基于MATLAB的对电力机车整流—斩波模型的研究

摘要

近年来我国电气化铁道牵引负荷发展很快，使铁路电气化率达到25﹪，并承担铁路总货物周转量的50﹪以上，给国民经济带来巨大的经济效益，但电气化铁道在运行中从电网取得基波电流的同时，还向电网注入大量的高次谐波和负序电流，使电能质量下降，威胁电网的安全运行以及其他用户设备的安全和正常工作。为此，研究人员投入大量精力来研究牵引负荷的谐波特性。 电气化铁路作为电力系统的一个特殊用户，其负荷具有非线性、不对称和波动性的特点。该文首先以斯考特变压器供电系统为例，分析了注入系统的不平衡谐波，介绍了其对电力系统的危害，并提出了一些应对措施；针对电铁负荷功率因数较低的现象，分析了无功补偿的必要性以及目前存在的问题和解决措施。通过分析表明可以把电铁对电力系统的影响降到最低。 目前对电力机车引起的谐波采取的措施只是在牵引变电所安装两组不可调并联电容补偿装置及滤波器等，但由于牵引负荷为间歇性负荷，负荷变化大，电容补偿不能自动追踪补偿，影响功率因数的提高，都不能有效抑制谐波。 本文介绍了电力机车的用电特性及SS4型电力机车的主电路，然后利用MATLAB软件平台上的仿真软件Simulink建立了SS4型电力机车数字仿真模型，提出了通过机车牵引控制特性函数与整流回路的关系确定导通角α的方法，并对电流进行FFT，得到电力机车在不同运行情况下的谐波含量。又由于改造机车的整流装置是治理谐波污染的一条根本措施，在这种思想的引导下，本文研究了电力机车谐波的产生从而提出改善电力机车谐波的一种方案并研究论证。提出了PWM整流—斩波方案取代现在电力机车上所采用的晶闸管相控整流桥方案，然后利用该仿真软件中的电力系统工具箱(Power System Block set，简称PSB)建立了该种方案下的模型并进行了仿真。即整流—斩波方案。最后对比了两种不同方案的谐波含量，并提出新的展望。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题意义

1.2国内外发展情况

1.3本文工作

第二章电气化铁路与谐波

2.1电气化铁路结构及数学模型

2.2电气化铁路对电力系统的影响

2.3电铁的无功补偿及谐波分析

2.4改善电铁对电力系统影响的主要措施

2.4.1降低和限制负序电流的措施

2.4.2谐波防治措施

2.5电气化铁路谐波特点

第三章SS4型交—直电力机车仿真

3.1 SS4型电力机车结构

3.2整流回路的数学模型

3.3 SS4型电力机车仿真模型的建立

第四章整流—斩波型电力机车及其仿真

4.1 SS4型电力机车整流—斩波方案的必要性与优点

4.2 PWM整流器

4.2.1工作原理

4.2.2 PWM整流器的参数计算

4.3斩波器

4.3.1工作原理

4.3.2斩波器参数的计算

4.4模型的建立与仿真

第五章结论与未来工作展望

参考文献

致谢

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