本文關(guān)鍵詞： 貫通式同相供電系統(tǒng) 三相-單相變換器 牽引網(wǎng)阻抗 變電所間自動(dòng)均流 多牽引變電所并網(wǎng)控制　出處：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：由于機(jī)車(chē)負(fù)載容量的增大,現(xiàn)行鐵路牽引供電系統(tǒng)無(wú)功、諧波、三相不平衡等問(wèn)題日益突出,過(guò)分相的存在使機(jī)車(chē)運(yùn)行速度及電能質(zhì)量大大降低�；谌�-單相變換器的貫通式同相供電系統(tǒng)是一種新型的牽引供電系統(tǒng),其通過(guò)可控電力電子器件實(shí)現(xiàn)三相/單相變換,可徹底取消過(guò)分相裝置,實(shí)現(xiàn)牽引網(wǎng)的全線貫通,因此受到了廣泛的關(guān)注。本文主要對(duì)基于五電平二極管鉗位三相-單相變換器的多牽引變電所并網(wǎng)進(jìn)行研究,從理論、仿真、實(shí)驗(yàn)等方面驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)并網(wǎng)的可行性。首先,研究了三相五電平二極管鉗位整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型,并基于其端口電壓的數(shù)學(xué)模型采用三相dq解耦的控制策略;分析了單相五電平二極管鉗位整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)控制模型采用簡(jiǎn)化改進(jìn)的單相pq分解控制策略,其能夠可靠的調(diào)節(jié)交流側(cè)無(wú)功功率的輸出;研究了直流側(cè)均壓的控制方式以及變換器的調(diào)制策略。其次,研究了并網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提出了基于可控逆變電壓源及可控功率源的全電力電子器件的混合并網(wǎng)系統(tǒng)。計(jì)算牽引網(wǎng)阻抗,并分析了牽引網(wǎng)阻抗對(duì)功率源輸出電壓的影響;研究了兩變電所之間的環(huán)流特性,基于下垂控制的思想提出了一種適用于牽引供電的并網(wǎng)控制策略,并對(duì)并網(wǎng)控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì),相對(duì)于傳統(tǒng)下垂控制方案受限于它的固定系數(shù)而無(wú)法快速調(diào)節(jié)變電所功率輸出的不足,該方案能根據(jù)機(jī)車(chē)負(fù)載的投切來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所與牽引網(wǎng)連接處電壓相位與幅值變化,得到所需的有功電流及無(wú)功電流的參考值,從而控制各個(gè)牽引變電所的功率輸出。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文通過(guò)Matlab/Simulink對(duì)兩個(gè)變電所及三個(gè)變電所并網(wǎng)系統(tǒng)分別進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明在機(jī)車(chē)負(fù)載投入或者切除時(shí),所提出的并網(wǎng)控制策略都能實(shí)時(shí)控制各個(gè)牽引變電所的功率輸出,保持各牽引變電所輸出幅值、相位、頻率一致的交流電壓并入牽引網(wǎng),最終實(shí)現(xiàn)多牽引變電所的貫通并網(wǎng)及穩(wěn)定運(yùn)行,穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)性能良好。最后,設(shè)計(jì)了基于現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門(mén)陣列(FPGA)控制器的低電壓小功率實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別進(jìn)行了三相五電平二極管鉗位整流實(shí)驗(yàn)、單相五電平二極管鉗位整流實(shí)驗(yàn)、三相-單相背靠背系統(tǒng)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)以及兩個(gè)牽引變電所并網(wǎng)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、三相和單相側(cè)控制策略以及并網(wǎng)控制策略的合理性和可行性。
[Abstract]:Due to the increase of locomotive load capacity, the problems of reactive power, harmonics and three-phase imbalance in the current railway traction power supply system are becoming increasingly prominent. The running speed and power quality of locomotive are greatly reduced by the existence of excessive phase. The through-through in-phase power supply system based on three-phase single-phase converter is a new type of traction power supply system, which realizes three-phase / single-phase conversion through controllable power electronic devices. It can completely cancel the over-phase device and realize the whole line connection of the traction network, so it has received extensive attention. This paper mainly studies the grid-connected multi-traction substation based on the five-level diode clamping three-phase single-phase converter, from the theory, the simulation, The feasibility of the whole system is verified by experiments. Firstly, the topology and mathematical model of three-phase five-level diode clamping rectifier are studied, and the three-phase dq decoupling control strategy is adopted based on the mathematical model of port voltage. The topology and mathematical model of single-phase five-level diode clamping rectifier are analyzed. According to the control model, a simplified single-phase PQ decomposition control strategy is adopted, which can reliably adjust the output of AC side reactive power. The control mode of DC side voltage sharing and the modulation strategy of converter are studied. Secondly, the topology of grid-connected network is studied. A hybrid grid-connected system of all power electronic devices based on controllable inverter voltage source and controllable power source is proposed. The traction network impedance is calculated and the influence of traction network impedance on the output voltage of power source is analyzed. This paper studies the circulation characteristics between two substations, proposes a grid-connected control strategy suitable for traction power supply based on the idea of droop control, and designs a grid-connected controller. Compared with the traditional droop control scheme, which is limited by its fixed coefficient, it can not adjust the power output of the substation quickly. The scheme can real-time monitor the voltage phase and amplitude change at the junction of substation and traction network according to the switching of locomotive load. The reference values of active current and reactive current are obtained to control the power output of each traction substation. Based on the above research, the grid-connected systems of two substations and three substations are simulated by Matlab/Simulink. The simulation results show that the proposed grid-connected control strategy can control the power output of each traction substation in real time and maintain the output amplitude and phase of the traction substation when the locomotive load is put into or removed. The AC voltage with the same frequency is incorporated into the traction network to realize the connection and stable operation of the multi-traction substation, and the steady and dynamic performance is good. Finally, A low-voltage low-power experimental platform based on field editable logic gate array (FPGA) controller is designed. The experiments of three-phase five-level diode clamping rectifier and single-phase five-level diode clamping rectifier are carried out respectively. Three-phase single-phase back-to-back system grid-connected experiments and two traction substation grid-connected experiments the experimental results verify the topology of the main circuit three-phase and single-phase side control strategy and grid-connected control strategy rationality and feasibility.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：U224

