【摘要】：作為一種新型的牽引方式,同相供電不僅可以將三相電轉(zhuǎn)換為單相電為機車提供電能,還能解決電能質(zhì)量問題。CPD(Co-phase Compensation Device,同相補償裝置)作為保障同相供電穩(wěn)定、高效、安全運行的重要手段之一,可以對機車產(chǎn)生的諧波起到補償作用。但是,由于CPD將產(chǎn)生高次諧波電流,因此必須選擇適當?shù)妮敵鰹V波器加以處理。輸出濾波器LCL憑借諧波衰減能力強,成本低,結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢用于CPD的輸出端進行濾波,但LCL輸出濾波器為三階系統(tǒng),存在諧振問題。因此研究輸出濾波器LCL參數(shù)設(shè)計方法、諧振抑制策略對同相供電系統(tǒng)具有重要意義�；诖�,本論文展開如下研究:(1)分別建立輸出濾波器LCL在三相靜止坐標系下和離散狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型,分析其工作原理,并提出CPD輸出濾波器LCL研究中的約束問題。為后文參數(shù)設(shè)計及諧振抑制策略的研究提供理論基礎(chǔ)。(2)針對同相供電系統(tǒng)中存在高次諧波問題,提出以電網(wǎng)側(cè)THD(Total Harmonic Distortion,電流諧波畸變率)最小為目標的輸出濾波器LCL參數(shù)設(shè)計方法。首先從機車電流、網(wǎng)側(cè)電感、CPD輸出電流整體角度出發(fā),推導(dǎo)電網(wǎng)側(cè)THD和CPD的RAF(Ripple Attenuation Factor,諧波衰減比)與網(wǎng)側(cè)電感、LCL電容、LCL總電感、LCL總電感分配比之間的關(guān)系。其次以CPD補償電流滿足快速跟蹤性、開關(guān)紋波電流滿足抑制要求、LCL基波無功損耗滿足限制條件來確定參數(shù)取值范圍。THD最小為目標函數(shù),RAF為約束,DIRECT(Dividing Rectangle Algorithm,分割矩形算法)進行求解,得到THD值最小時LCL濾波器的參數(shù)值。(3)針對輸出濾波器LCL的諧振問題,本文重點分析探討輸出濾波器LCL的阻尼策略。首先探討輸出濾波器LCL產(chǎn)生諧振現(xiàn)象的原因,然后針對無源阻尼諧振抑制策略提出四種阻尼拓撲結(jié)構(gòu),并分析其性能,發(fā)現(xiàn)在LCL輸出濾波器電容支路串聯(lián)/并聯(lián)電阻的拓撲結(jié)構(gòu)更適合CPD系統(tǒng)進行諧振抑制。最后針對兩種阻尼方式,從系統(tǒng)穩(wěn)定裕度、諧波衰減特性、有功功率損耗三個方面進行分析探討并仿真驗證。針對有源阻尼法,分別對單狀態(tài)變量反饋和虛擬電阻法進行分析研究,并提出改進的有源阻尼策略。最后結(jié)合同相供電系統(tǒng)進行仿真驗證三種有源阻尼策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713

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本文編號：2765839