高速铁路牵引供电系统建模及其仿真分析

摘要

近年来，我国的高速铁路运营里程数量增长迅速，作为高速铁路重要子系统的牵引供电系统对电网的影响也越来越大。目前我国高速铁路运行的机车主要是交直交型的动车组，由于动车组的主电路含有大量非线性元件，当动车组从电网获得电能时，动车组会产生谐波并反馈回电网。所以搭建机车-牵引网-电网牵引负荷联合仿真模型，分析机车在运行时对电网谐波的影响具有十分重要的意义。
　　本文对牵引供电系统（含机车）进行了理论分析和仿真模拟，分析了高速铁路牵引供电系统对电网的谐波影响。
　　首先，本文运用沪宁城际高铁的牵引供电系统实际参数，将牵引供电系统的各个组成部分等效化处理，在PSCAD中设计了牵引供电系统各个部分的等效模型，并根据沪宁城际高铁的供电方式搭建了牵引供电系统的仿真模型。
　　其次，本文分析了交直交机车稳定运行时的工作原理，根据CRH380BL型机车的实际参数，搭建了动车组主电路与控制电路的仿真模型，分析了动车组负荷的有功功率、功率因素、直流侧电压以及机车产生的谐波频谱分布，仿真结果表明动车组负荷的有功功率、功率因素、直流侧电压以及机车产生的谐波频谱分布都符合理论分析，所建立的机车仿真模型正确有效。
　　最后，搭建了机车-牵引网-电网牵引负荷联合仿真模型，从接触网网压水平、机车和T、F线的电流特性以及网侧的谐波特性三个方面验证了平台模型的合理性。同时分析了机车位置、AT变压器漏抗、牵引变压器容量、外部电源容量、以及机车数量对电网电流谐波畸变的影响，仿真结果表明在设计牵引供电系统时需要考虑牵引供电系统参数对电网电流谐波畸变的影响，为实际运行、维护及谐波治理提供了可靠的依据。

目录

声明

1 绪论

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要内容

2 高铁牵引供电系统建模

2.1高铁牵引供电系统的供电方式

2.2外部电源

2.3牵引变压器

2.4 AT自耦变压器

2.5牵引供电网

2.6牵引供电网仿真模型

2.7本章小结

3 牵引负荷的建模仿真

3.1 CRH380动车组

3.2 CRH380动车组牵引传动系统原理分析

3.3 CRH380BL型机车建模与仿真分析

3.4本章小结

4 高速牵引供电系统平台的仿真分析

4.1高速牵引网稳态网压水平特性

4.2机车与T、F线的电流特性

4.3电网侧的谐波特性

4.4本章小结

5 电网侧电流谐波特性仿真分析

5.1机车位置对电网侧电流谐波畸变影响分析

5.2变压器漏抗对电网侧电流谐波畸变的影响分析

5.3牵引变压器容量对电网侧电流谐波畸变的影响分析

5.4外部电源短路容量对电网侧电流谐波畸变的影响分析

5.5机车数量对电网总谐波畸变的影响分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