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曹京學(xué);;箱式牽引變電所在軌道交通供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];電氣技術(shù);2006年10期

2 張國(guó)蓬;;實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班牽引變電所應(yīng)注意的問(wèn)題[J];山西建筑;2010年13期

3 李景坤;;牽引變電所安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案[J];甘肅科技;2011年07期

4 張慶;;牽引變電所遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J];河南科技;2012年22期

5 丁世銓?zhuān)�，楊煥�?閔鄉(xiāng)牽引變電所電纜起火事故原因及處理方法[J];電氣化鐵道;1996年02期

6 郭安平;;淺談鐵路牽引變電所運(yùn)行管理[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2014年12期

7 鄧林江,宋劍偉;牽引變電所微機(jī)保護(hù)及測(cè)距裝置運(yùn)用中存在問(wèn)題分析及對(duì)策[J];機(jī)車(chē)電傳動(dòng);2001年05期

8 吳命利;牽引變電所采用220kV進(jìn)線的優(yōu)越性[J];鐵道學(xué)報(bào);2001年03期

9 周志剛,錢(qián)植之;新型牽引變電所無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的研究[J];鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛;2001年01期

10 趙秀玲;動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在牽引變電所的應(yīng)用[J];鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛;2002年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 孫家斌;;淺析牽引變電所設(shè)備誤操作原因及對(duì)策[A];《河南鐵道》2011年第4期[C];2011年

2 翟留智;;新月線牽引變電所故障判斷裝置改造建議[A];河南省第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)鐵道分會(huì)場(chǎng)專(zhuān)集[C];2009年

3 魏承軍;;牽引變電所繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)原因分析及對(duì)策[A];河南省第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)鐵道分會(huì)場(chǎng)專(zhuān)集[C];2009年

4 李漢卿;;香港西部鐵路牽引變電所的接地與回流[A];電氣化鐵路牽引變電所新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

5 于波;;雷害與過(guò)電壓對(duì)牽引變電所二次保護(hù)設(shè)備的危害和防護(hù)設(shè)計(jì)[A];電氣化鐵路牽引變電所新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

6 何穎;;牽引變電所的可靠性研究[A];電氣化鐵路牽引變電所新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

7 范華;;影響牽引變電所可靠性的因素探討[A];中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)電氣化委員會(huì)2006年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 張華志;;客運(yùn)專(zhuān)線牽引變電所接地設(shè)計(jì)及測(cè)量技術(shù)研究[A];電氣化鐵路牽引變電所新技術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

9 郭小鵬;;牽引變電所帶電改造過(guò)渡施工技術(shù)[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)中部地區(qū)物流產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)論壇專(zhuān)輯[C];2008年

10 項(xiàng)利;;淺談綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在牽引變電所運(yùn)用中的問(wèn)題及對(duì)策[A];《河南鐵道》2011年第5期[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 楊明　本報(bào)記者 張健;貴陽(yáng)鐵路樞紐首座牽引變電所率先帶電運(yùn)行[N];貴州日?qǐng)?bào);2009年

2 本報(bào)記者 鄒倜然 本報(bào)通訊員 郭繼明 金維梅;這里的青春靜悄悄[N];工人日?qǐng)?bào);2013年

3 鄧興東;我們應(yīng)該從竇鐵成事跡中汲取七種精神[N];商洛日?qǐng)?bào);2008年

4 通訊員 倪樹(shù)斌邋記者 李國(guó)方;新豐電器化鐵路牽引變電所建成[N];西安日?qǐng)?bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃小紅;同相供電牽引變電所直掛變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制策略研究[D];西南交通大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊博惟;高速鐵路牽引變電所經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 吳鳳娟;土耳其安伊高速鐵路電氣化設(shè)計(jì)成套技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 王開(kāi)康;城市軌道交通箱式牽引變電所應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 張勝;牽引變電所數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機(jī)的設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

5 宋夢(mèng)容;既有高速鐵路同相供電改造方案研究[D];西南交通大學(xué);2015年

6 李雅麗;牽引變電所電連接測(cè)量裝置設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

7 龐滔;數(shù)字化牽引變電所試驗(yàn)方案與實(shí)施[D];西南交通大學(xué);2015年

8 李昀;數(shù)字化牽引變電所并補(bǔ)保護(hù)軟件設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

9 李長(zhǎng)擎;牽引變電所電連接測(cè)溫管理系統(tǒng)[D];西南交通大學(xué);2015年

10 張婷;蘭州供電段牽引變電所模擬培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2015年

本文編號(hào)：1533528