本文選題：牽引變電所 + 單相-三相變換器�。� 參考：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在牽引變電所中,非牽引負(fù)荷主要由電力貫通線或牽引網(wǎng)接動(dòng)力變壓器供電。從牽引網(wǎng)取得的交流單相電源,存在電壓波動(dòng)范圍大、諧波含量復(fù)雜、電流污染等嚴(yán)重的電能質(zhì)量問(wèn)題。因此,研究將牽引網(wǎng)取得的電能作為非牽引負(fù)荷的電源顯得尤為重要,也對(duì)鐵路電力安全平穩(wěn)運(yùn)行具有十分重要的意義。本文以牽引變電所自用電系統(tǒng)為研究背景,首次提出了以單相-三相變換器替代既有的自用電動(dòng)力變壓器,既能對(duì)諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償,又能向逆變側(cè)傳遞有功功率,大幅度提高動(dòng)力電的供電電能質(zhì)量,同時(shí)從理論研究、仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三方面對(duì)單相-三相變換器主電路結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)及其調(diào)制策略進(jìn)行了深入研究。首先,建立了單相-三相變換器的數(shù)學(xué)模型,分別闡述了單相變換器和三相變換器的工作原理,以三相電路的諧波電流檢測(cè)原理為例引申到單相電路的諧波電流檢測(cè)原理,著重研究了單相變換器中基于瞬時(shí)無(wú)功理論的諧波電流檢測(cè)和基于有功無(wú)功解耦的諧波電流檢測(cè)兩種算法。比較了兩種算法在主電路參數(shù)和控制策略相同的情況下,補(bǔ)償效果的差異。得到了在網(wǎng)側(cè)電壓相對(duì)良好的情況下,兩種諧波電流檢測(cè)算法補(bǔ)償效果基本一致的結(jié)論。與基于瞬時(shí)無(wú)功理論的諧波電流算法相比,基于有功無(wú)功解耦的諧波電流檢測(cè)算法由于沒(méi)有計(jì)算瞬時(shí)有功和瞬時(shí)無(wú)功的過(guò)程,因而每個(gè)周期內(nèi)的計(jì)算量大大降低,直流側(cè)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間相應(yīng)縮短,超調(diào)量增大。其次,通過(guò)仿真軟件平臺(tái)研究了單相-三相變換器的諧波補(bǔ)償和功率傳遞的情況,研究了在牽引網(wǎng)電壓升高、降低、突變時(shí)單相-三相變換器的網(wǎng)側(cè)、直流側(cè)、逆變側(cè)的系統(tǒng)響應(yīng);同時(shí),三相逆變側(cè)可以為負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓源,使負(fù)載正常工作。單相-三相變換器的輸出可控,動(dòng)靜態(tài)性能良好,在負(fù)載變動(dòng)時(shí)可快速響應(yīng)。最后,搭建了基于FPGA的小功率實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)一步驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的單相-三相變換器不僅可以進(jìn)行網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量的補(bǔ)償,還可以向三相逆變側(cè)傳輸有功功率,穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)響應(yīng)良好,在較短時(shí)間內(nèi)就可以完成諧波補(bǔ)償并穩(wěn)定中間直流電壓,系統(tǒng)具有較高的可靠性。
[Abstract]:In the traction substation, the non-traction load is mainly supplied by the power transformer through the power line or the traction network. The AC single-phase power supply obtained from the traction network has serious power quality problems, such as wide voltage fluctuation range, complex harmonic content, current pollution, and so on. Therefore, it is very important to study the electric energy obtained by traction network as a non-traction load power supply, and it is also of great significance to the safe and stable operation of railway power. In this paper, based on the research background of traction substation self-electricity system, a single-phase three-phase converter is proposed to replace the existing self-electric power transformer for the first time. It can not only compensate the harmonic and reactive power, but also transfer the active power to the inverter side. The power quality of power supply is greatly improved. The main circuit structure, control system and modulation strategy of single-phase to three-phase converter are studied from three aspects: theoretical research, simulation analysis and experimental verification. First of all, the mathematical model of single-phase to three-phase converter is established, and the working principle of single-phase converter and three-phase converter are expounded, and the harmonic current detection principle of three-phase circuit is extended to the harmonic current detection principle of single-phase circuit. The harmonic current detection algorithm based on instantaneous reactive power theory and the harmonic current detection algorithm based on active and reactive power decoupling in single-phase converter are studied. The difference of compensation effect between the two algorithms is compared when the main circuit parameters and control strategies are the same. It is concluded that the compensation effect of the two harmonic current detection algorithms is basically the same when the grid voltage is relatively good. Compared with the harmonic current algorithm based on instantaneous reactive power theory, the harmonic current detection algorithm based on active and reactive power decoupling has not calculated the process of instantaneous active power and instantaneous reactive power, so the calculation amount in each cycle is greatly reduced. The dynamic response time of DC side is shortened and the overshoot is increased. Secondly, through the simulation software platform, the harmonic compensation and power transfer of the single-phase to three-phase converter are studied, and the grid-side and DC side of the single-phase three-phase converter are studied when the voltage of traction network rises, decreases and changes. At the same time, the three-phase inverter side can provide a stable voltage source for the load and make the load work normally. The output of single-phase-three-phase converter is controllable and its dynamic and static performance is good. Finally, a low-power experimental platform based on FPGA is built, which further verifies that the single-phase three-phase converter designed in this paper can not only compensate the power quality of the grid side, but also transmit active power to the three-phase inverter side. The steady-state and dynamic experimental results show that the harmonic compensation can be completed in a short time and the intermediate DC voltage can be stabilized. The system has high reliability.
【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
【分類號(hào)】：U224

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本文編號(hào)：2019521