基于新型平衡變壓器與感應濾波技術的電氣化鐵道電能質量治理研究.pdf

1、對電氣化鐵道牽引變電所供電質量的綜合治理一直是備受關注的課題。本文圍繞牽引變電所供電質量問題展開研究。研究工作得到國家自然科學基金項目“基于新型變壓器的電氣化鐵道負序和諧波統(tǒng)一治理的理論與方法研究”(51077044)和湖南省自然科學基金重點項目“具有負序和諧波抑制功能的組合式牽引變壓器及其關鍵技術研究”(12JJ2034)的資助。主要研究內容和研究成果如下:
　　論文首先分析了幾種典型的平衡變壓器結構和原理，接著提出了不對稱接線

2、平衡變壓器及其實現(xiàn)方法（獲得了發(fā)明專利）。詳細闡述了不對稱三相變兩相平衡變壓器的接線方案和工作原理，建立了數(shù)學模型。在此基礎上，推導了基于短路阻抗的平衡條件和兩相電路解耦條件，以及全短路阻抗相等條件。該新型變壓器在滿足平衡條件約束下兩相自動解耦，結構簡單，每相最多3個繞組，可以采用常用的三相三柱式鐵心，一次側有中性點，副邊有三角形繞組，二次側有公共接地（軌）點，材料利用率高，特別適合電氣化鐵道直供和BT供電方式。闡述了不對稱接線三相變四

3、相平衡變壓器原理，建立數(shù)學模型并進行分析，得到了電壓電流關系式，該變壓器適合AT供電方式和四相輸電系統(tǒng)。通過仿真研究證明對上述新型變壓器理論分析的正確性。
　　通過一臺2kVA的小容量變壓器模型，開展新型變壓器的設計方法研究。闡述了新型變壓器的設計特點并得到了完整的電磁設計方案。繞組采用較大截面積銅線以降低電阻的影響。短路阻抗的計算分別采用了磁路法和有限元法，兩者計算結果一致，得到的短路阻抗參數(shù)滿足阻抗約束要求。利用設計得到的參數(shù)

4、，進行MATLAB仿真，結果證明了設計的新型變壓器模型的正確性和負序抑制的有效性。
　　提出了結合新型V/v變壓器和感應濾波技術，治理電氣化鐵道諧波的新方法。闡述了系統(tǒng)拓撲結構，分析了系統(tǒng)的工作原理，提出了電流檢測算法。并提出了采用準PR控制的控制算法，改善在電網(wǎng)頻率變化時的控制性能。通過仿真驗證，該系統(tǒng)能顯著的改善牽引變電所的電能質量。
　　給出了一種基于多功能平衡變壓器，采用三相電壓源變流器(VSC)結合晶閘管投切電容器