基于新型平衡變壓器與感應(yīng)濾波技術(shù)的電氣化鐵道電能質(zhì)量治理研究.pdf

1、對電氣化鐵道牽引變電所供電質(zhì)量的綜合治理一直是備受關(guān)注的課題。本文圍繞牽引變電所供電質(zhì)量問題展開研究。研究工作得到國家自然科學(xué)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(xué)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(guān)鍵技術(shù)研究”(12JJ2034)的資助。主要研究內(nèi)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(jié)構(gòu)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(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(cè)有中性點，副邊有三角形繞組，二次側(cè)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(xué)模型并進行分析，得到了電壓電流關(guān)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(shè)計方法研究。闡述了新型變壓器的設(shè)計特點并得到了完整的電磁設(shè)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(jié)果一致，得到的短路阻抗參數(shù)滿足阻抗約束要求。利用設(shè)計得到的參數(shù)

4、，進行MATLAB仿真，結(jié)果證明了設(shè)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(jié)合新型V/v變壓器和感應(yīng)濾波技術(shù)，治理電氣化鐵道諧波的新方法。闡述了系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)，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(zhǔn)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(zhì)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(jié)合晶閘管投切電容器