基于模塊化多電平結構的同相供電裝置研究.pdf

1、科技水平和電力技術的協(xié)同發(fā)展，推動了我國電氣化鐵路向高速、重載方向的不斷創(chuàng)新。因此，使得電鐵牽引供電系統(tǒng)的三大電能質量問題，負序、諧波、無功，以及“電分相”等問題變得尤為突出。為了更好的適應高速鐵路的發(fā)展要求，牽引供電系統(tǒng)面臨著牽引供電方式的改革，研究同相牽引供電系統(tǒng)是從本質上解決這些問題的有效手段。
　　本文全面分析了現(xiàn)有同相牽引供電系統(tǒng)的類型以及所采用的拓撲結構，面對電鐵高壓、大容量治理的實際需求，總結出現(xiàn)有裝置不僅需要笨重、

2、龐大的變壓器，而且存在成本高、器件利用率低等問題。為改進現(xiàn)有系統(tǒng)存在的不足，本文提出了基于三相三橋臂的模塊化多電平變換器和V/V接線變壓器的新型同相牽引供電裝置。
　　給出了新型同相牽引供電裝置的結構示意圖，分析了V/V接線變壓器的負序電流特性、容量利用率及其優(yōu)缺點，并介紹了MMC變換器的工作機理。運用矢量分析方法分別對基于全補償和部分補償兩種工況下的新型同相牽引供電裝置的補償原理進行了深入的分析，揭示了裝置有功轉移與負序補償?shù)脑?/p>

3、理，同時給出了補償電流與補償系數(shù)、負載電流之間的關系。為降低裝置的初始成本，進一步展開了裝置補償容量的討論，對比分析了四種補償方案下裝置的補償容量、有功傳輸和補償效果，選擇了基于最小補償容量的補償方案。
　　采用了基于瞬時功率法的綜合補償電流的實時檢測方法，針對補償電流的生成，采用了載波移相脈寬調制技術。為了提高補償電流跟蹤的穩(wěn)態(tài)精度和響應速度，引入了基于PI控制和重復控制的復合控制策略;同時為了解決傳統(tǒng)的負序二倍頻坐標變換不適用

4、于同相牽引供電系統(tǒng)的問題，采用了一種基于比例諧振控制的環(huán)流控制方法。設計了新型同相牽引供電裝置主電路參數(shù)的選取原則。
　　最后，利用電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD對同相牽引供電裝置進行建模仿真。仿真結果表明，本文所提出的新型同相牽引供電裝置具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，能夠以最低的補償容量有效地改善電鐵的電能質量，從而驗證了本文所提出的新型同相牽引供電裝置的拓撲結構和所采用的補償方案、控制策略的正確性和可行性，為推動電鐵向高速、重載方向發(fā)