基于YN，3d接线变压器的同相AT牵引供电系统研究

摘要

整流电力机车非线性负荷，功率因数低，产生大量谐波和无功，易导致电力系统三相不平衡，不仅影响电力系统的电能质量，而且对通信线路也有严重干扰，特别是各供电区段需要分相绝缘器，影响了高速、重载铁路正常运行。本文提出基于YN，3d接线变压器，结合有源滤波器和自耦变压器(AT)供电方式，实现同相牵引供电。牵引变电所原边不再轮换，变电所单相供电，不用设置分相绝缘器，通过实时检测系统的综合补偿电流，控制有源滤波器，平衡三相，动态滤除无功和谐波电流。
　　 分析对称补偿技术和YN，3d接线变压器实现同相供电的不足，针对自耦变压器(AT)供电方法，设计了有源滤波器和YN，3d接线变压器实现不同结构的同相牵引供电系统，即YN，3d-1接线变压器和YN，3d-2-55接线变压器分别结合两个共用直流环节的单相变流器结构，以及YN，3d-2-275接线变压器结合三相四桥臂变流器结构；在最佳负荷模型的基础上，计算出系统综合补偿电流；讨论了综合补偿电流与负荷电流的关系；分析了系统内部的功率关系，各种设备容量及容量利用率问题。综合补偿电流的检测和有源滤波器的控制是基于有源滤波器实现同相供电系统的关键技术之一，本文介绍了滑窗迭代DFT算法检测原理并应用于综合补偿电流检测的实现，该法具有实时性、目标跟随性和抗干扰性强，计算量小的优点；此外还介绍两种不同结构的有源滤波器控制方法。
　　 最后，用MATLAB/Simulink中的电力系统仿真元件库对三个系统进行建模和仿真，结果验证，变压器的原理、有源滤波器的主电路设计、补偿电流检测方法和控制方法是正确的，所提出的同相供电系统方案是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 我国牵引供电系统存在的问题及解决方法

1.1.1 我国牵引供电系统存在的问题

1.1.2 相应的解决方法

1.2 同相供电技术发展现状

1.2.1 采用对称补偿技术实现的同相牵引供电系统

1.2.2 采用有源滤波器实现的同相牵引供电系统

1.3 本文的研究意义及内容

1.3.1 研究的意义

1.3.2 研究的主要内容

第2章 YN，3d接线变压器的同相AT牵引供电系统

2.1 YN，3d接线变压器结构与原理

2.1.1 YN，3d-1接线变压器结构和原理

2.1.2 YN，3d-2接线变压器结构和原理

2.2 YN，3d接线变压器在AT牵引供电系统的应用

2.2.1基于YN，3d接线变压器的AT牵引供电系统

2.2.2基于YN，3d接线的AT牵引变电所结构与特点

2.3 基于对称补偿技术的YN，3d-1接线同相AT牵引供电系统

2.4 YN，3d接线新型同相AT牵引供电系统整体结构和特点

第3章 新型同相AT牵引变电所结构及工作原理

3.1 新型同相AT牵引变电所的组成部分

3.1.1 有源滤波器拓扑结构

3.1.2 控制及检测电路

3.2 YN，3d-1接线新型同相AT牵引变电所的构建

3.2.1 YN，3d-1接线新型同相AT牵引变电所的结构

3.2.2YN，3d-1接线新型同相AT牵引变电所补偿原理及电流

3.3 YN，3d-2接线新型同相AT牵引变电所的构建

3.3.1 YN，3d-2接线新型同相AT牵引变电所的结构

3.3.2YN，3d-2接线新型同相AT牵引变电所补偿原理及电流

3.4 最优补偿时各种容量关系

3.4.1 变压器的容量利用率

3.4.2 系统的瞬时功率分析

3.4.3 系统的有源滤波器容量利用率分析

第四章 补偿电流检测的实现及有源滤波器控制

4.1 综合补偿电流检测方法的分类和分析

4.2 滑窗迭代DFT算法

4.2.1 傅立叶变换基础

4.2.2 滑窗迭代DFT算法思想

4.2.3 滑窗迭代DFT算法实现基波有功电流检测

4.2.4 滑窗迭代DFT实现基波有功电流检测的仿真

4.3 同相AT供电系统综合补偿电流检测及实现

4.3.1 YN，3d-1接线系统综合补偿电流检测及实现

4.3.2 YN，3d-2接线系统综合补偿电流检测及实现

4.4 有源滤波器的控制

4.4.1 改进的单相变流器三角载波PWM控制

4.4.2 三相四桥臂变流器的电流比较解耦控制

第5章 系统仿真

5.1 基于Matlab／Simulink建立的综合系统仿真模型

5.1.1有源滤波器不同控制方法的YN，3d-1接线系统的比较仿真

5.1.2 YN，3d-2-55接线系统的动态仿真

5.1.3 YN，3d-2-275与单台275接线系统的比较仿真

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文