抗匹配平衡接线变压器，多种牵引变压器的基本结构、电能变换关系、材料利用率、容量利用率等，分析总结了牵引供电变压器的优缺点。根据目前铁路高速化的趋势，指出Vv接线变压器是未来铁路牵引变压器的应用趋势。
　　第三，结合牵引供电变压器的感应滤波技术，提出并研究了一种新型Vv牵引变压器。重点研究其等值电路和谐波模型。论述了感应滤波技术的特点、性能及新型Vv接线变压器抑制谐波的原理。在Matlab/Simulink平台上建立了牵引供电系统分别带非线性负载的仿真模型。仿真结果表明:新型Vv接线变压器能够有效的抑制高压电网侧的谐波电流和谐波功率。
　　最后，结合牵引供电系统的特点，根据对称分量法，分析了牵引供电系统的负序电压、负序电流和负序功率。在此基础上，提出并研究了一种用于负序功率治理的相间功率传递器，并分析了相间功率传递器的负序补偿原理和控制方法。在PSIM6.0软件中建立了新型Vv接线变压器应用于牵引供电系统分别带非线性负载的仿真模型。仿真结果表明:相间功率传递器可以有效的抑制高压电网侧的负序电流和负序功率。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 电气化铁路的发展情况及其负荷的特点

1.1.1 电气化铁路的发展情况

1.1.2 电气化铁路负荷的特点

1.2 电气化铁路牵引负荷产生的谐波性质、影响及传统治理措施

1.2.1 谐波的的含义和性质,电气化铁路谐波的特点

1.2.2 谐波的影响和传统的谐波治理措施

1.3 电气化铁路牵引负荷产生的负序性质、影响及传统治理措施

1.3.1 电气化铁路负序的含义和性质

1.3.2 负序的影响和传统的负序治理措施

1.4 本文研究的现实意义

1.5 研究内容及所做的工作

1.5.1 主要研究内容

1.5.2 主要工作

第2章 电气化铁路牵引供电变压器的工作原理与基本结构

2.1 引言

2.2 电气化铁路牵引供电系统原理介绍

2.3 牵引变压器的种类及其特点

2.3.1 单相接线变压器

2.3.2 三相YN/dll接线变压器

2.3.3 李勃伦克(Le blanc)接线变压器

2.3.4 伍德桥(Woodbridge)接线变压器

2.3.5 十字交叉接线变压器

2.3.6 斯科特(Scott)接线变压器

2.3.7 阻抗匹配平衡变压器

2.3.8 各牵引变压器的技术特性分析与对比

2.4 牵引变压器发展趋势

2.4.1 牵引变压器工程应用趋势

2.4.2 牵引变压器的技术发展趋势

2.5 本章小结

第3章 新型Vv牵引供电系统谐波电流抑制特性分析

3.1 引言

3.2 谐波抑制变压器

3.2.1 单相谐波抑制变压器的基本结构

3.2.2 新型Vv谐波抑制牵引变压器

3.3 新型Vv谐波屏蔽变压器及其等值电路和滤波原理

3.3.1 新型Vv接线谐波屏蔽变压器的等值电路和谐波模型

3.3.2 新型Vv接线谐波屏蔽变压器的技术特点

3.3.3 感应滤波和常规滤波的对比

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第4章 牵引负荷在电力系统中产生的负序电压、负序电流和负序功率研究

4.1 牵引负荷在电力系统中引起的负序电压

4.2 牵引负荷在电力系统中引起的负序电流及损耗

4.3 牵引变电所负荷的负序功率

4.3.1 单相牵引变电所负荷的负序功率

4.3.2 Vv接线牵引变电所负荷的负序功率

4.4 仿真研究

4.5 本章小结

第5章 新型Vv牵引供电系统负序功率补偿研究

5.1 引言

5.2 相间功率传递器的原理

5.3 相间功率传递器的负序补偿原理

5.4 相间功率传递器的控制方法

5.5 新型Vv接线变压器不对称度分析

5.6 仿真分析

5.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

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