电力机车和动车组谐波电流的仿真研究

摘要

电气化铁道已经成为我国电网的主要谐波源，随着铁路建设的发展，这一问题日趋严重，并越来越受到人们的广泛重视。为了对电铁电能质量治理提供基础数据，必须开展对电力机车和动车组谐波特性的研究。 本文总结了我国现有的主要车型，分别针对交直型电力机车、交直交型电力机车和动车组研究了其网侧电流的谐波特性。交直型电力机车根据整流主电路的不同可分为五种类型，本文详细分析了代表车型的主电路及其控制原理，推导了机车工况与主电路工作状态的对应关系。对于交直交型电力机车和动车组的四象限变流器，本文研究了两电平、三电平及二重化两电平三种拓扑的四象限变流器主电路及普遍使用的预测电流控制策略，并运用双边傅立叶变换方法对四象限变流器网侧电流的谐波含量进行了理论分析。 本文采用Matlab/Simulink软件，建立了我国现有主要车型的仿真模型，并编制了电力机车和动车组谐波电流仿真分析软件。可根据牵引计算给出的机车工况参数，仿真分析网侧电流中的各次谐波幅值、含量及相位。 本文对SS4G和CRH2两种车型的网侧电流进行了实际测量。与仿真结果的对比表明研究中所建立的仿真模型的准确度较高。

目录

文摘

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容

2 交直型电力机车数学建模与仿真

2.1 交直型电力机车分类

2.2 SS4G型电力机车模型与仿真

2.2.1 SS4G型电力机车主电路

2.2.2 SS4G型电力机车仿真建模

2.2.3 SS4G型电力机车仿真结果

2.3 其他交直型电力机车模型与仿真

2.3.1 SS4型电力机车

2.3.2 8K型电力机车

2.3.3 SS3型电力机车

2.3.4 SS1型电力机车

2.4 本章小结

3 交直交型电力机车和动车组数学建模与仿真

3.1 交直交型电力机车和动车组简介

3.1.1 交流交型电力机车简介

3.1.2 动车组简介

3.2 单相四象限变流器控制原理

3.2.1 PWM调制

3.2.2 两电平单相四象限整流器

3.2.3 三电平单相四象限整流器

3.3 单相四象限变流器谐波分析

3.3.1 傅立叶分析

3.3.2 两电平单相四象限变流器谐波分析

3.3.3 三电平单相四象限变流器谐波分析

3.3.4 单相四象限变流器交流侧网侧电流谐波分析

3.4 仿真算例

3.4.1 CRH2 型动车组整流主电路建模与仿真

3.4.2 CRH5 型动车组整流主电路建模与仿真

3.5 单相四象限变流器实验研究

3.5.1 四象限变流器预测电流控制原理

3.5.2 实验平台及结果

3.6 本章小结

4 电力机车和动车组电流实测

4.1 8K型电力机车测试结果

4.2 CRH2 型动车组测试结果

4.3 本章小结

5 电力机车和动车组谐波电流仿真计算软件

5.1 软件介绍

5.2 软件操作简要说明

5.3 本章小结

6 结论

6.1 结论

6.2 待完善工作

参考文献

附录 1 贝塞尔(Bessel)函数简介

作者简历