新建高速铁路同相供电方案研究

摘要

自世界上第一条高速铁路东海道新干线在日本开通以来，高速铁路在世界各国得到了飞速发展。1999年秦沈客运专线全面开工，我国自此也拉开了发展高速铁路的序幕。我国电气化铁路牵引供电系统在实现高速电力牵引时存在两个突出问题:电分相问题和负序问题。同相供电技术能够同时解决电分相问题和负序问题，但既有同相供电方案在应用于新建高速铁路时都存在一定的不适用性。因此，在高速铁路飞速发展的时代背景下，研究一种适用于新建高速铁路的同相供电方案具有深远的理论意义和重大的实际意义。
　　本文的主要工作是研究一种适用于新建高速铁路的同相供电方案。
　　首先总结了世界高速铁路建设与运行情况，分析了我国高速铁路供电系统中存在的关键问题;然后介绍了既有同相供电方案的系统结构和实现方法，同相供电技术能够同时解决我国高速铁路中存在的电分相问题和负序问题，但适用性分析证明既有方案不适于在新建高速铁路全线推广;最后详细研究了单相组合式同相供电方案。
　　单相组合式同相供电方案是一种适用于新建高速铁路的技术方案。首先介绍了单相组合式同相供电系统的主要结构，推导了同相补偿装置补偿电流的计算方法和检测方法;然后基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型，仿真结果证明当补偿装置按模式一或模式二运行时，单相组合式同相供电系统都能实现较好的负序补偿效果，将三相电压不平衡度控制在国标规定范围内;最后基于实测负荷过程完成了单相组合式同相供电方案设计与效果分析;分析证明运行模式二在使三相电压不平度满足国标要求的前提下，充分利用了牵引变压器的过负荷能力，有效降低了同相补偿装置的内部损耗，是一种相对更经济的运行方式。
　　在论文最后，技术经济性分析证明单相组合式同相供电系统实现了牵引变压器、同相补偿装置与国标规定允许值之间的最佳组合，进一步降低了一次性投资，并会随着时间的推移展现出越来越大的技术优势。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状及文献综述

1．3 主要研究内容

第2章 高速铁路建设与运营情况概述

2．1 高速铁路的产生

2．2 高速铁路的技术优势

2．3 世界高速铁路的发展

2．3．1 国外高速铁路发展概况

2．3．2 我国高速铁路的规划与建设

2．4 我国高速铁路供电存在的问题

2．5 本章小结

第3章 同相牵引供电系统

3．1 同相供电系统简介

3．2 基于无源对称补偿的同相供电系统

3．3 基于有源补偿的同相供电系统

3．3．1 Vv接线牵引变压器

3．3．2 YNd11牵引变压器

3．3．3 Scott牵引变压器

3．4 既有方案对新建高速铁路的适用性分析

3．5 本章小结

第4章 单相组合式同相供电技术方案

4．1 组合式同相供电系统结构

4．2 单相组合式同相供电系统平衡原理及实现方法

4．2．1 期望补偿电流

4．2．2 补偿电流的实时检测

4．2．2 交直交变流器的控制原理

4．3 同相补偿装置的两种基本运行模式

4．4 单相组合式同相供电系统运行过程及性能验证

4．4．1 Matlab／Simulink仿真模型的搭建

4．4．2 运行模式一仿真分析

4．4．3 运行模式二仿真分析

4．4．4 再生制动仿真分析

4．5 本章小结

第5章 单相组合式同相供电方案设计与效果分析

5．1 牵引负荷功率的计算

5．1．1 牵引计算

5．1．2 馈线电流计算

5．1．3 负荷功率计算

5．2 牵引变压器和同相补偿装置容量计算

5．3 单相组合式同相供电方案设计流程

5．4 基于实测负荷的同相供电方案设计与分析

5．4．1 实测负荷过程统计及负荷功率计算

5．4．2 牵引变压器和同相补偿装置容量设计

5．4．3 运行模式一负荷过程分析

5．4．4 运行模式二负荷过程分析

5．4．5 两种运行模式负荷过程对比

5．5 技术经济性浅析

5．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践