電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的仿真及影響研究.pdf

1、隨著京津城際高速鐵路、武廣高速鐵路、滬寧城際鐵路等相繼開通運(yùn)營，我國高速鐵路網(wǎng)的建設(shè)正蓬勃發(fā)展。高速鐵路以其速度快、安全性好、輸送能力大、單位能源消耗低、經(jīng)濟(jì)效益好、舒適方便等優(yōu)點(diǎn)而成為我國鐵路發(fā)展的方向。牽引供電系統(tǒng)是高速鐵路的重要子系統(tǒng)之一，而高速列車則是研究牽引供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)。高速動(dòng)車組是電力系統(tǒng)的一類特殊負(fù)荷，其在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的諧波和負(fù)序會(huì)通過牽引變電站注入到電力系統(tǒng)，對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。為了分析高速動(dòng)車組的負(fù)荷特性，有

2、必要建立其詳細(xì)的數(shù)字仿真模型，從而為建立牽引供電系統(tǒng)的負(fù)荷模型并分析其對(duì)公用電網(wǎng)的影響打下基礎(chǔ)。
　　 首先，本文介紹了目前我國使用較多的交-直型電力機(jī)車傳動(dòng)系統(tǒng)原理，建立了其matlab/simulink仿真模型，包括貨運(yùn)SS4、SS4G型和客運(yùn)SS8、SS9型電力機(jī)車，采用多段半控橋式晶閘管相控整流電路調(diào)壓控制牽引電機(jī)。進(jìn)而分析了牽引工況下的機(jī)車諧波特性。
　　 其次，對(duì)交-直-交型高速動(dòng)車組負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的建模仿真研

3、究，包括CRH3、CRH2型高速動(dòng)車組。交流傳動(dòng)系統(tǒng)主要由脈沖整流器、逆變器和牽引電機(jī)組成，控制方式包括四象限脈沖整流器的瞬態(tài)直接電流控制，逆變器的三電平空間矢量控制技術(shù)，牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。本文對(duì)整個(gè)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)建立詳細(xì)的matlab/simulink模型，仿真了動(dòng)車組在牽引、惰行、制動(dòng)等不同工況下的運(yùn)行特性，并從諧波特性、功率因數(shù)、網(wǎng)壓波動(dòng)、突然失電等方面對(duì)動(dòng)車組負(fù)荷進(jìn)行研究，整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)了良好的靜態(tài)和

4、動(dòng)態(tài)性能，表明仿真模型正確有效。
　　 最后，根據(jù)高速鐵路牽引負(fù)荷的特點(diǎn)，分析了其對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響，主要包括牽引變壓器保護(hù)、線路保護(hù)、母線保護(hù)和發(fā)電機(jī)保護(hù)等。文中建立了京津高鐵牽引網(wǎng)和高速動(dòng)車組的綜合模型，通過模擬變壓器空載合閘和機(jī)車啟動(dòng)情況，分析了高鐵負(fù)荷的暫態(tài)過程對(duì)牽引變壓器保護(hù)的影響，并從理論上簡要分析了對(duì)線路保護(hù)、母線保護(hù)和發(fā)電機(jī)保護(hù)的影響，特別是對(duì)保護(hù)的啟動(dòng)元件、TV斷線，負(fù)序?qū)Ω哳l保護(hù)、母差保護(hù)和發(fā)電機(jī)負(fù)序電